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常規氧化鋯氧量分析儀說明書

 

   氧化鋯氧量分析儀是近幾十年發展起來的新型測氧器,因其具有結構簡單、維護方便、反應速度快、測量范圍廣等特點,而廣泛應用于電力、冶金、供暖、建材、電子等部門,分析各種工業鍋爐及窯爐中煙氣的氧含量,提高燃燒效率,節約能源,減少環境污染。

   氧化鋯氧量分析儀由轉換器和檢測器(俗稱氧探頭)組成,在檢測器的核心元件氧化鋯濃差電池上,采用了納米材料和先進的生產工藝,在電極涂層上添加抑制電極老化的添加劑。大大提高了氧化鋯測量探頭的精度和使用壽命。檢測器采用直插式探頭結構,不需取樣系統,能及時反映鍋爐內燃燒狀況,如與自控裝置配合使用,可有效地控制燃燒狀況。轉換器采用單片機智能化設計,漢字液晶顯示,使數據顯示、功能控制更具有人性化;可與各類型DCS數據接入設備連接。使儀表的操作變的簡單,容易掌握。具有以下特點:

1. 通用性較強,可以直接替換其它廠家氧量分析儀。

   2. 大屏幕藍底白字LCD顯示。

3. 全中文操作菜單(出口產品可以提供英文菜單)。

4. 氧量量程0.01-25.00%內自由設定(zui低量程0-5%)。

   5. 溫度采用PID控溫,恒溫點700℃和750℃(可現場選擇)。

6. 可設置氧量上、下限報警指示,溫度上、下限報警指示。

7. 本底電勢一鍵校正。

8. 可用標準氣在線校準。

9.  4-20mA標準電流輸出與主電路光電隔離,可直接遠傳進入DCS系統。

 10. 多種故障信息提示。

二、工作原理

    氧化鋯是一種高溫電解質濃差電池,在數百攝氏度的高溫環境下,具有能產生氧離子遷移的導電性能,由于被測氣體(煙氣或其它氣體)與參比氣體(空氣或其它氣體)在氧化鋯兩側鉑電極的氧分壓不同,在兩極間有一定數量的氧離子遷移而產生了氧濃差電勢,其電勢值與氧濃度的關系,可以用能斯特(Nernst)公式來表示:

      E=RT/4F×LnP1/P2

式中:E—氧濃差電勢(V)

      R—理想氣體常數(8.314J/moLK)

      T—絕對溫度值(K)

      F—法拉第常數(96500c/moL)

      P1—參比氣體分壓(空氣)

      P2—被測氣體分壓

    變送器把所測量出的數據,經單片機計算轉換,將氧含量在液晶屏上顯示出來,同時轉換成電流信號供計算機或計錄儀使用。

    700℃和750℃時氧濃度與氧濃差電勢關系見附表.

三、 技術指標

? 量程: 0.01~25.00%O2(量程從5.00%-25.00%內自由設置)

     輸出信號: 4 ~20mA 負載電阻≤500Ω 隔離

     重復性:   滿量程的±0.5%

     基本誤差: ≤±1%(滿量程)

     穩定性:   ≤±1%(儀器連續檢定4h)

     響應時間: 當標準氣體從檢測器入口引入時計,5秒內達到90%的響應

     環境溫度: 檢測器 -10℃~80℃   轉換器 0℃~40℃

     電源及功耗:電源220±10%VAC,功耗zui大為150W

?   樣氣溫度:   ≤700℃(700℃以上協商供貨)

  樣氣壓力范圍:±10KPa

?  檢測器長度:  0.4m;0.8m;1.0m;1.2m;(其他長度可根據用戶要求生產)

四、 檢測器的構造

     檢測器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱爐、熱電偶、氣體導管、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個裝置采用全封閉型結構,以增加整個裝置的密封性能,提高使用壽命。對高粉塵的檢測環境,為達到更好的過濾效果,加裝了多孔陶瓷過濾器。

    檢測器內的氧化鋯管是核心元件 ,屬陶瓷易碎品,運輸和安裝使用過程中應避免劇烈震動,以免損壞。檢測器內加熱爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度,為延長加熱爐的壽命,在工藝上作了特殊的處理。因檢測器本身帶有加熱裝置,從而在低于700℃的環境中能正常工作。

  檢測器的外形和尺寸見下圖:

 

五、 檢測器的現場安裝條件

  5.1氧量檢測器的現場安裝條件

?避開震動場合;

?環境溫度要在儀器規定范圍內;

?接線盒要避開高輻射熱源;

?盡可能避開腐蝕性氣體;

?要有足夠的工作空間;

5.2  取樣點的位置選擇

?取出的氣樣能快速反映工藝狀態的變化情況,即氣體要具有代表性。為避免SO2 的冷凝,取樣點氣體溫度應高于300℃,其范圍為300—600℃ 。 取樣點的溫度、壓力、流量等參數不應變化太大。

