ZO系列氧化鋯氧量分析儀使用說(shuō)明書(shū)

1、錄之勘阻及廣創(chuàng)作1概述12儀器丈量原理23儀器主要技術(shù)參數(shù)34儀器簡(jiǎn)介34.1儀器組成34.2各部份簡(jiǎn)介44.2.1探頭簡(jiǎn)介44.2.2變送器簡(jiǎn)介44.2.2.1基本結(jié)構(gòu)44.2.2.2基本把持54.2.2.3基本設(shè)置65儀器檢驗(yàn)66儀器裝置86.1裝置前的準(zhǔn)備86.1.1探頭裝置位置的選擇86.1.2爐體法蘭的焊接96.1.3現(xiàn)場(chǎng)布線96.2裝置106.2.1變送器的裝置106.2.2探頭的裝置106.3現(xiàn)場(chǎng)連線117儀器校準(zhǔn)117.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備117.2校準(zhǔn)方法118儀器日常維護(hù)與罕見(jiàn)故障排除138.1儀器日常維護(hù)138.2罕見(jiàn)故障的分析與排除131概述氧化皓氧分析儀主要用于測(cè)定鍋爐煙氣

2、中的氧分壓即氧氣的體積白分?jǐn)?shù)含量（簡(jiǎn)稱氧含量或氧量），對(duì)保證鍋爐運(yùn)行平安、提高燃料燃燒效率及減少環(huán)境污染將起到重要作用.其應(yīng)用場(chǎng)所主要有：火電廠鍋爐；煉油廠加熱爐和輸油管道加熱爐；冶煉廠加熱爐和均熱爐；化工、輕紡、食品加工、制藥、水泥和采暖等企業(yè)的工業(yè)鍋爐.燃料燃燒效率與空氣過(guò)剩系數(shù)密切相關(guān).在燃燒過(guò)程中，當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)太小即氧量缺乏時(shí)，由于燃料未充沛燃燒而招致熱效率降低，且排出的未完全燃燒氣體也將對(duì)招致環(huán)境污染；而當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)太年夜即氧量過(guò)多時(shí)，雖然能使燃料充沛燃燒，但過(guò)?？諝鈳ё叩臒崃慷啵舱兄聼嵝式档?，同時(shí)過(guò)量氧氣使煙氣中硫化物和氮氧化物含量增年夜，同樣招致環(huán)境污染.因此，通過(guò)裝置氧

3、化皓氧分析儀，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙氣中的氧含量，調(diào)節(jié)空氣和燃料的最佳配比，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化燃燒，在節(jié)能減排與平安環(huán)保等方面具有重要意義.中國(guó)原子能科學(xué)研究院始建于1950年，是中國(guó)核科學(xué)技術(shù)的發(fā)祥地，是以核科學(xué)為主、多學(xué)科并存的綜合性年夜型科研基地，是我國(guó)“兩彈一艇”事業(yè)的搖籃.氧化皓開(kāi)發(fā)研究室是院下屆的集科研、產(chǎn)物開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)營(yíng)銷為一體的綜合性實(shí)體，從事氧化皓測(cè)氧技術(shù)的研究已30余年，編寫(xiě)了國(guó)內(nèi)本行業(yè)第一本專著：氧離子固體電解質(zhì)濃差電池與測(cè)氧技術(shù).該技術(shù)曾先后屢次榮獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)及部科技功效獎(jiǎng).在這一系列科研功效的基礎(chǔ)上，勝利研制出ZO系列氧化皓氧分析儀.該產(chǎn)物曾在北京國(guó)際展覽會(huì)上獲同類產(chǎn)物最高質(zhì)量獎(jiǎng)，并在全

