氧化鋯測氧工作原理

氧化鋯測氧工作原理CE-系列氧化錯探頭是利用氧化錯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化錯管安置在一微型電爐內，位于整個探頭的頂端。氧化錯管是由氧化錯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經高溫燒結后形成的穩(wěn)定的氧化錯陶瓷燒結體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導體。因其這一特性，在一定高溫下，當錯管兩邊的氧含量不同時，它便是一個典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內外電極。在實際的氧探頭中，空氣流經外電極，煙氣流經內電極，當煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%02）時，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個電子形成2個氧離子，發(fā)生如下電極反應：0（P0）+4e-一20-2氧離子在氧化錯管中迅速遷移到煙氣邊，在內電極上發(fā)生相反的電極反應：20-2一0（P0）+4e-由于氧濃差導致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產生的電勢乂導致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當這兩種遷移達到平衡后，便在兩電極間產生一個與氧濃差有關的電勢信號E,該電勢信號符合〃能斯特〃方程：E=（RT/4F）Ln（P0/P）（1）式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是錯管絕對溫度（K）,P0是空氣氧含量（20.6%02）,P是煙氣含量。由（1）式可見，在一定的高溫條件下（一般）600°C）,一定的煙氣氧含量便會有一對應的電勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫區(qū)域內對應氧含量見附表在理想狀態(tài)下，當被測煙氣與參比氣濃度一樣時，其輸出電勢E值為0mV,但在實際應用中，鋯管實際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。故事實上的鋯管是偏離此值的。實際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢，此值的大小乂在不同溫度下呈不同的值，并且隨鋯管使用期延長而變化。因此，如不對此情況處理，會嚴重影響整套測氧儀的準確和探頭壽命。鑒于此，CE系列氧分析儀采取了〃雙參數(shù)校正法〃，對探頭本底電勢作特殊處理，彌補了鋯管的離散性缺陷，延長了探頭的使用壽命。注：參比氣為大氣，在理想狀況下（本底為零時），熱電偶為K分度號。CmV0.2%45018.513mV50020.64mV55022.772mV60024.902mV65027.022mV70029.128mV75031.214mV80033.277mV85035.314mV0.182.9888.7194.45100.19105.93111.67117.41123.14128.880.557.9161.9165.9269.9273.9677.9381.9485.6489.951.047.1150.3753.6356.8960.1563.4166.6669.9273.181.540.3043.6246.4449.2652.0954.9157.7360.5563.372.036.3238.8341.3443.8546.3748.8851.3953.9056.41

2.532.8435.1137.3939.6641.9344.2046.4748.7451.013.030.0032.0834.1536.2338.3040.3842.4544.5346.603.527.6029.5131.4233.3335.2437.1539.0640.9742.884.025.5227.2929.0530.8232.5834.3536.1137.8839.644.523.6925.3326.9628.6030.2431.8833.5235.1636.805.022.0523.5725.0126.6228.1529.6731.2032.7234.255.520.5621.9823.4124.8326.2527.6729.1030.5231.946.019.2120.5421.8623.1924.5225.8527.1828.5129.846.517.9619.2020.4521.6922.9324.1725.4126.6627.907.016.0117.9719.1320.2921.4622.6223.7824