直插式微機化氧量自動分析儀使用說明書

1、直插式微機化氧量自動分析儀使用說明書yhg-101c型直插式微機化氧量自動分析儀是在總結(jié)yhg系列氧化鋯氧量分析儀多年研究和應用經(jīng)驗后，研制成功的新型氧量分析儀，適用于爐氣氣氛極端復雜的硫酸生產(chǎn)裝置及其它工業(yè)鍋爐生產(chǎn)裝置上。它的主要特點是氧量檢測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及鉑電極的化學配方、涂敷工藝充分考慮了被測爐氣組分極端復雜這一特點，可保證檢測器在直插條件下應用時，具有足夠長的壽命。而其信號轉(zhuǎn)換部分以89c52微處理器為核心，通過軟件實現(xiàn)儀表大部分功能，硬件配置重點強化儀表的抗干擾措施。從提高氧量測量值可靠性入手，延長氧量檢測器的連續(xù)使用壽命，并使儀表具備與檢測器要求相適應的自診斷功能及抗干擾能力，是當

2、前氧化鋯氧量分析儀面臨的重大技術(shù)課題。本儀表在完善氧化鋯探頭金屬化工藝及儀表信號處理器實現(xiàn)智能化等方面有較大突破，具體內(nèi)容如下： 多孔性鉑電極的化學配方及涂敷工藝可保證氧量檢測器氧化鋯探頭在焙燒爐氣氛中有足夠的使用壽命。 儀表具有多種線性量程選擇。 儀表溫度控制系統(tǒng)所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對升溫速度的要求。 儀表信號具有必要的自診斷功能。1. 工作原理本儀器依據(jù)濃差電池原理構(gòu)成，和其它電池一樣，它具有兩個半電池，而在兩電極之間，用固體電介質(zhì)氧化鋯聯(lián)結(jié)。在高溫下，當氧化鋯兩側(cè)有氧濃差時，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可根據(jù)奈恩思特(nernst)公式計算，即： 式中： e濃差電池輸

3、出，mv; n電子轉(zhuǎn)移數(shù)，在此為 4；r理想氣體常數(shù)，8.314 w·smol； f法拉第常數(shù)，96500 c；t絕對溫度，k； po2高濃度側(cè)氧分壓； po2低濃度側(cè)氧分壓。當電池工作溫度固定于700時，上式為： 由上式可知，在溫度700時，當固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%)時，由濃差電池輸出電動勢e，就可以計算出固體電介質(zhì)另一側(cè)氧分壓，這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理。700時氧濃差與氧濃差電勢關(guān)系見附錄a。2.主要技術(shù)參數(shù)2.1 測量范圍05.0 %o2、 010.0 %o2、 025.0 %o2 2.2 測量精度：5級2.3 響應時間：30s(90%測量值) 2.

4、4 控溫溫度：7002.5 顯示內(nèi)容：氧濃(o2%)、氧勢(mv)、爐溫() 、報警上、下限（o2%）2.6 鍵盤設(shè)定：報警上、下限設(shè)定，探頭零電勢校正2.7 輸出： 420ma （010ma，訂貨時說明） 2.8 負載電阻： 0-800(4-20ma輸出)2.9 檢測器有效插入長度為1.0m3. 使用條件3.1信號處理器的使用條件3.1.1儀器安裝環(huán)境應無易燃、易爆和強腐蝕性氣體，并要求通風良好。3.1.2 工作環(huán)境溫度：0-453.1.3 工作環(huán)境濕度：90%3.1.4 供電電壓：220v.ac±10% 50hz3.1.5 功率消耗：150w3.2 氧量檢測器的現(xiàn)場安裝條件檢測器

5、的現(xiàn)場安裝場所必須滿足下列條件：3.2.1砷氟含量各不達于0.1，以保證氧化鋯探頭長期穩(wěn)定運行.3.2.2 避開震動場合；3.2.3要有足夠的工作空間。4. 儀器的組成整套儀器由氧量檢測器、信號處理器及有關(guān)附件組成。4.1 氧量檢測器 氧量檢測器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測溫熱電偶、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。 氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產(chǎn)生氧濃差電勢信號，使用時應注意避免劇烈震動，以免損壞。 檢測器內(nèi)加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。由于檢測器本身帶有加