4、國(guó)氧化皓氧分析儀行業(yè)質(zhì)量評(píng)比中榮獲一等獎(jiǎng).2001年，該產(chǎn)物通過(guò)ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證.爾后，我院開(kāi)發(fā)并推出了防硫型、高溫型等多種型號(hào)的氧化皓氧分析儀，以滿足分歧用戶的需求.2儀器丈量原理ZO系列氧化皓氧分析儀是利用氧濃差電池原理來(lái)測(cè)定氣體中氧含量的電化學(xué)分析儀器.在理想狀態(tài)下,當(dāng)氧化皓元件到達(dá)工作溫度且內(nèi)外電極概況的氧含量不相等時(shí)，便構(gòu)成一個(gè)氧濃差電池，發(fā)生電池電動(dòng)勢(shì)，電池電動(dòng)勢(shì)與電極概況氧濃度關(guān)系符合能斯特(Nernst)方程：叫P0EIn-4FP(1)式中：E濃差電池電動(dòng)勢(shì)，mV；R氣體常數(shù)，Jmol-1K_1；F法拉第常數(shù)，Cmol-1;T一絕對(duì)溫度，K;P0一參比氣體氧分壓，

5、%;P一被測(cè)氣體氧分壓，%.由丁受各種因素的影響，實(shí)際丈量其實(shí)不是在理想狀態(tài)下進(jìn)行，因此需要對(duì)(1)式進(jìn)行校正，校正后獲得新的方程：L-P°LEmkInE0P(2)本設(shè)計(jì)中P。為空氣中氧含量(21.00%)，k和E0值均可以通過(guò)校正獲得.通過(guò)測(cè)定氧化皓電池電勢(shì)信號(hào)Em，并將其輸送至變送器，變送器將根據(jù)(2)式，計(jì)算出被測(cè)氣體的氧含量P值.嚴(yán)格地說(shuō)，氧化錯(cuò)氧分析儀丈量的是惰性氣體中的氧含量，當(dāng)煙氣中含有可燃3性氣體時(shí)，測(cè)得的氧含量值將偏小.儀器主要技術(shù)參數(shù)丈量范圍：025.00Vol%O2；丈量精度：1級(jí)；量程選擇：010Vol%O2或020Vol%O2；工作溫度：750C±

6、5C；響應(yīng)時(shí)間：3秒（到達(dá)90%）;輸出方式：DC010mA或DC4mA20mA電流線性輸出；探頭長(zhǎng)度：500mm1200mm;變送器箱體尺寸（高x寬X深）：墻掛式（Q型）：320mmX240mmx110mm;盤(pán)裝式（P型）：160mmx160mmX400mm;80mmX160mmX320mm（臥式）；160mmx80mmX320mm（立式）；直插式探頭裝置點(diǎn)煙氣溫度：V600C（300-500C最佳）；裝置點(diǎn)允許最年夜壓差：2KPa;環(huán)境溫度：變送器-5C55C,探頭70C；工作電源：AC220V土22V,50Hz.對(duì)分歧型號(hào)探頭,其值可能略有分歧,本文均以工作溫度為750C的ZO-12B4

7、探頭為例說(shuō)明.若工作溫度分歧，將文中涉及溫度750C改為對(duì)應(yīng)工作溫度值即儀r可.器分歧型號(hào)探頭長(zhǎng)度分歧.簡(jiǎn)介4.1儀器組成該儀器主要由探頭和變送器兩年夜部份組成.探頭實(shí)際上是一種裝有氧化皓電池的氧傳感器，其主要作用就是輸出被測(cè)氧量所對(duì)應(yīng)的電勢(shì)信號(hào)值.變送器主要有兩年夜功能：一是穩(wěn)定控制探頭的工作溫度；二是將從探頭輸入的電勢(shì)信號(hào)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的氧量值，并將氧量值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流值輸出.4.2各部份簡(jiǎn)介4.2.1探頭簡(jiǎn)介探頭由氧化皓元件、加熱爐、K型熱電偶、過(guò)濾器、信號(hào)引線、接線盒及不銹鋼殼體等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1探頭結(jié)構(gòu)示意圖1.過(guò)濾器2.氧化錯(cuò)元件3.加熱爐4.外殼5.信號(hào)引線各主要部件

