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ZrO2-II型氧化鋯氧量分析儀

ZrO2-II型氧化鋯氧量分析儀

簡要描述╃│₪:ZrO2-II型氧化鋯氧量分析儀是直插式微機化氧量自動分析儀是在總結氧化鋯氧量分析儀多年研究和應用經驗後│✘☁,研製成功的新型氧量分析儀│✘☁,適用於各種工業鍋爐◕│·₪│、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量₪··₪▩。

所屬分類╃│₪:氧化鋯氧量分析儀

更新時間╃│₪:2022-07-02

廠商性質╃│₪:生產廠家

詳情介紹

氧化鋯氧量分析儀的概述╃│₪:

主要特點是氧量檢測器的結構設計及鉑電極的化學配方◕│·₪│、製作工藝充分考慮了被測爐氣組分複雜這一特點│✘☁,可保證檢測器在水平直插條件下應用時具體足夠長的壽命₪··₪▩。而其訊號轉換部分以單片微處理器為核心│✘☁,透過軟體實現儀表大部分功能│✘☁,硬體配置重點強化儀表的抗干擾措施₪··₪▩。

從提高氧量測量可靠性入手│✘☁,延長氧量檢測器的持續使用壽命│✘☁,並使儀表具備與檢測器要求相適應的自診斷功能及抗*力₪··₪▩。本儀表在完善氧化鋯頭金屬化工藝及儀表訊號轉換器實現智慧化等方面較大改進│✘☁,具體內容如下╃│₪:
1)多孔性鉑電極的化學配方及製作工藝可保證氧量檢測器氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命₪··₪▩。
2)儀表具有多種線性量程選擇₪··₪▩。
3)儀表溫度控制系統所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對升溫速度的要求₪··₪▩。
4)儀表訊號具有必要的自診斷功能₪··₪▩。

氧化鋯氧量分析儀工作原理╃│₪:

1)本儀器依據濃差電池原理構成│✘☁,和其他電池一樣│✘☁,它具有兩個半電池│✘☁,而在兩電極之間│✘☁,用固體電介質氧化鋯聯結₪··₪▩。
2)在高溫下│✘☁,當氧化鋯兩側有氧濃差時│✘☁,就形成了氧濃差電池│✘☁,電池電動勢的大小可依據Nernst公式計算│✘☁,即╃│₪:

式中╃│₪:E-濃差電池輸出│✘☁,mV;
n-電子轉移數│✘☁,在此為4;
R-理想氣體常數│✘☁,9.314 W*S/mol;
F-法拉第常數,96500 C;
T-溫度,K;
PIIQ-高濃度側氧分壓;
PIQ-低濃度側氧分壓₪··₪▩。

當電池工作溫度固定於700℃時│✘☁,上式為╃│₪:

由上式可知│✘☁,在溫度700℃時│✘☁,當固體電介質一側氧分壓為空氣(20.6%)時│✘☁,由濃差電池輸出電動勢E│✘☁,就可以計算出固體電介質一側氧分壓│✘☁,這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理₪··₪▩。

氧化鋯氧量分析儀主要技術引數╃│₪:

1◕│·₪│、測量範圍╃│₪:
   1)顯示╃│₪:0~25.0%(三位數字顯示)₪··₪▩。
   2)模擬量輸出(線性)╃│₪:0~5.00%│✘☁,0~10.0%│✘☁,0~25.0%₪··₪▩。
2◕│·₪│、測量精度╃│₪:3%₪··₪▩。
3◕│·₪│、響應時間╃│₪:≤5S(90%測量值)₪··₪▩。
4◕│·₪│、溫度精度╃│₪:700±1℃₪··₪▩。
5◕│·₪│、顯示內容╃│₪:氧濃()◕│·₪│、氧勢(mV)◕│·₪│、爐溫(℃)◕│·₪│、加熱電壓(V)◕│·₪│、量程上◕│·₪│、下限()◕│·₪│、報警上◕│·₪│、下限()₪··₪▩。
6◕│·₪│、鍵盤設定╃│₪:報警上◕│·₪│、下限設定│✘☁,探頭零電勢校正₪··₪▩。
7◕│·₪│、自診斷內容及故障類別符號╃│₪:
   E-0 氧量上限
   E-1 氧量下限
   E-2 溫度異常(高)₪··₪▩。
   E-3 溫度異常(低) 
   E-4 溫度異常(快) 
   E-5 溫度異常(停)₪··₪▩。
   E-6 氧勢異常
   E-7 斷偶₪··₪▩。
8◕│·₪│、輸出╃│₪:0-10mA 或 4-20mA₪··₪▩。
9◕│·₪│、負載電阻╃│₪:0-1.6kΩ(0-10mA輸出)│✘☁,0-800Ω(4-20mA輸出)₪··₪▩。
10◕│·₪│、檢測器長度為0.2m◕│·₪│、0.4m◕│·₪│、0.8m◕│·₪│、1.0m◕│·₪│、1.2m₪··₪▩。

氧化鋯氧量分析儀使用條件╃│₪:

1◕│·₪│、訊號轉換器的使用條件╃│₪:
   1)儀器安裝環境應無易燃◕│·₪│、易爆和強腐蝕性氣體│✘☁,並要求通風良好₪··₪▩。
   2)工作環境溫度╃│₪:0-50℃
   3)工作環境溫度╃│₪:≤90%
   4)供電電壓╃│₪:220V.AC±10%Hz
   5)功率消耗╃│₪:150W
2◕│·₪│、氧量檢測器的現場按裝場所必須滿足下列條件╃│₪:
   1)避開震動場合;
   2)要有足夠的工作空間₪··₪▩。
   3)煙氣溫度和壓力要在儀器規定範圍內₪··₪▩。(煙氣溫度<650℃)

氧化鋯氧量分析儀的組成

整套儀器由氧量檢測器◕│·₪│、訊號轉換器及有關附件組成₪··₪▩。
1◕│·₪│、氧量檢測器╃│₪:
   1)氧量檢測器由防塵裝置◕│·₪│、氧化鋯管◕│·₪│、加熱電爐◕│·₪│、測溫熱電偶◕│·₪│、接線盒以及殼體等主要部件組成₪··₪▩。整個裝置採用全封閉型結構│✘☁,以增加整個裝置的密封效能│✘☁,提高使用壽命₪··₪▩。
   2)氧化鋯管是該檢測器的核心│✘☁,由它產生氧濃差電勢訊號│✘☁,使用時應注意避免劇烈震動│✘☁,以免損壞₪··₪▩。
檢測器內加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度│✘☁,為延長加熱電爐的壽命│✘☁,在工藝上做了特殊的處理₪··₪▩。由於檢測器本身帶有加熱裝置│✘☁,因而在低於600℃的環境中仍能正常工作₪··₪▩。
2◕│·₪│、訊號轉換器╃│₪:
   Zr02-Ⅱ型微機化氧量自動分析儀的訊號轉換器實際上是一個小型的測控系統│✘☁,由微控制器作為*控制系統₪··₪▩。將來自氧量檢測器的模擬訊號(氧勢◕│·₪│、熱電勢)分別調製成0-10KNz調頻訊號│✘☁,經光電隔離後送至計算機│✘☁,採用調頻方式能將儀表輸入◕│·₪│、輸出相互隔離│✘☁,這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾│✘☁,能夠克服高共模電壓│✘☁,因而大大提高了儀表的抗*力₪··₪▩。應用程式主要由主程式和子程式組成│✘☁,所有的程式都採用模組結構編制│✘☁,便於修改◕│·₪│、增加軟體功能│✘☁,以滿足不同使用者的特殊需要₪··₪▩。程式運算採用了三位浮點數│✘☁,保證了運算勞動精度│✘☁,對氧濃◕│·₪│、爐溫的計算│✘☁,採用查表線性插值法│✘☁,對爐溫的控制採用增量式PID算式控制₪··₪▩。訊號轉換器的電氣原理框圖見圖1

氧化鋯氧量分析儀的安裝╃│₪:

取樣點位置的選擇╃│₪:
1◕│·₪│、選擇取樣點的原則有╃│₪:
   1)所取的氣樣能快速反映工藝的變化情況│✘☁,即氣體要具有代表性;
   2)取樣點的溫度◕│·₪│、壓力◕│·₪│、流量等引數不應變化太大;
   3)氧檢測器插入深度應達到煙道氣流部位│✘☁,避免死區;
   4)切忌在管道◕│·₪│、煙道底部開口取樣;
   5)取樣點附近爐膛◕│·₪│、煙道應無◕│·₪│、洩漏│✘☁,否則將造成測量誤差;
   6)要選擇在易於維護◕│·₪│、檢修的地方₪··₪▩。
2◕│·₪│、氧量檢測器的安裝╃│₪:
   1)氧量檢測器的安裝參照圖3◕│·₪│、圖4◕│·₪│、進行

   2)預先加工好帶法蘭的φ76mm裝置短節│✘☁,按要求選好取樣位置(爐壁或管道)│✘☁,開一個76的孔│✘☁,將短節以水平方式焊接到裝置上│✘☁,焊接時要保證焊接處不漏氣₪··₪▩。對帶餘熱鍋爐流程│✘☁,在選定取樣點位置後│✘☁,76mm裝置短節應根據保溫厚度適當加長穿過爐體保溫磚│✘☁,與爐體鋼殼焊牢│✘☁,露出部分長度約60mm₪··₪▩。必須注意╃│₪:應保證裝置短節與爐體保溫磚之間的密封│✘☁,不能洩漏₪··₪▩。把檢測器插入短節│✘☁,在短節法蘭與檢測器法蘭間墊上2-4mm厚的石棉墊│✘☁,旋緊4個螺栓│✘☁,使其不漏氣即可₪··₪▩。
注意╃│₪:由於探頭的參比氣是靠空氣自然對流提供的│✘☁,探頭必須水平安裝│✘☁,參比氣和標準氣介面相應朝下₪··₪▩。探頭端部防護套管的缺口位置(可調整方向)也應垂直向下│✘☁,以防積灰₪··₪▩。
3◕│·₪│、訊號轉換器的安裝
   1)訊號轉換器的外形尺寸╃│₪:水平*垂直*深 160*80*250mm
   2)訊號轉換器的開口尺寸╃│₪:水平*垂直 152-1*76-1mm
   3)訊號轉換器用隨機配備的安裝夾板及螺絲安裝在儀表盤上│✘☁,亦可安裝在現場儀表保護箱內₪··₪▩。
4◕│·₪│、訊號轉換器與檢測器之間的連線
   1)訊號轉換器盤裝於控制室│✘☁,氧量檢測器安裝於現場│✘☁,它們之間連線線有╃│₪:氧勢訊號線兩根採用RVVP2×1.5帶遮蔽二芯電纜線敷設◕│·₪│、電偶冷端補償導線兩根│✘☁,採用K分度KX-G型2×1.5帶遮蔽二芯補償導線敷設◕│·₪│、電爐加兩根│✘☁,採用RVVP2×2.5二芯電纜線敷設₪··₪▩。 訊號轉換器與氧量檢測器之間的接線見圖3₪··₪▩。

   2)接線時應注意下列要求
   a◕│·₪│、加與訊號線分開穿管;
   b◕│·₪│、鋯管的氧勢◕│·₪│、熱電偶溫度補償訊號線都是具有極性的訊號線│✘☁,安裝時應注意極性的正確連線₪··₪▩。

氧化鋯氧量分析儀使用方法╃│₪:
1 訊號轉換器的使用
1.1 開機及狀態說明
置訊號轉換器於“測量”狀態(出廠時│✘☁,訊號轉換器已置於測量狀態)│✘☁,開機後│✘☁,顯示屏顯示“―――”符號│✘☁,表示開機正常│✘☁,2S後進入程序升溫狀態│✘☁,顯示屏交叉顯示“∪∪∪”及溫度│✘☁,溫度鍵對應指示燈亮│✘☁,經1 h爐溫到達700℃│✘☁,並自動退出程序升溫狀態轉入氧量測量程式│✘☁,氧量鍵對應指示燈亮│✘☁,LED視窗顯示當時氧量│✘☁,輸出通道給出與所選擇的測量範圍及當時氧量有關的模擬量(0-10mA或4-20mA).
開機後各狀態說明如表1
表1 開機後狀態說明