?取樣探頭的長度應達到煙道直徑的1/3。

?切忌在管道、煙道底部開口取樣。

?取樣點的附近爐堂、煙道應無泄漏,否則將造成測量誤差。

?要選擇在易于維護、檢修的地方。

5.3 氧量檢測器的安裝

   預先加工好帶法蘭的設備短接管,孔徑為Φ76,長度約為400mm。按要求選好取樣位置(爐壁或管道),開一個Φ76 的孔,將短接水平焊接到爐壁上,焊接時要保證焊接處不漏氣。把檢測器插入短接管中,接管法蘭與檢測器法蘭之間墊上2—4mm 厚的石棉墊,旋緊4 個螺栓,使其不漏氣即可。

  ※注意: 新建爐膛或煙道要等幾次烘爐干燥后再安裝氧探頭,否則,過于潮濕的煙氣可能降低新探頭使用壽命。

   由于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, 參比氣和標準氣接口相應朝下.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.

六、 轉換器安裝尺寸

?盤裝橫式表:外形尺寸160*80mm*250mm,開孔尺寸152*76mm  

?盤裝豎式表:外形尺寸80*160mm*250mm,開孔尺寸76*152mm  

?盤裝方式表:外形尺寸160*160*150mm,開孔尺寸152*152mm

?盤裝方式表:外形尺寸144*144*150mm,開孔尺寸138*138mm

?墻掛式表:  外形尺寸260*200*100mm

七、 儀器接線示意圖:

 

7.1.鋯頭信號引線用RVVP2×1.0帶屏蔽二芯電纜線

7.2.熱電偶選用K分度號KX-G型2×1.0帶屏蔽二芯補償導線

7.3.加熱器選用RVV2×1.5二芯電纜線

※注意:鋯頭信號線、電偶導線要與加熱器線分開走線。 

八、 操作說明

8.1 開機

打開電源,二十分鐘后儀器顯示如下:

當溫度達到700℃后,儀器穩定一小時以上進行下列設置:

8.2參數設置與校正:

8.2.1 本底自動校正:

將標氣入口的密封螺釘擰下,通入空氣(流量≤50ml/min),或將氧探頭直截放在空氣中,待數據穩定后按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上 ” “向下 ”鍵將光標選中“氧量參數校正”菜單, 按 “確認”鍵進入校正子菜單,按“向上 ” “向下”鍵將光標選中“本底自動校正”菜單,按 “確認”鍵,本底自動校正后,按 “返回”鍵返回測量狀態。氧量顯示20.6左右即可。 再將標氣入口的密封螺釘擰上。※注意:此步驟在每次更換探頭或變送器時,必須進行本底校正。

8.2.2 標氣自動校正:

    將標氣入口的密封螺釘擰下,通入標準氣(一般選用5%左右的氮中氧,流≤50ml/min),待數據穩定后,按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上 ” “向下”鍵將光標選中“氧量參數校正”菜單, 按 “確認”鍵進入校正子菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“標氣自動校正”菜單,按 “確認”鍵進入校正進入校正頁面,按“向上” “向下”鍵將數據修正到和標準氣值相同,按 “確認”鍵完成標氣校正。按 “返回”鍵返回測量狀態。再將標氣入口的密封螺釘擰上。

8.2.3 氧量上限報警值:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“氧量上限報警值”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整氧量上限數據,按 “確認”鍵完成調整,按 “返回”鍵返回測量狀態。

8.2.4 氧量下限報警值:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“氧量下限報警值”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整氧量下限數據,按 “確認”鍵完成調整,按 “返回”鍵返回測量狀態。

8.2.5 溫度上限報警值:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“溫度上限報警值”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整溫度上限數據,按 “確認”鍵完成調整,按 “返回”鍵返回測量狀態。

8.2.6 溫度下限報警值:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“溫度下限報警值”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整溫度下限數據,按 “確認”鍵完成調整,按 “返回”鍵返回測量狀態。

8.2.7 氧量量程設置:

按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“氧量量程設置”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整氧量量程數據(量程從5%-25%內自由設定),按 “確認”鍵完成調整,按 “返回鍵返回測量狀態。4-20mA電流輸出將自動和量程對應。※注意:出廠量程一般默認設置為0-25%。

8.2.8 恒溫溫度設置:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“恒溫溫度設置”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵調整恒溫溫度值(恒溫點700℃和750℃兩檔選擇),按 “確認”鍵完成,按 “返回”鍵返回測量狀態。※注意:出廠恒溫點一般默認設置為700℃。

8.2.9 溫度報警控制:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“溫度報警控制”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵選擇報警“開”或“關”,按 “確認”鍵完成,按 “返回”鍵返回測量狀態。

8.2.10氧量報警控制:

    按 “設置”鍵進入主菜單,按“向上” “向下”鍵將光標選中“氧量報警控制”菜單, 按 “確認”鍵進入調整頁面,按“向上” “向下”鍵選擇報警“開”或“關”,按 “確認”鍵完成,按 “返回”鍵返回測量狀態。

九、貯存

    儀器在倉庫存放時,應包裝完好,存放溫度為0~40℃,相對濕度不大于85%,沒有強腐蝕性氣體。

十、儀器的成套及附件

    氧量分析儀一套(轉換器、檢測器各一臺,也可以單獨購買)