6、熱裝置，因而在不高于700的環(huán)境中能正常工作。4.2信號處理器 yhg-101c型微機化氧量自動分析儀的信號處理器實際上是一個小型的測控系統(tǒng)，由89c52單片機作為中央控制系統(tǒng)，內(nèi)部包含了8k的程序存貯器，x5045p用作數(shù)據(jù)存貯器，采用串行方式連接按鍵輸入，驅(qū)動led顯示器，應用v-f轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換，提高了測量精度.將來自氧量檢測器的模擬信號(氧勢、熱電勢)分別調(diào)制成調(diào)頻信號，經(jīng)光電隔離后送至計算機，采用調(diào)頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗干擾能力。應用程序主要由主程序和子程序組成，所有的程序都采用模塊

7、結(jié)構(gòu)編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運算采用了三位浮點數(shù)，保證了運算的精度，對氧濃、爐溫的計算，采用查表線性插值法，對爐溫的控制采用增量式pid算式控制。信號處理器的電氣原理框圖見圖1。 斷偶檢測 計 算 機電偶 放大 v/f 光隔 整形 三位led顯示 zro2 放大 v/f 光隔 整形 十位鍵盤 輸出電爐 可控硅降壓 溫控電路 光隔 f/ i 氧 量 報警檢測器 圖1 信號處理器電氣原理框圖5. 儀器的安裝5.1取樣點位置的選擇 選擇取樣點的原則有：5.1.1 所取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；5.1.2在硫酸生產(chǎn)裝置應用時，當原料為硫

8、鐵礦時，為避免so3的冷凝，取樣點氣體溫度應高于400，其范圍為400-680。安裝位置應選于爐氣冷卻器或電除塵進口工藝管道上，對帶余熱鍋爐流程，則選于二煙道出口處。當原料為鋅精礦時，為避免高溫下，鋅礦渣對檢測器的堵塞，取樣點氣體溫度應在300500之間，安裝位置應在氣化器出口、電除塵進口或在余熱鍋爐出口的工藝管道上。對非硫酸生產(chǎn)裝置的煙氣含氧量測量，其取樣點應選取在爐氣溫度為200680范圍內(nèi)的設(shè)備上；檢測器以與水平夾角0俯角方式按裝。5.1.3 取樣點的溫度、壓力、流量等參數(shù)不應變化太大；5.1.4氧檢測器插入深度應達到煙道氣流部位，避免死區(qū)；5.1.5 切忌在管道、煙道底部開口取樣；5.

9、1.6 取樣點附近爐堂、煙道應無泄漏，否則將造成測量誤差；5.1.7 要選擇在易于維護、檢修的地方。5.2 氧量檢測器的安裝氧量檢測器的安裝參照圖2進行。圖2b 氧量檢測器安裝示意圖圖2b設(shè)備留頭制作預先加工好帶法蘭的89mm設(shè)備短節(jié)，長度l根據(jù)檢測器實際需要插入深度而定（檢測器出廠插入長度為1000毫米）。按要求選好取樣位置(爐壁或管道)，開一個90的孔，將短節(jié)以和水平夾角0俯角方式焊接到設(shè)備上，焊接時要保證焊接處不漏氣。對帶余熱鍋爐流程，在選定取樣點位置后，89mm設(shè)備短節(jié)應根據(jù)保溫厚度適當加長穿過爐體保溫磚，尾部成俯角與爐體鋼殼焊牢，露出部分長度約150mm。必須注意：應保證89mm設(shè)備

10、短節(jié)與爐體保溫磚之間的密封，絕對不能泄漏。把檢測器插入短節(jié)，在短節(jié)法蘭與檢測器法蘭間墊上2-4mm厚的石棉墊，旋緊4個螺栓，使其不漏氣即可。5.3 信號處理器的安裝信號處理器的外形尺寸：水平×垂直×深 96×144×360mm 信號處理器的開孔尺寸：水平×垂直 90+1×138+1mm 5.3.1 信號處理器與檢測器之間的連接信號處理器盤裝于控制室, 亦可放在現(xiàn)場儀表保護箱內(nèi),它們之間連接線有鋯管信號線兩根采用rvvp2×1.5帶屏蔽二芯電纜線敷設(shè)、電偶冷端補償導線兩根，采用k分度號kx-g型2×1.5帶屏蔽二芯補