狀 態
顯 示
輸 出
說 明
開 機
―――
 
開機後穩定約2S
程序升溫
升溫符“∪∪∪”◕│·₪│、
溫度值各1S
0-1000℃對應為0-10mA或4-20mA
按鍵不影響輸出
氧量測量
氧 量
由數字開關“2”“3”的位置決定
按鍵不影響輸出

1.2線上查詢引數
線上查詢引數的具體按鍵操作說明如表2
表2 測量狀態下按鍵操作詳細說明

按 鍵
顯 示 內 容
氧量
氧量(O2%)
溫度
爐溫(℃)
加熱電壓
電爐加熱電壓(V)
氧勢
經零電勢校正後的氧探頭電勢(mV)
氧勢◕│·₪│、氧量零點(同時按)
顯示氧探頭輸出電勢(mV)
氧量零點
顯示測量範圍下限設定值(O2%)
氧量量程
顯示測量範圍上限設定值(O2%)
上限報警
顯示氧量上限報警設定值(O2%)
下限報警
顯示氧量下限報警設定值(O2%)

在“程序升溫”狀態下│✘☁,氧化鋯探頭顯示升溫符號及當時溫度值│✘☁,在正常“測量”狀態下│✘☁,氧化鋯探頭顯示當時“氧量”值│✘☁,當要查詢“溫度”或“氧量”以外的其它引數時│✘☁,只要按下面板對應鍵│✘☁,在顯示視窗立即顯示對應引數值│✘☁,但按鍵動作不影響程序升溫時溫度或測量狀態時氧量所對應的模擬輸出量│✘☁,且在10S後顯示內容自動返回│✘☁,恢復顯示程序升溫狀態時的溫度或測量狀態時的氧量值₪··₪▩。總之│✘☁,在測量時│✘☁,任何按鍵動作不影響與氧量相對應的模擬量輸出│✘☁,僅僅是顯示內容的改變│✘☁,且在10S後返回₪··₪▩。
1.3儀器的校正
由於氧化鋯元件引數的離散性│✘☁,由於氧化鋯元件在使用過程中的老化│✘☁,由於安裝點參比氣的流通情況不盡相同│✘☁,可能使氧化鋯探頭元件的測量產生較大誤差₪··₪▩。因此│✘☁,不僅對新安裝的氧化鋯探頭需要進行線上校準│✘☁,而且必須定期對執行中的探頭進行校準₪··₪▩。
在實驗室或現場,把氧探頭和轉換器按圖6正確連線好並接通電源,一小時後溫度達到700℃. 旋開探頭上的標準氣螺栓,將瓶裝5%含量的氮中氧標準氣體透過減壓器將其流量控制在300ml/分鐘,用無味乳膠管送入探頭的標氣口內.觀察轉換器的氧量顯示值,若氧量偏差較大則需按一下“氧勢校正鍵”,再透過按“加”或“減”鍵使顯示值增加或減少一些,再按“氧量”鍵,檢視氧量是否在5%左右,若未達到標準請重複此步驟調整.若無法調到標準,說明鋯管已老化,需換新鋯管.
無標氣現場校準:旋開氧化鋯探頭上的標準氣螺栓,使空氣進入標準氣導管,按一下轉換器面板上的“氧勢校正鍵”,透過按“加”或“減”鍵使顯示值為±0.1mv以內.再按下“氧量” 鍵應顯示20.6即可, 校準結束應將標準氣螺栓重新旋緊即可正常使用.
1.4上下限報警設定值的改變
按上限報警(或下限報警)鍵│✘☁,此時顯示上限報警(或下限報警)設定值│✘☁,如需進行改變│✘☁,按“加”或“減”鍵│✘☁,直至符合要求為止₪··₪▩。
1.5異常報警說明
在發生異常時│✘☁,LED視窗顯示故障類別│✘☁,並將報警接點接通│✘☁,此時│✘☁,輸出不自鎖₪··₪▩。詳細說明如表3₪··₪▩。
表3 異常報警功能說明