    使用說明書 一本

    出廠合格證 一份

附錄一   氧量電流對照表

量程20.6%

量程25.0%

量程20.6%

量程25.0%

氧含量

電流mA

氧含量

電流mA

氧含量

電流mA

氧含量

電流mA

0.1

4.08

0.1

4.06

9

10.99

9

9.76

1

4.78

1

4.64

9.5

11.38

9.5

10.08

2

5.55

1.5

4.96

10

11.77

10

10.40

2

5.55

2

5.28

11

12.54

11

11.04

2.5

12.37

2.5

12.62

12

13.32

12

11.68

3

6.33

3

5.92

13

14.10

13

12.32

3.5

6.72

3.5

6.24

14

14.87

14

12.96

4

12.54

4

13.30

15

15.65

15

13.60

4.5

7.50

4.5

6.88

16

16.43

16

14.24

5

7.88

5

7.20

17

17.20

17

14.88

5.5

8.27

5.5

7.52

18

17.98

18

15.52

6

8.66

6

7.84

19

18.76

19

16.16

6.5

9.05

6.5

8.16

20

19.53

20

16.80

7

9.44

7

8.48

20.6

20.00

20.6

17.18

8

10.21

8

9.12

22

 

22

18.08

8.5

10.60

8.5

9.44

23

 

23

18.72

9

10.99

9

9.76

24

 

24

19.36

 

 

 

 

25

 

25

20

附錄二  氧量--氧電勢對照表(參比氣氧濃度20.6%,工作溫度700℃或750℃)

溫度(℃)

 氧量%

  氧電勢 E(mv)

溫度(℃)

 氧量%

  氧電勢 E(mv)

700

0.5

77.94

750

0.5

81.95

700

1

63.41

750

1

66.67

700

1.5

54.91

750

1.5

57.73

700

2

48.88

750

2

51.39

700

2.5

44.21

750

2.5

46.48

700

3

40.38

750

3

42.46

700

3.5

37.15

750

3.5

39.06

700

4

34.35

750

4

36.12

700

4.5

31.89

750

4.5

33.52

700

5

29.68

750

5

31.20

700

5.5

27.68

750

5.5

29.10

700

6

25.86

750

6

27.18

700

6.5

24.18

750

6.5

25.42

700

7

22.62

750

7

23.79

700

7.5

21.18

750

7.5

22.27

700

8

19.83

750

8

20.84

700

8.5

18.55

750

8.5

19.51

700

9

17.36

750

9

18.25

700

9.5

16.22

750

9.5

17.06

700

10

15.15

750

10

15.93

700

10.5

14.13

750

10.5

14.85

700

11

13.15

750

11

13.83

700

11.5

12.22

750

11.5

12.85

700

12

11.33

750

12

11.91

700

12.5

10.47

750

12.5

11.01

700

13

9.65

750

13

10.14

700

13.5

8.86

750

13.5

9.31

700

14

8.10

750

14

8.51

700

14.5

7.36

750

14.5

7.74

700

15

6.65

750

15

6.99

700

15.5

5.96

750

15.5

6.27

700

16

5.30

750

16

5.57

700

16.5

4.65

750

16.5

4.89

700

17

4.03

750

17

4.23

700

17.5

3.42

750

17.5

3.59

700

18

2.83

750

18

2.97

700

18.5

2.25

750

18.5

2.37

700

19

1.69

750

19

1.78

700

19.5

1.15

750

19.5

1.21

700

20.6

0.00

750

20.6

0.00

附錄B:高溫型檢測器的原理及系統組成

   高溫型檢測點的氣體溫度可達0-1400℃,高溫型是采取抽氣或正壓自噴的方式,將爐氣引入減溫器裝置內,經擴容、減壓、降溫后使其實際溫度降至600℃以下,從而實現對高溫氣體的檢測。

高溫型檢測器的原理圖

爐體法蘭安裝孔中心孔距100mm

由于高溫型檢測器的特殊結構,在安裝時請注意以下幾方面:

當待測氣體溫度在800℃以上時,高溫型檢測器的取樣管應呈垂直形式安裝,以防高溫取樣管因自重產生彎曲變形。

2 如果爐氣壓力為負壓或為忽正忽負時,應選用負壓型高溫型檢測器。以50-100Kpa壓力的壓縮風接入抽氣系統,調節控制閥,將被測氣體抽入采樣裝置中。

3如果爐氣壓力為正壓時,應選用正壓型高溫型檢測器。利用正壓自噴使待測氣體進入采樣裝置,并通過調節閥控制噴出氣體的壓力保持在微正壓狀態(50Kpa以下)。

4 如果減溫器內溫度過低(<150℃時),由于硫化物結露會造成噴射泵堵塞,應采用保溫材料將減溫器進行保溫。必要時,可將壓縮風金屬管道鋪在爐體高溫處,加蓋保溫材料,使壓縮風加熱到>150℃再接入噴射泵,只要樣氣出口的氣體溫度>150℃噴射泵就不會堵塞。

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