.9426.117.515.7316.8217.9119.0020.0821.1722.2623.3524.448.014.7315.7516.7617.7818.8019.8220.8421.8622.888.513.7814.7415.6916.6417.6018.5519.5020.4621.419.012.8913.7814.6315.5716.4617.3518.2419.1420.039.512.0512.8813.7214.5515.3816.2217.0517.8918.7210.011.2512.0312.8113.5914.3615.1415.9216.7017.4810.510.4911.2211.9412.6713.3914.1214.8515.5716.3011.09.7710.4411.1211.7912.4713.1513.8214.5015.1711.59.079.7010.3310.9611.5912.2112.8413.4714.1012.08.418.999.5810.1610.7411.3211.9012.4913.0712.57.788.318.859.399.9310.4711.0011.5412.08

13.07.167.668.168.659.159.6410.1410.6411.1313.56.587.037.497.948.408.859.319.7610.2214.06.016.436.847.267.678.098.518.929.3414.55.465.846.226.606.987.367.738.118.4915.04.945.285.625.966.306.646.997.337.6715.54.434.735.045.345.655.966.266.576.8816.03.934.204.484.755.025.295.565.846.1116.53.453.693.934.174.414.654.895.125.3617.02.993.193.403.613.814.024.234.434.6417.52.542.712.893.063.243.413.593.763.9418.02.102.242.392.532.682.822.973.113.2618.51.671.791.902.022.132.252.362.482.6019.01.251.341.431.521.601.691.781.861.9519.50.850.910.971.031.091.151.201.261.3220.00.460.490.520.550.580.610.650.680.7120.6000000000CE系列氧化鋯氧分析儀技術規(guī)格*測量對象：各種工業(yè)爐窯煙氣，混合氣體濃度*測量元件：氧化錯管1、測氧范圍:0—20.6%O2或0--10%2、 儀器精度：系統(tǒng)測氧基本誤差W±2%滿量程值3、 變送器精度：1.0級（W1.0%滿量程值）4、 溫控精度：恒溫點的700±1°C5、 響應時間：W3秒（達到90%的響應）6、 報警輸出：上、下限節(jié)點輸出，可選“常開”或“常閉”點7、 模擬量輸出信號：4—20mAADC（負載0Q—750Q）對應氧量0—10%O2或者0—20.6%O28、 本底修正范圍：-20mV—+20mV9、 數(shù)顯形式：LED四位數(shù)碼管顯示10、 電源:AC220V±15%11、 功耗：＜6W（不包括加熱功率）12、 加熱功率：約50W（平均值）可提供150W輸出功率13、 環(huán)境條件：溫度-20C—60C相對濕度＜90%14、 檢測器約10Kg，轉換器約5Kg15、 標定方式：叁參數(shù)標定?？諝恻c、標準氣點、工況點。如何選型主要以下幾方面考慮選型：一.轉換器轉換器有盤裝（CE-2D）:開孔尺寸75+2mmX150+2mm壁掛式（CE-2C）:安裝尺寸：260mmX205mmX90mm轉換器的顯示量程為：0—20.6%或0—10%。輸出為：4-20mA上下限為常開節(jié)點，用戶可自設定報警點。二.檢測器插入深度選擇：爐墻厚度+300mm(檢測器長度規(guī)格有400mm,600mm,800mm,1000mm,1200mm可供選擇)安裝點煙氣溫度的選擇：煙溫＜700°C，選擇CE標準型檢測器煙溫N700C，選擇CE高溫型檢測器CE系列氧化鋯具有以下主要特點：1、 傳感器使用了日本離子鍍膜技術，大幅度提高了使用壽命。2、 氧化錯探頭采用全321不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)護套，具有極佳的耐磨及耐蝕性。3、 直插式：無需取樣系統(tǒng)，響應快，有效的降低煙氣中灰份堵塞。4、 熱擴散參比：無需專門的參比空氣泵，使用維護簡單。5、 雙參數(shù)設計：克服國產氧化錯性能離散性，測量準確，延長使用壽命。6、 工況在線校準：準確可靠，單標氣在線校準方便，工況點可直接標定，測量精準。