8、作用：氧化皓元件是探頭的核心部件，由其發(fā)生電勢(shì)信號(hào)；加熱爐將氧化皓元件加熱到設(shè)定的工作溫度；熱電偶作為溫度傳感器，用來(lái)丈量加熱爐的溫度；信號(hào)引線將氧化皓元件所發(fā)生的電勢(shì)信號(hào)輸送到變送器.4.2.2變送器簡(jiǎn)介4.2.2.1基本結(jié)構(gòu)變送器主要由主電路板、把持顯示面板、接線端子和機(jī)箱等組成.主電路由氧濃差電勢(shì)信號(hào)放年夜器、熱電偶電勢(shì)信號(hào)放年夜器、電源單位、中央處置單位、溫控單位、顯示單位及輸出單位等部份組成.圖2變送器電路原理框圖從圖2可見(jiàn)，探頭發(fā)生的氧濃差電勢(shì)信號(hào)、熱電偶電勢(shì)信號(hào)經(jīng)分別放年夜后由多路選擇開(kāi)關(guān)將其輸入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由CPU根據(jù)能斯特方程計(jì)算出氧量值，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、光電

9、隔離及V/I轉(zhuǎn)換，最后獲得DC010mA或DC4mA20mA的電流信號(hào)輸出4.2.2.2基本把持變送器的基本把持都在把持顯示面板上完成.變送器把持顯示面板如圖3所示.氧化皓氧分析儀ZirconiaOxygenAnalyzerTest-%omVC-cal匚'口C'口"口，匚g項(xiàng)號(hào)EmTmp空氣校準(zhǔn)aircalib標(biāo)氣校準(zhǔn)stangascalibTestCal各部份功能：中央為L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示管（以下簡(jiǎn)稱LED）,顯示相關(guān)的參數(shù)值.左側(cè)為參數(shù)顯示狀態(tài)指示燈，LED顯示的數(shù)值為指示燈亮者所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值.右側(cè)分別為空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn)電位圖3變送器把持顯示面板圖器，用來(lái)校準(zhǔn)儀器，

10、以提高丈量精度下方為把持按鈕，由其決定LED顯示內(nèi)容.具體把持：將變送器電源開(kāi)關(guān)撥至“開(kāi)”后，探頭加熱爐開(kāi)始升溫，指示燈亮，LED顯示探頭加熱爐溫度值.當(dāng)加熱爐溫度到達(dá)600C時(shí)，“。2”指示燈亮，變送器電路將自動(dòng)運(yùn)算并顯示測(cè)得的氧量值.爾后，LED顯示內(nèi)容由把持按鈕決定.如：當(dāng)按住叵小，“。2”指示燈亮，LED顯示自檢氧量值；當(dāng)按住叵也，“mV”指示燈亮，LED顯示電池電勢(shì)信號(hào)值；當(dāng)按住艷而|，校準(zhǔn)儀器；校準(zhǔn)以后按下乂量，LED顯示被測(cè)氧量值，儀器進(jìn)入丈量狀態(tài)儀器校準(zhǔn)的具體把持詳見(jiàn)第7章“儀器校準(zhǔn)”部份如果裝置的是新探頭，開(kāi)機(jī)后可能呈現(xiàn)“mV”指示燈亮、LED顯示為指示燈亮，LED顯示加熱爐

