MKZO氧化鋯氧傳感器
產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
MKZO氧化鋯氧傳感器，系直插加熱式，全不銹鋼結(jié)構(gòu). 具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它不僅可測(cè)量鍋爐燃燒過(guò)程中殘余氧量，而且還可用于熱力學(xué)的研究，氣體制造廠(chǎng)氧含量的連續(xù)監(jiān)測(cè)、均熱爐燃燒過(guò)程的控制、化工廠(chǎng)等生產(chǎn)過(guò)程中氧量的控制分析等。它在減少環(huán)境污染、節(jié)能提高燃燒效率方面起著積極的作用，還作為工程管理和質(zhì)量控制的重要手段，在電力、石化、冶金、化肥等生活鍋爐工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
規(guī)格參數(shù)：
常用規(guī)格：L=200mm、400mm、800mm 、1000mm 、1200mm或其它規(guī)格（訂貨時(shí)請(qǐng)確認(rèn)）量程：0～20.6％O2；儀表精度： ≤0.5%F.S； 使用溫度：0～700℃（低溫型）800～1300℃（高溫型）；
本底修正：-100mV～+100mV；
輸出信號(hào)：0-10mADC或4-20mADC ；儀表電源：85～264VAC50Hz；輸出電源：40～50V；
檢測(cè)器加熱爐升溫時(shí)間：約20min；介質(zhì)氣氛：為保證鉑電極不在還原氣氛中受到毒化，介質(zhì)必須是氧化性氣氛；鋯管壽命：在整個(gè)時(shí)間內(nèi)均為氧化條件的氣氛中，典型壽命二年；
外形結(jié)構(gòu)：氧化鋯檢測(cè)器由氧化鋯管、加熱爐絲、熱電偶、防塵裝置及殼體等組成。整個(gè)檢測(cè)裝置采用全封閉鋼制直插式結(jié)構(gòu)，增加了檢測(cè)器的封閉性能，提高了檢測(cè)器的耐高溫、抗腐蝕能力。氧化鋯氧傳感器的外形結(jié)構(gòu)如圖所示，整個(gè)傳感器全不銹鋼結(jié)構(gòu)
插入煙道的探頭頂部是一個(gè)過(guò)濾器，煙氣經(jīng)過(guò)濾后才進(jìn)入探頭的檢測(cè)器.檢測(cè)器內(nèi)是涂有鉑電極的氧化鋯電解質(zhì)管與熱電偶和一個(gè)電爐。安裝法蘭的后部是接線(xiàn)盒，接線(xiàn)盒內(nèi)部是氧化鋯、熱電偶、電加熱接線(xiàn)端子，其下部有兩個(gè)氣孔，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)氣孔，另一個(gè)是參比氣孔，標(biāo)準(zhǔn)氣孔由一個(gè)帶密封圈的螺絲封牢。 工作原理： 被測(cè)氣體（煙氣）通過(guò)傳感器進(jìn)入氧化鋯管的內(nèi)側(cè)，參比氣體（空氣）通過(guò)自然對(duì)流進(jìn)入傳感器的外側(cè)，當(dāng)鋯管內(nèi)外側(cè)的氧濃度不同時(shí)在氧化鋯管內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢(shì)與傳感器的工作溫度和被測(cè)氣體濃度呈函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系）該氧濃差電動(dòng)勢(shì)經(jīng)顯示儀表轉(zhuǎn)化成與被測(cè)煙氣含氧量呈線(xiàn)性關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供顯示和輸出傳感器的檢測(cè)組件是氧化鋯電解質(zhì)管，工作原理圖如下：