7、 熱惰性保護：安裝方便，可熱安裝，對停啟爐適應性強。8、 元件可拆：元件更換方便，便于維修，降低使用成本。9、 多功能顯示：氧含量(%)；氧電勢；溫度，本底電勢參數(shù)數(shù)顯直觀方便10、 雙量程：同時具有0-10%和0-20.6%雙量程，測量范圍廣。11、 雙輸出：同時具有開關量節(jié)點輸出和4-20mA兩檔輸出。12、 負載大：750歐/4-20mA，便于遠程安裝。13、 本底電勢可調，調節(jié)范圍寬，可隨時檢查元件老化等參數(shù)。14、 全浮式設計：共模輸入，抗電場干擾性強，無需專用地線，安裝方便。15、 產品系列化適應性強：可適用于燃氣、燃油、燃煤各種爐型。測量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號。CE-氧化鋯氧分析儀結構一、檢測器結構:111四、壁掛式轉換器（CE-2C）結構:CE-2C（外掛式）氧化鋯分析儀面板及端子圖安裝前的準備（1）開箱檢查，按裝箱單內容檢查件數(shù)及外觀（2）實驗室檢查（A）檢測器冷態(tài)檢查，打開檢查器接線盒，用萬用表歐姆檔測量，氧電池端子1-2之間為開路狀態(tài)，阻值超量程，熱電耦端子3-4之間阻值只有幾歐姆為正常，電爐絲端子7-8之間阻值約80Q為正常。注意測量電爐絲阻值只能在斷電狀態(tài)下進行。熱電耦補償端子5-6之間采用目檢，用手或工具輕輕撥動AD590，引線應緊固在端子上。(B)熱態(tài)檢查，按系統(tǒng)連線圖7接線，檢查無誤后通電，升溫過程中前面板顯示溫度。當溫度升到600°C時，若儀表處于測量狀態(tài)，程序將自動轉換到氧含量顯示狀態(tài)，其數(shù)值應在空氣氧含量20.6附近，若使儀表處于維護狀態(tài)，則可以操作面板所有按鍵。定性檢查第一步確認被控溫度是否為700C±2C，一般熱電勢約為28mV，查對照表溫度值加上室溫應對應700C第二步用萬用表歐姆檔測量氧電勢內阻，正反方向(即測量表筆調換)各測量一次，取其平均值。新探頭電池內阻一般小于100Q，舊探頭檢修后應控制在800Q以內。注意：采用上述方法測量電池內阻時，儀表應與自控系統(tǒng)脫開，因萬用表是有源的，有信號疊加于氧電勢上，將干擾被測氧量。定量校準：通標準氣按儀表調校操作。安裝前需備好M12'50螺釘，相應的螺母、墊片、墊圈，以及法蘭間的密封墊圈等。安裝位置：(A)檢測器檢測器的安裝應滿足下列條件：應盡量避免機械震動采樣氣體和壓力均在標準規(guī)格之內，爐體密封好，檢測器盡量向煙氣下游裝以降低檢測氣體溫度。為了造成微正壓，取氣點處附近下游煙流通路稍小些。周圍環(huán)境溫度在標準范圍之內測頭處應避免高輻射熱和高輻射蒸氣的影響避免灰塵及腐蝕氣體提供充足的維護空間（B）轉換器轉換器的安裝部位應滿足下列條件：盡量避免機械震動避免腐蝕性氣體周圍環(huán)境溫度應在標準范圍之內避免強磁場干擾避免動力線、馬達、勵磁繼電器、泵等的干擾提供充足的維護空間轉換器應盡量安裝在靠近檢測器處，距離不超過100m為宜（5） 爐墻或煙道壁開口位置及尺寸：選擇氣樣有代表性的位置，爐體密封性好，檢測器盡可能向煙氣下游安裝，以便降低檢測器的煙氣溫度，開口處氣流通暢，避開不流暢區(qū)。（6） 爐墻埋管及爐體法蘭。中溫型、高溫型氧檢測器裝在煙氣流中粉塵大的地方時，對應導流管排氣口處的開孔尺寸應大些，利于出氣與排除灰塵。低溫直插式可小些。埋管內孔尺寸最小為F89。（7）盤裝轉換器外形及開孔尺寸75+2mmX150+2mmX250mm，變壓器外形尺寸及底座螺孔尺寸。降壓變壓器用于檢測器內部電爐供電，一般按次級抽頭90V位置，通過轉換器內部控制電路，變成可控電源后送加熱電爐。次極抽頭位置可組成90V、100V、110V電源以保證鋯管工作端溫度能控制在700°C,冗余功率越少越好，即全功率加于電爐，最高溫升不要超過850C.維護與檢修1、查找儀器故障的方法：故障只可能來自于探頭、變送器、安裝三方面。可采用下列方法辨別：1） 測量探頭信號值（直接量信號輸入端），如果信號正常（一般大型爐信號值在20-60mV內，中型爐信號值在10-60mV內，小型爐信號值在0-25mV內），則很可能故障在安裝和變送器內。如果信號明顯不正常，則很可能故障在探頭。這時應通入標氣進行檢驗，如果本底電勢在（）20mV內，則很可能探頭本身漏氣；如果本底電勢大于（）20mV，則很可能是氧化鋯元件出現(xiàn)故障。2） 氧化鋯元件老化故障在煙氣的腐蝕下，氧化鋯元件在運行1年左右會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。元件老化的表現(xiàn)是：顯示遲緩，噪聲大并且不穩(wěn)定，本底電勢大，當拆下在空氣中700度下測量元件內阻時，內阻大于1K歐（用半電位法）。這時應更換元件。更換元件的方法是：拆下過濾器。左手捏住引線柱，右手用小螺絲刀將小螺釘擰松。均勻擰開四個螺