氧化鋯分析儀的特點(diǎn)

氧化鋯分析儀的特點(diǎn)

氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個探頭的頂端。
氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)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(dǎo)體。因其這一特性，在一定高溫下，當(dāng)鋯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(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）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(yīng)：
O（P0）+4e-→2O-2
氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：
2O-2 →O（P0）+4e-
由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個與氧濃差有關(guān)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是鋯管溫度（K）, P0是空氣氧含量（20.6%O2）, P 是煙氣含量。由（1） 式可見，在一定的高溫條件下（一般）600℃），一定的煙氣氧含量便會有一對應(yīng)的電勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫區(qū)域內(nèi)對應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測煙氣與參比氣濃度一樣時， 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)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， 此值的大小又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(yán)重影響整套測氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。

特點(diǎn)：

   1. 通用性較強(qiáng)，可以直接替換其它廠家氧量分析儀。

   2. 大屏幕藍(lán)底白字ＬＣＤ顯示。

   3. 全中文操作菜單(出口產(chǎn)品可以提供英文菜單)。

   4. 氧量量程0.01-25.00％內(nèi)自由設(shè)定（***量程0-5%）。

   5. 溫度采用ＰＩＤ控溫，恒溫點(diǎn)７００℃和７５０℃（可現(xiàn)場選擇）。

   6. 可設(shè)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(biāo)準(zhǔn)氣在線校準(zhǔn)。

   9.  4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出與主電路光電隔離，可直接遠(yuǎn)傳進(jìn)入DCS系統(tǒng)。

   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(zhì)濃差電池，在數(shù)度的高溫環(huán)境下，具有能產(chǎn)生氧離子遷移的導(dǎo)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(cè)鉑電極的氧分壓不同，在兩極間有一定數(shù)量的氧離子遷移而產(chǎn)生了氧濃差電勢，其電勢值與氧濃度的關(guān)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(shù)（8.314J/moLK）

      T—溫度值（K）

      F—法拉第常數(shù)（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(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算轉(zhuǎn)換，將氧含量在液晶屏上顯示出來，同時轉(zhuǎn)換成電流信號供計(jì)算機(jī)或計(jì)錄儀使用。

三、 技術(shù)指標(biāo)

      量程：    0.01～25.00%O2(量程從5.00％－25.00％內(nèi)自由設(shè)置）

     輸出信號： 4 ～20mA 負(fù)載電阻≤500Ω 隔離

     重復(fù)性：   滿量程的±0.5%

     基本誤差： ≤±1%（滿量程）

     穩(wěn)定性：   ≤±1%（儀器連續(xù)檢定4h）

     響應(yīng)時間： 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體從檢測器入口引入時計(jì)，5秒內(nèi)達(dá)到90%的響應(yīng)

     環(huán)境溫度： 檢測器 -10℃～80℃   轉(zhuǎn)換器 0℃～40℃

     電源及功耗：電源220±10%VAC，功耗為150W

      樣氣溫度：   ≤700℃（700℃以上協(xié)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(jù)用戶要求生產(chǎn)）

四、 轉(zhuǎn)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

五、配套檢測器（探頭）的構(gòu)造

       檢測器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱爐、熱電偶、氣體導(dǎo)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(jié)構(gòu)，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(huán)境，為達(dá)到更好的過濾效果，加裝了多孔陶瓷過濾器。

       檢測器內(nèi)的氧化鋯管是核心元件 ，屬陶瓷易碎品，運(yùn)輸和安裝使用過程中應(yīng)避免劇烈震動，以免損壞。檢測器內(nèi)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***處理。因檢測器本身帶有加熱裝置，從而在低于700℃的環(huán)境中能正常工作。

六、 檢測器的現(xiàn)場安裝條件

  6.1氧量檢測器的現(xiàn)場安裝條件

      避開震動場合；

      環(huán)境溫度要在儀器規(guī)定范圍內(nèi)；

      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；

6.2  取樣點(diǎn)的位置選擇

      取出的氣樣能快速反映工藝狀態(tài)的變化情況，即氣體要具有代表性。

      為避免SO2 的冷凝，取樣點(diǎn)氣體溫度應(yīng)高于300℃，其范圍為300—600℃  。

      取樣點(diǎn)的溫度、壓力、流量等參數(shù)不應(yīng)變化太大。

      取樣探頭的長度應(yīng)達(dá)到煙道直徑的1/3。

      切忌在管道、煙道底部開口取樣。

      取樣點(diǎn)的附近爐堂、煙道應(yīng)無泄漏，否則將造成測量誤差。

      要選擇在易于維護(hù)、檢修的地方。

6.3 氧量檢測器的安裝

      預(yù)先加工好帶法蘭的設(shè)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。