電解質(zhì)管壁內(nèi)外兩側(cè)涂有鉑催化電極，當(dāng)電解質(zhì)管溫度達(dá)到600℃左右時(shí)，被測(cè)煙氣進(jìn)入電解質(zhì)管內(nèi)，而管外為參比氣體--空氣。因空氣含氧量為20.6％O2 ，管外被測(cè)煙氣含氧量低于空氣，此時(shí)空氣中的氧經(jīng)鉑電極催化吸收4個(gè)電子(e)形成氧離子(0=)，其反應(yīng)方程為 O2+4e=202- ，氧離子進(jìn)入電解質(zhì)管后，又經(jīng)特殊傳遞方式到達(dá)管內(nèi)鉑電極一側(cè)，再次經(jīng)鉑電極催化放出4個(gè)電子(e)而還原成氧，其反應(yīng)方程為202--4e=O2 ，被吸收電子的一側(cè)電極為正極，釋放電子的一側(cè)電極為負(fù)極.正負(fù)電極間的電動(dòng)勢(shì)符合奈斯特方程
安裝方法：1、安裝點(diǎn)的選擇 （1）安裝點(diǎn)的煙氣溫度應(yīng)符合小于700℃的要求，一般來(lái)說(shuō)，煙氣溫度低，檢測(cè)器使用壽命長(zhǎng)，煙氣溫度高，使用壽命短。檢測(cè)器不能安裝在煙氣不流動(dòng)的死角，也不能安裝在煙氣流動(dòng)很快的地方(如有些旁路氣道的擴(kuò)容腔內(nèi))。不能安裝在過(guò)熱器前面、幾乎接近爐膛的位置、高溫的爐膛里這樣會(huì)使鋯頭不能正常工作,甚至由于高溫、高溫輻射、爐溫控制操作的溫度驟變等損壞鋯頭的結(jié)構(gòu)和性能。（2）另外要求煙道漏氣較小，檢測(cè)器安裝維修方便，對(duì)于中、小型鍋爐，建議安裝在省煤器前過(guò)熱器后，因?yàn)殄仩t系統(tǒng)煙氣的流向從爐膛到汽包，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)回收處理后從煙囪排放。如果測(cè)點(diǎn)過(guò)于靠近煙氣爐膛出口，由于溫度過(guò)高，流速較快，將對(duì)檢測(cè)器不銹鋼外殼形成沖刷腐蝕，減短使用壽命；如果測(cè)點(diǎn)過(guò)于偏后，由于煙道系統(tǒng)中漏氣現(xiàn)象，將造成測(cè)點(diǎn)處氧量值偏高，不能如實(shí)反映爐膛中的煙氣氧量。（3）氧化鋯管元件系陶瓷類(lèi)金屬氧化物,安裝時(shí)不要與爐膛內(nèi)的管子劇烈碰撞，避開(kāi)震動(dòng)場(chǎng)所。（4）氣體溫度和壓力要在儀器的使用范圍內(nèi)。2、爐墻上的檢測(cè)器固定法蘭 用鋼材做成如圖形狀的過(guò)渡架，過(guò)渡架的法蘭能直接焊在爐墻處壁上或埋入爐墻中，但要求氣密牢固。過(guò)渡架另一端法蘭是為固定檢測(cè)器而設(shè)，因此必須與檢測(cè)器固定法蘭的螺孔相匹配。如選用由12mm安裝孔，則將過(guò)渡架法蘭的￠130mm圓上均布四個(gè)￠12mm的安裝孔，使用4個(gè)M1O×40的螺絲，將它與檢測(cè)器的固定法蘭緊固，為防止漏氣，兩法蘭間可填充橡膠紙板密封圈。3、檢測(cè)器的安裝（1）檢測(cè)器的參比氣是靠空氣自然對(duì)流提供的，檢測(cè)器需水平安裝，參比氣和標(biāo)準(zhǔn)氣接口相應(yīng)朝下。檢測(cè)器安裝法蘭和過(guò)渡架法蘭之間必須填橡膠紙板，以免空氣漏入煙道，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。（2）檢測(cè)器端頭必須離鍋爐內(nèi)壁150mm以上，使過(guò)濾器的多孔陶瓷暴露部分背對(duì)煙氣的流向(過(guò)濾器方向可單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng))以避免陶瓷體受氣體沖刷，延長(zhǎng)使用壽命。取樣點(diǎn)的溫度、壓力、流量等參數(shù)不能變化太大，（3）當(dāng)檢測(cè)器推入熱的煙道時(shí)，為防止鋯管爆裂，宜分段逐步推入，一般以10～20厘米/分鐘為好。（4）鍋爐運(yùn)行換裝時(shí),首先必須關(guān)閉儀表后切斷電源,等待其冷卻一段時(shí)間后再輕輕地分段抽出鋯頭,防止驟冷損壞鋯頭,為解決故障,減少人為因素的麻煩,做好正確判斷的準(zhǔn)備,不能隨意取出。