11、償導線敷設(shè)、電爐加熱線兩根，采用rvv2×2.5二芯電纜線敷設(shè)。信號處理器與氧量檢測器之間的接線見圖3。 5.3.2 接線時應注意下列要求:5.3.2.1 加熱線與信號線應分開穿管；5.3.2.2 鋯管的氧勢、熱電偶溫度補償信號線都是具有極性的信號線，安裝時應注意極性的正確連接。圖3 信號處理器與氧量檢測器接線圖6. 使用方法6.1 信號處理器的使用6.1.1 開機及狀態(tài)說明置信號處理器于“測量”狀態(tài)（出廠時，信號處理器已置于測量狀態(tài)），開機后，顯示屏顯示“”符號，表示開機正常，2s后進入程序升溫狀態(tài)，顯示屏顯示溫度，溫度鍵對應指示燈亮，經(jīng)40分鐘到達溫度并自動轉(zhuǎn)入氧量測量程序，氧量

12、鍵對應指示燈亮，led窗口顯示當時氧量，輸出通道給出測量范圍、氧量有關(guān)的模擬量(4-20ma)或（010ma）。 6.1.2在線查詢參數(shù)在“程序升溫”狀態(tài)下，儀表顯示當時溫度值，在正?！皽y量”狀態(tài)下，儀表顯示當時“氧量”值，當要查詢“溫度”或“氧量”以外的其它參數(shù)時，只要按下面板對應鍵，在顯示窗口立即顯示對應參數(shù)值，但按鍵動作不影響程序升溫時溫度或測量狀態(tài)時氧量所對應的模擬輸出量，且在6s后自動返回，恢復顯示程序升溫狀態(tài)時的溫度或測量狀態(tài)時的氧量值。 總之在測量時，任何按鍵動作不影響與氧量相對應的模擬量輸出，僅僅是顯示內(nèi)容的改變，且在6s后返回.6.1.3氧探頭零電勢的校正出廠時，用戶不須按此

13、項操作。用戶在更換新鋯管時、或使用一段時間需重新校正時，可按此項操作.注意：在進行校正時，必須將調(diào)節(jié)系統(tǒng)由“自動”切至“手動”，否則將使調(diào)節(jié)系統(tǒng)失控。6.1.3.1儀器的檢測器置于有新鮮空氣的環(huán)境中，并保證碳化硅過濾器的透氣暢通，整套儀表正確接線，并進入測量狀態(tài). 6.1.3.2將開關(guān)“1”置于開即on位置，同時按氧勢鍵和“”鍵；6.1.3.3如零電勢為正值，用“”鍵，反之用“”鍵，使顯示的氧量為20.6%. 6.1.4上下限報警設(shè)定值的改變：將開關(guān)“1”置于開即on位置，同時按上限報警(或下限報警)鍵和“”鍵，此時顯示上限報警(或下限報警)設(shè)定值，如需進行改變，按“”或“”鍵，直至符合要求為

14、止。6.3 投運步驟 調(diào)試完畢，按任意鍵結(jié)束：將開關(guān)“1”置于開即0ff位置，仔細檢查氧量檢測器是否符合第5節(jié)所述安裝要求后，在檢測器電爐溫度達到700后，儀表應顯示系統(tǒng)當時氧含量，并輸出與氧量對應的模擬量。 7. 故障判別及排除方法7.1 在生產(chǎn)裝置應用時儀器出現(xiàn)故障現(xiàn)象、原因、排除方法詳見表1及表2. 7.2 故障處理步驟氧表故障（） 表1 信號處理器恒溫700不正常儀器停電、拆下型號信號處理器對現(xiàn)場6根連線、用數(shù)字萬用表分別對“電偶、電爐”兩對線檢查電偶直流電阻7加線路電阻，電爐直流電阻35加線路電阻，兩者之間以及對“鋯管”兩電極引線電阻應100k檢查不正常，到現(xiàn)場脫開電纜連線，檢查檢測