11、溫度值；當(dāng)按下林按時(shí)|，“cal”指示燈亮，此時(shí)可以4.2.2.3“HHHH”并閃爍的現(xiàn)象，這是由于新探頭內(nèi)保溫資料含水分過(guò)多造成氧電勢(shì)基本信號(hào)過(guò)年夜而超越量程，一般情況下，開(kāi)機(jī)后1小時(shí)左右儀器將正常工作.設(shè)置自檢功能是為診斷變送器運(yùn)算電路是否正常而設(shè)置的，其自檢氧量值不代表量探頭所測(cè)氧量值.程設(shè)置：變送器主電路板上設(shè)置了量程轉(zhuǎn)換跳線開(kāi)關(guān).當(dāng)把跳線插在左邊兩個(gè)并排的引腳上即靠近電路板S1位置時(shí)，選擇氧量量程為020%，此時(shí)電流輸出值DC010mA或DC4mA20mA都是分別與該量程對(duì)應(yīng)的值；當(dāng)把跳線插在右邊兩個(gè)并排的引腳上即遠(yuǎn)離S1位置時(shí)，選擇氧量量程為010%，此時(shí)電流輸出值DC010mA或

12、DC4mA20mA都是分別與該量程對(duì)應(yīng)的值.初始量程設(shè)置為020%,如需010%量程，將跳線插在右邊兩個(gè)引腳上即可.電流輸出設(shè)置：變送器設(shè)有兩檔電流輸出：DC010mA和DC4mA20mA.初始電流設(shè)置為DC4mA20mA信號(hào)輸出，如用戶需要DC010mA信號(hào)輸出，需在定貨時(shí)注明.5儀器檢驗(yàn)儀器在發(fā)貨前已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，并附合格證，但運(yùn)輸過(guò)程中可能因碰撞使其損壞.因此，用戶在使用儀器前，應(yīng)先進(jìn)行開(kāi)箱檢驗(yàn)，判斷儀器正常后方可上爐裝置.具體把持步伐如下：(1) 翻開(kāi)探頭接線盒，用萬(wàn)用表分別丈量加熱爐及熱電偶兩真?zhèn)€電阻值，判斷在運(yùn)輸中有無(wú)造成斷線或接觸不良現(xiàn)象.判斷無(wú)故障后，用符合要求的三組導(dǎo)線

13、(參考節(jié))分別將探頭“加熱爐”、“熱電偶”和“信號(hào)”接線端子與變送器對(duì)應(yīng)接線端連接好(參考圖4、圖5).(2) 將外接電源接在變送器“AC220V”端子上.(3) 接通電源，加熱爐開(kāi)始升溫，當(dāng)?shù)竭_(dá)600C后，儀器自動(dòng)轉(zhuǎn)為氧量值顯示按住把持面板上的叵|，若顯示為“土”，說(shuō)明變送器氧量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正常.量程轉(zhuǎn)換只影響對(duì)應(yīng)電流輸出值，而與變送器自己的氧量值顯示無(wú)關(guān).(5對(duì)ZO12B型探頭，加熱爐阻值一般為150Q+20Q，熱電偶阻值一般為Q±Q.)穩(wěn)定對(duì)分歧型號(hào)產(chǎn)物，其值略有分歧.ej詳見(jiàn)“4.2.2.2基本把持”部份.一段時(shí)間后，丈量探頭信號(hào)線兩真?zhèn)€電阻及電勢(shì)值，若電阻小丁1KQ、電勢(shì)絕對(duì)值

14、逐漸減小且穩(wěn)定后小丁10mV,標(biāo)明探頭完好，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝置圖4墻掛式變送器與探頭接線圖©1函加熱爐熱電偶信號(hào)圖5盤(pán)裝式變送器與探頭接線圖6儀器裝置6.1裝置前的準(zhǔn)備6.1.1探頭裝置位置的選擇正確選擇探頭裝置點(diǎn)，對(duì)提高丈量準(zhǔn)確性和延長(zhǎng)探頭使用壽命有著重要意義選擇裝置點(diǎn)的原則：裝置點(diǎn)的煙氣溫度不宜過(guò)高，否則會(huì)縮短探頭的使用壽命，推薦裝置點(diǎn)最佳煙氣溫度在300C500C范圍內(nèi)；裝置點(diǎn)應(yīng)選在煙氣流動(dòng)性好的位置，切忌裝置在爐內(nèi)側(cè)、死角、渦流或縮口處.因?yàn)闋t內(nèi)側(cè)和死角處氧量變動(dòng)響應(yīng)滯緩，渦流處氧量擺蕩年夜，而縮口處沖洗年夜易灰堵；裝置點(diǎn)處應(yīng)有把持平臺(tái)，有利丁探頭的裝置、校準(zhǔn)和維護(hù)；裝置點(diǎn)負(fù)壓