（5）傳感器與二次儀表或變送器間的接線(xiàn)有氧化鋯、熱電偶、加熱爐共計(jì)六根導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)均可采用O.75mm2.塑料絕緣電線(xiàn)。熱電偶信號(hào)線(xiàn),應(yīng)用相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)接入二次檢測(cè)表。 正確接好電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn),接線(xiàn)錯(cuò)誤同樣會(huì)造成儀表的狀態(tài)錯(cuò)誤或儀表?yè)p壞。接線(xiàn)盒要避開(kāi)腐蝕性氣體、高輻射熱源。 調(diào)試投運(yùn)：1、檢查接線(xiàn)是否正確；2、鋯頭和氧量變送器在出廠(chǎng)前是校驗(yàn)和標(biāo)定合格的狀態(tài),一般經(jīng)過(guò)正確安裝后皆能正常工作,如果需要現(xiàn)場(chǎng)重新校驗(yàn)和標(biāo)定的話(huà),就要按照說(shuō)明書(shū)和相應(yīng)的規(guī)程步驟進(jìn)行。儀表的本底電勢(shì)的調(diào)節(jié)在變送器上可見(jiàn)到略大于2mV的指示,此時(shí)可修正本底電勢(shì)為接近0,氧量顯示在20％～20.6％。
3、測(cè)量鋯頭的內(nèi)阻是檢測(cè)氧化鋯鋯管性能的指標(biāo)之一,新鋯頭在700℃時(shí)應(yīng)該為80Ω以下,越小越好,相反,鋯頭的內(nèi)阻超過(guò)800Ω是不能用的。
經(jīng)凋試檢查后，便可通電預(yù)熱半小時(shí)，隨即氧分析儀系統(tǒng)投入運(yùn)行，正常測(cè)量顯示煙氣含氧量.故障處理：1、氧化鋯、熱電偶信號(hào)不穩(wěn)定：有干擾信號(hào)混入，應(yīng)設(shè)法根據(jù)具體情況排除或采取適當(dāng)措施.2、熱電偶信號(hào)?。簷z查傳感器電爐加熱絲或熱電偶。3、氧電勢(shì)讀數(shù)過(guò)大：將鋯頭上標(biāo)氣孔絲堵螺栓擰開(kāi),氧電勢(shì)的讀數(shù)很快下降到0左右,再用測(cè)量鋯頭內(nèi)阻的方法判斷。如果鋯頭的內(nèi)阻足夠小,就可以說(shuō)明此時(shí)鋯頭的測(cè)量功能是準(zhǔn)確的。理由是:鋯頭測(cè)得的氧量趨向變小時(shí)氧電勢(shì)變大,而氧量接近為零的時(shí)候,氧電勢(shì)就變成為無(wú)窮大了。
4、、氧電勢(shì)讀數(shù)過(guò)?。阂话銇?lái)看必須采用鋯頭內(nèi)阻測(cè)量的方法首先判斷。如果鋯頭的內(nèi)阻值變大,就是鋯頭存在故障,內(nèi)阻值達(dá)到800Ω以上是需要更換鋯頭的,另外一種情況就是鋯頭存在漏氣故障了。5、產(chǎn)品使用過(guò)程中可能存在的問(wèn)題;（1） 本底電勢(shì)不太穩(wěn)定,易漂移。
（2） 內(nèi)外電極密封性欠佳,低氧時(shí)參比端有泄漏現(xiàn)象,指示偏大。
（3） 測(cè)點(diǎn)位置距爐膛太近,導(dǎo)致氧化鋯氧分析儀受高溫腐蝕,壽命縮短,氧量指標(biāo)不穩(wěn)定。
（4） 運(yùn)行人員未能及時(shí)調(diào)整風(fēng)量與燃料量,致使氧量指示不準(zhǔn)確。
（5） 日常維護(hù)與管理制度不健全,沒(méi)有按期進(jìn)行校驗(yàn)與清除探頭過(guò)濾器上的積灰。
6、對(duì)策
（1）合理選擇安裝位置：測(cè)點(diǎn)煙溫要小于700℃ ,測(cè)點(diǎn)處應(yīng)煙氣流動(dòng)平穩(wěn),無(wú)劇烈震動(dòng)和敲打源。 測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)在密封性好,不漏風(fēng)的部位,應(yīng)避開(kāi)入孔門(mén)等位置 以免關(guān)閉不嚴(yán)而漏風(fēng) ,導(dǎo)致氧量指示偏大。