15、器應符合上述要求。檢查正常，可能信號處理器故障或傳輸線路有干擾。寄生產(chǎn)廠修理、或?qū)犭娕计帘螌右欢肆己媒拥亍，F(xiàn)場正常則為傳輸電纜故障。進行相應處理?，F(xiàn)場不正常則為檢測器故障、拆下檢測器按附錄c.3方法更換部件。氧表故障表2恒溫700正常，氧量顯示值不正常儀表停電，從工藝設(shè)備上拆出檢測器冷卻后移至信號處理器處，拆下過濾器清除積塵，使之疏通。 按故障（）方法檢查“電偶”、“電爐”直流電阻和對應絕緣電阻。如正常，采用3米左右長6根普通導線，將檢測器和信號處理器按圖3正確接線。不正常，則按故障（）方法處理。儀器通電自動升溫，40分鐘后儀表恒溫自動轉(zhuǎn)入測量狀態(tài)。儀器正常，用數(shù)字萬用表檔，測量“鋯管”兩端

16、子：直流電阻為200以內(nèi)；用數(shù)字萬用表mv檔測量“零電勢”為±5mv以內(nèi)。儀器達不到上述要求，則將信號處理器返回生產(chǎn)廠修理。不符合要求，按附錄c.2方法更換新鋯管，并重新按上述要求通電檢查?；謴腿空_安裝，重新通電工作，如仍不正常。（1）取樣點周圍工藝漏氣。（2）傳輸電纜存在嚴重干擾。（3）碳化硅重新堵塞。符合要求則儀器工作基本正常可按6.1.3節(jié)操作。（1）解決漏氣。（2）消除干擾。（3）按5.1節(jié)重新選擇取樣點。8. 儀表成套性全套儀表裝箱清單：信號處理器1臺處理器安裝夾板及螺絲1套氧量檢測器1臺檢驗合格證1件碳化硅過濾器（備件）1只使用說明書1本附錄a 氧濃度濃差電勢對照表（

17、0.115%o2）(計算條件：參比氣氧濃度為20.6%，工作溫度700)。氧濃度%(v/v)0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00電勢mv111.797.1488.6482.6777.9374.1170.8868.0365.6263.41氧濃度%(v/v)1.502.002.503.003.504.004.505.006.007.00電勢mv54.9148.8844.2040.3837.1534.3531.8829.6725.8522.62氧濃度%(v/v)8.009.0010.011.012.013.014.015.0電勢mv19.817.315.1

18、513.1511.339.658.106.65附錄b 儀表的調(diào)試b1 需要強調(diào)的是，本儀表在出廠時已經(jīng)嚴格調(diào)試，只有在下列情況下，用戶才可以在詳細閱讀本節(jié)后對儀表進行調(diào)試： 氧勢、熱電勢輸入通道部分元件更換后； 輸出通道模擬量偏離標準輸出（010ma或420ma）時； 在進行下列調(diào)試時，均應斷開氧量檢測器加熱電爐連線，以免電爐超溫發(fā)生故障。b2 電路調(diào)試狀態(tài)是對整個電路的調(diào)試，所以應在不帶負載的情況下進行。b2.1 進入電路調(diào)試狀態(tài)：打開儀表可以看到線路板左上有兩個數(shù)字開關(guān)，將開關(guān)“1”置于開即on位置，并且在工作狀態(tài)下長按“”鍵（約8鈔），即進入電路調(diào)試狀態(tài)。b2.2電路調(diào)試狀態(tài)下的調(diào)試方法

19、:儀表在進入電路調(diào)試狀態(tài)后，交替顯示，電路數(shù)據(jù)符號和數(shù)據(jù)參數(shù)符號的含義見下圖：數(shù)據(jù)符號電路參數(shù)及顯示p-0氧勢零點（mv）p-1氧勢量程（mv）p-2溫度零點（）p-3溫度量程（）p-4輸出電流零點（ma）p-5輸出電流量程（ma）每按“”鍵一次，參數(shù)符號增加1；用戶通過“”“”鍵修改相應的參數(shù)值，以滿足預期的要求。b2.3退出電路調(diào)試狀態(tài):長按“”鍵（約8鈔）,將開關(guān)“1”置于開即0ff位置儀表退出電路調(diào)試狀態(tài)，并且將保存所修改的數(shù)據(jù)。b2.4 氧勢輸入通道更換元件后，可用軟件對該通道的零點、量程進行校正。調(diào)試步驟如下：b2.4.1儀表進入調(diào)試狀態(tài)并使參數(shù)符號顯示p-0；鋯管輸入端短路，le