15、不能過(guò)年夜，一般應(yīng)2KPa,以免發(fā)生丈量偏差；裝置點(diǎn)附近應(yīng)絕對(duì)密封，不應(yīng)呈現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，否則會(huì)使氧量丈量值偏高；探頭裝置位置應(yīng)符合鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn).對(duì)電廠鍋爐和工業(yè)爐來(lái)說(shuō)，推薦裝置點(diǎn)如圖6所示.旁路煙道裝置圖如圖7所示.過(guò)熱器再熱器推薦安裝選點(diǎn)區(qū)域省煤器空氣預(yù)熱器除塵器圖7旁路煙道裝置圖圖6電廠鍋爐和工業(yè)爐推薦裝置點(diǎn)6.1.2爐體法蘭的焊接ZO系列氧化皓氧分析儀的爐體法蘭年夜小相同，但長(zhǎng)度分歧.爐體法蘭結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示.為了保證爐體法蘭在焊接后有良好的密封性，用戶需自備一段長(zhǎng)度即是爐壁厚的中102mmX5mm的爐墻管和一塊約5mm厚的方形鋼板（年夜小視現(xiàn)場(chǎng)情況而定）.在方板中心開(kāi)一個(gè)圖8爐體法蘭

16、中90mm的圓孔，將爐體法蘭焊在該孔中,方板再與爐墻管焊接在一起（參考圖9）.爐墻圖9爐體法蘭的焊接6.1.3現(xiàn)場(chǎng)布線變送器與探頭之間用3組導(dǎo)線連接，分別為:氧電勢(shì)信號(hào)線：22,雙芯金屆屏蔽電纜;熱電偶線:銳銘-銳硅賠償導(dǎo)線；加熱爐線:普通電纜.6.2裝置22,雙芯22,雙芯6.2.1變送器的裝置墻掛式即（Q）型變送器是靠四個(gè)M6X20的螺栓（用戶自備）裝置在現(xiàn)場(chǎng)的合適位置（圖10）.盤(pán)裝式即（P）型變送器有三種，均裝置在儀表盤(pán)上，其開(kāi)孔尺寸（高X寬）分別為153mmx153mm、76mmx153mm（臥式）和153mmX76mm（立式）.6.2.2探頭的裝置探頭可在停爐狀態(tài)下裝置，也可以在開(kāi)

17、爐狀態(tài)下裝置，其安圖10墻掛式變送器裝置圖裝示意圖如圖11所示.由圖可見(jiàn)，裝置時(shí)將探頭用4個(gè)螺栓固定在爐體法蘭上即可探頭法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸如圖12所示.圖11探頭裝置示意圖圖12探頭法蘭尺寸圖Z_Q型變送器裝置點(diǎn)環(huán)境溫度為一5C55C，并注意防水、防塵.頭裝置把持十分簡(jiǎn)單，但要注意以下環(huán)節(jié)：探頭內(nèi)的核心部件為陶瓷易碎品，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕拿輕放，防止劇烈振動(dòng)，以免損壞；若在開(kāi)爐狀態(tài)下裝置，應(yīng)將探頭在拔出爐內(nèi)1/3長(zhǎng)度時(shí)，停留23分鐘，再緩緩拔出，以防驟熱損壞氧化皓元件；探頭過(guò)濾器的金屆面必需對(duì)著煙氣流向，以防過(guò)濾器陶瓷因受沖洗而被損壞；兩法蘭之間應(yīng)放置石棉墊圈，并擰緊4個(gè)螺栓，以防漏氣.6.3現(xiàn)場(chǎng)連線待變送