（2） 探頭應(yīng)稍向下傾斜,以防止煙氣對(duì)流和冷凝水進(jìn)入鋯頭。
（3） 氧化鋯氧分析儀的變送器應(yīng)安裝在環(huán)境較好的地方,如集控室內(nèi),指示儀的信號(hào)引線(xiàn)應(yīng)與加熱爐內(nèi)熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)同型號(hào),以免因溫差造成測(cè)量誤差。
（4）及時(shí)調(diào)整風(fēng)量與燃料量
運(yùn)行人員常會(huì)發(fā)現(xiàn)裝與爐膛兩側(cè)的氧化鋯氧分析儀氧量指示偏差較大,這不一定是儀器故障,而往往是由于燃燒工況發(fā)生變化后未能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整所致,運(yùn)行人員如能根據(jù)爐膛燃燒工況及時(shí)調(diào)整風(fēng)量和燃料量,幾分鐘后指示就能恢復(fù)正常。
（5）加強(qiáng)日常維護(hù)和管理
新投運(yùn)的氧化鋯氧分析儀至少每2月校驗(yàn)1次,以后可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)延長(zhǎng),定期清楚探頭過(guò)濾器上的積灰,必要時(shí)可拆下處理,標(biāo)準(zhǔn)氣管應(yīng)暢通,探頭每季度應(yīng)在線(xiàn)標(biāo)定一次,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,鍋爐停用較長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)切斷加熱爐電源,以延長(zhǎng)其壽命,要加強(qiáng)日常的技術(shù)管理,對(duì)氧化鋯氧分析儀的更換,故障原因,處理結(jié)果等應(yīng)作詳細(xì)的記錄。本地電勢(shì)調(diào)節(jié)1、工作原理：氧化鋯是一種固體電介質(zhì),它具有離子導(dǎo)電性質(zhì),是測(cè)量裝置中將煙氣氧濃度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的關(guān)鍵元件 。氧化鋯測(cè)量管內(nèi)外兩側(cè)通以不同氧濃度的氣體：內(nèi)側(cè)通空氣,作為參比氣體,外通過(guò)被測(cè)煙氣。當(dāng)內(nèi)外兩側(cè)氣體的氧濃度不同時(shí),氧化鋯測(cè)管內(nèi)外兩側(cè)將產(chǎn)生氧濃度差電勢(shì),內(nèi)側(cè)多孔性鉑參比電勢(shì)為正極,外側(cè)多孔性鉑電極為負(fù)極。兩根引線(xiàn)將氧濃差電勢(shì)送至二次儀表進(jìn)行放大顯示,也可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用作其他控制。
在高溫600℃以上時(shí),氧化鋯管的高氧分壓面（通空氣的氧化鋯管內(nèi)壁）發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e→2O2-管內(nèi)壁氧化鋯給出電子而帶正電,生成的O2-通過(guò)氧化鋯空穴到達(dá)低氧分界面。低氧分壓在氧化鋯管外側(cè)，它的表面發(fā)生氧化反應(yīng)：2O2--→O2+4e氧化反應(yīng)生成電子,使管外壁電極帶負(fù)電。得出“溫度、電勢(shì)測(cè)定、對(duì)照關(guān)系表進(jìn)行標(biāo)定”的方法。在標(biāo)氣的情況下,我們可以采取測(cè)算氧化鋯管溫和測(cè)量氧濃差電勢(shì)的方法進(jìn)行查表標(biāo)定,方法如下：