20、d窗口顯示0mv，否則可按動“”或“”鍵，使其顯示為零。b2.4.2儀表進入調(diào)試狀態(tài)使參數(shù)符號顯示p-1；氧勢輸入端輸入電勢為120mv（99.9mv）。led窗口應顯示120mv或99.9mv，否則可按動“”或“”鍵使其顯示為120mv或99.9mv.b2.5熱電勢輸入通道更換元件后，可用軟件對該通道零點、量程進行校正。調(diào)試步驟如下: b2.5.1儀表進入調(diào)試狀態(tài)并使參數(shù)符號顯示p-2；溫度計測出冷端（ad590處）的實際溫度，電偶輸入端短路； 按動“”或“”鍵，使顯示溫度與冷端實際溫度相符為止。b2.5.2儀表進入調(diào)試狀態(tài)并使參數(shù)符號顯示p-3； 熱電偶輸入端輸入700時的鎳鉻-鎳硅電偶電

21、勢與冷端電勢的差值，顯示700溫度如偏離700可按動“”或“”鍵，直至溫度顯示值為700為止。 b2.6輸出通道模擬量零點、量程的校正調(diào)試步驟如下：b2.6.1儀表進入調(diào)試狀態(tài)并使參數(shù)符號顯示p-4；輸出端接記錄儀或電流表；這時模擬輸出應為4ma否則可按動“”或“”鍵，使其剛好為4ma；b2.6.2儀表進入調(diào)試狀態(tài)并使參數(shù)符號顯示p-5；這時模擬輸出應為20ma，否則可按動“”及“”鍵，使輸出達20ma為止。 附錄c 過濾器、氧化鋯管、檢測器內(nèi)件的更換。圖c.1是過濾器、氧化鋯管、檢測器內(nèi)件的裝配示意圖。c.1 更換過濾器c.1.1取出氧檢測器，并將其自然冷卻至室溫；c.1.2 旋下過濾器緊固

22、螺釘3(共2只)；取下過濾器壓蓋1和過濾器2；并將表面清理干凈； 1.過濾器壓蓋；2.碳化硅過濾器；3.過濾器緊固螺釘；4.鋯管上壓蓋 5.鋯管下壓蓋；6.密封圈； 7.氧化鋯管； 8.壓緊螺釘；9.外電極引線鉑金片 10.中心管; 11.不銹鋼保護管 .圖c.1 過濾器、氧化鋯管裝配示意圖c.1.3換上新的過濾器，裝上壓蓋并旋緊緊固螺釘即可。c.2更換氧化鋯管c.2.1按照c.1過濾器更換步驟取下過濾器；c.2.2旋下壓緊螺釘8(共4只)；c.2.3取下鋯管上壓蓋4；c.2.4取出氧化鋯管7、密封圈6，并將表面清理干凈，特別是鋯管下壓蓋5的密封面；c.2.5換上新的密封圈、氧化鋯管，氧化鋯管

23、內(nèi)電極引線應折彎放在氧化鋯管座的端面上，鋯管插入時，使其外電極正好頂在外電極引線鉑金片上，裝上鋯管上壓蓋、擰上壓緊螺釘并適度旋緊(4只螺釘應對角均勻施力，以確保氧化鋯管不被損壞和具有良好的密封效果)。注1.取氧化鋯管7時,為防止和鉑金片9,因高溫下粘接在一起,而拉斷鉑金絲,應該左右旋轉(zhuǎn)15°輕微晃動、小心取出，否則拉斷鉑引線整支檢測器需全部拆卸 、重換中心管10。2.建議檢測器故障返廠修理。c.3 更換檢測器內(nèi)件c.3.1拆去連接電纜，并從設(shè)備上取出整支檢測器。c.3.2按.c.1、c.2方法，先拆卸碳化硅過濾器和氧化鋯管。c.3.3拆去檢測器接線盒內(nèi)和保護管11法蘭相連接的4只螺絲。c.3.4抓住接線盒，從保護管內(nèi)緩慢拉出內(nèi)件。c.3.5更換中心管10、（當外電極引線鉑金片脫