18、器和探頭分別裝置完畢后，按要求用三組導(dǎo)線將變送器與探頭相連.7儀器校準(zhǔn)7.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備確認(rèn)儀器連線準(zhǔn)確無(wú)誤后，翻開(kāi)變送器電源開(kāi)關(guān)，探頭加熱爐開(kāi)始升溫，此時(shí)變送器LED顯示其溫度值.當(dāng)溫度到達(dá)600C時(shí)，變送器自動(dòng)顯示氧量值.當(dāng)溫度到達(dá)750C并穩(wěn)定后，儀器進(jìn)入丈量狀態(tài).雖然儀器進(jìn)入丈量狀態(tài)，但在運(yùn)行前期丈量值可能有較年夜偏差或擺蕩，這屆丁正常情況.一般探頭年夜約需要運(yùn)行24小時(shí)后，顯示值才華趨丁平穩(wěn)，雖然此時(shí)指示正常，但丈量結(jié)果其實(shí)紛歧定十分準(zhǔn)確，應(yīng)該進(jìn)行校準(zhǔn)工作.7.2校準(zhǔn)方法本儀器采納兩點(diǎn)校準(zhǔn)法，即空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn).第一步為空氣校準(zhǔn)，把持步伐如下：(1) 將探頭“標(biāo)氣入口”翻開(kāi)，使空氣

19、自動(dòng)進(jìn)入探頭；(2) 待顯示穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)變送器把持顯示面板上“空氣校準(zhǔn)”電位器，使顯示為“土”.華詳見(jiàn)“4.2.2.2基本把持”部份二步為標(biāo)氣校準(zhǔn)，把持步伐如下:(D將標(biāo)氣校準(zhǔn)裝置按圖13所示與氣瓶連接好;(2)確認(rèn)減壓閥處丁關(guān)閉狀態(tài)后，翻開(kāi)氣瓶閥;(3)緩緩翻開(kāi)減壓閥，將標(biāo)氣流量調(diào)節(jié)為300ml/min500ml/min；(4)將連接軟管與探頭“標(biāo)氣入口”相連,將標(biāo)氣通入探頭,此過(guò)程應(yīng)保證不漏氣;(5)通氣約1分鐘后,調(diào)節(jié)變送器面板上“標(biāo)氣校準(zhǔn)”電位器，將氧量顯示值調(diào)為標(biāo)準(zhǔn)氣體氧量值即可.圖13儀器校準(zhǔn)示意圖應(yīng)先進(jìn)行空氣校準(zhǔn)，再進(jìn)行標(biāo)氣校準(zhǔn).應(yīng)先調(diào)好標(biāo)氣流量，再將連接軟管與探頭“標(biāo)氣入口”相連，否則可能因氣體流量過(guò)年夜而招致氧化錯(cuò)元件破裂校準(zhǔn)過(guò)程中,應(yīng)保證不漏氣,以免影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性.校準(zhǔn)完畢時(shí)，一定要先從“標(biāo)氣入口”拔下連接軟管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶閥.校準(zhǔn)完畢后，應(yīng)擰緊“標(biāo)氣入口”螺帽，否則空氣進(jìn)入將使氧量丈量值偏年護(hù)與罕見(jiàn)故障排除8.1儀器日常維護(hù)儀器日常維護(hù)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：變送器在發(fā)貨前已調(diào)試好，用戶不應(yīng)調(diào)節(jié)其內(nèi)部電位器，以免影響丈量線性及精度；探頭裝置24小時(shí)以后應(yīng)校準(zhǔn)，以后可根據(jù)實(shí)際情況用標(biāo)氣校準(zhǔn)；儀器裝置后，應(yīng)在開(kāi)爐前送電，停爐后不應(yīng)斷電.A|探頭氧化錯(cuò)元件為陶瓷產(chǎn)物，高溫時(shí)遇