（1）準(zhǔn)備“溫度——氧濃差電勢(shì)——煙氣含氧量（%）”關(guān)系對(duì)照表。可以借助有關(guān)技術(shù)資料,也可以用關(guān)系式E＝-T(0.034027＋0.049595lgPx)mV 進(jìn)行計(jì)算;
（2）測(cè)算鋯管溫度,根據(jù)熱電偶的溫度信號(hào)和熱電偶冷端補(bǔ)償信號(hào)計(jì)算鋯管溫度,并化為相應(yīng)的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文溫度）;
（3）確定鋯管溫度穩(wěn)定在正常使用范圍后,對(duì)二次表進(jìn)行“零點(diǎn)”毫伏標(biāo)定,即斷開(kāi)氧濃差毫伏信號(hào),按相應(yīng)的溫度查關(guān)系對(duì)照表,對(duì)二次儀表加對(duì)應(yīng)的“零點(diǎn)”毫伏信號(hào),調(diào)整二次儀表的“調(diào)零”,使其顯示為“零”,輸出4mA 或0 mA;
（4）滿(mǎn)值標(biāo)記:即把“校驗(yàn)閥門(mén)”打開(kāi),檢查氧濃差電勢(shì)毫伏值為零,調(diào)整二次儀表“量程”,使其顯示滿(mǎn)值（即20.6％）,且輸出滿(mǎn)量程信號(hào)（4～20ma或0～10ma）：調(diào)整完畢后關(guān)閉“校驗(yàn)”氣閥。
（5）測(cè)量氧濃差電勢(shì),根據(jù)所測(cè)算的溫度（T）和氧濃差電勢(shì)（E）,差關(guān)系對(duì)照表,并按查得的百分含氧量,檢查標(biāo)定是否正確,如誤差在允許范圍內(nèi),則標(biāo)定完畢,否則須檢查二次儀表是否合格,確定后再重新標(biāo)定。2、標(biāo)氣標(biāo)定步驟(1)探頭在空氣里：儀表接線(xiàn)正確無(wú)誤后通電，儀表開(kāi)始對(duì)電極進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程約需20分鐘左右，等儀表達(dá)到正常工作溫度后，穩(wěn)定30分鐘，查看此時(shí)氧電極電勢(shì)，即為此電極的本底電勢(shì)，一般在±3mV以?xún)?nèi)，修改參數(shù)Eo為此數(shù)值即可。(2)探頭在煙道中，并且在動(dòng)態(tài)測(cè)氧：準(zhǔn)備一瓶已知氧含量百分比的標(biāo)準(zhǔn)氣，擰開(kāi)探頭標(biāo)準(zhǔn)氣螺釘，通入標(biāo)準(zhǔn)氣，流量為100～200ml/min，穩(wěn)定一分鐘看二次表氧含量，若偏離標(biāo)準(zhǔn)氣，修正參數(shù)Eo，使顯示值相等即可，(若通入標(biāo)準(zhǔn)氣后，電極實(shí)測(cè)電勢(shì)為E實(shí)，再根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)氣的百分?jǐn)?shù)查此時(shí)溫度下此百分比對(duì)應(yīng)的理論電勢(shì)值E理，則Eo應(yīng)設(shè)為E實(shí)-E理)例如，在650℃時(shí)，通入10%的標(biāo)準(zhǔn)氣，查表此時(shí)的理論輸出電勢(shì)E理應(yīng)為14.36mv，而電極實(shí)際輸出電勢(shì)E實(shí)為14.03mv，則Eo應(yīng)為E實(shí)-E理=14.03-14.36=0.33mV。 (3)本底電勢(shì)設(shè)定完成后，可將含氧量分別為l％，5％，9％左右的標(biāo)準(zhǔn)氣輸入氧化鋯探頭，待讀數(shù)穩(wěn)定后，誤差應(yīng)在±O.3％范圍內(nèi)。
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