顯 示
報 警 內 容
可 能 故 障
E—0
氧量上限
 
E—1
氧量下限
 
E—2
溫度異常(高)
爐溫高於750℃
 
E—3
溫度異常(低)
爐溫低於650℃
 
E—4
溫升異常(快)
程序升溫時│✘☁,溫度上升太快│✘☁,不受控制₪··₪▩。
固態繼電器擊穿
E—5
溫度異常(停)
程序升溫時│✘☁,停止升溫₪··₪▩。
電爐絲斷
固態繼電器截止
E—6
氧勢異常
檢測到氧電勢高於120mV
 
E—7
斷偶
斷偶或電偶極性接反

仔細檢查氧量檢測器是否符合第5節所述安裝要求後│✘☁,在檢測器電爐溫度達到700℃後│✘☁,儀表應顯示系統當時氧含量│✘☁,並輸出與氧量對應的模擬量₪··₪▩。

氧化鋯氧量分析儀故障判別及排除方法
 
注╃│₪:表4不包括由於氧化鋯探頭訊號故障所造成的氧量測量值偏高◕│·₪│、偏低或不穩定│✘☁,其故障排除方法可參考6.1.3儀器校正的步驟進行.
1 故障處理步驟
1.1將氧量檢測器從取樣口抽出│✘☁,在現場與訊號轉換器按說明書要求正確接線│✘☁,並使氧量檢測器氧化鋯探頭升溫至700℃₪··₪▩。測量鋯管的零電勢及高溫內阻│✘☁,應分別小於±5mV及500Ω(出廠時│✘☁,鋯管零電勢及高溫內阻分別小於±3mV及50Ω)│✘☁,如能符合要求│✘☁,說明氧化鋯探頭效能良好₪··₪▩。若零電勢及高溫內阻分別大於±5mV及500Ω以上, 需換新鋯管.然後按照6.1.3節說明的方法進行校準.
1.2在氧量檢測器“氧勢”端子處卸下內部探頭連線│✘☁,將手動電位差計輸出訊號由“氧勢”端子輸入│✘☁,不同的毫伏輸入│✘☁,訊號轉換器應顯示不同的氧量│✘☁,其關係參見附錄A“氧濃度—濃差電勢對照表”₪··₪▩。
1.3確認氧化鋯探頭效能│✘☁,氧量測量及溫度控制系統均正常後│✘☁,重新將氧量檢測器裝回取樣口│✘☁,按表4所列現象按先後次序檢查◕│·₪│、排除₪··₪▩。
表4 故障現象◕│·₪│、原因◕│·₪│、排除方法

現 象
原 因
排 除 方 法
氧量偏高
a.氧檢測器安裝法蘭漏氣
擰緊檢測器法蘭
b.氧檢測器鋯管壓蓋未擰緊
擰緊鋯管壓蓋
c.工藝操作負壓太大或取樣裝置前裝置洩漏嚴重
改變操作壓力及堵漏
d.取樣點溫度低│✘☁,造成過濾器堵塞
改變取樣點位置
氧量偏低
a.焙燒用礦源含碳或磁性氧化鐵(Fe3O4)
 
b.焙燒爐冷卻水箱漏水
堵漏
氧量指標不穩定或週期性波動
a.原料含硫波動太大
適當拌礦
b.加料皮帶轉速不勻或空轉
拉緊加料皮帶或檢查加料電機
c.工藝管道區域性堵塞│✘☁,系統阻力不穩定
消除工藝管道堵塞現象
升溫過快
固態繼電器故障
更換繼電器
氧檢測器不能升溫
固態繼電器故障
同上
電爐加熱絲斷
更換電爐

 



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