氧化鋯分析儀

1、氧化鋯分析儀培訓(xùn)(pixn)講義共三十一頁目錄(ml)一、概述二、儀器測(cè)量原理三、儀器主要技術(shù)參數(shù)四、基本結(jié)構(gòu)五、基本操作六、氧化鋯氧分析儀的校準(zhǔn)方法七、 日常(rchng)檢查項(xiàng)目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)八、 常見故障、產(chǎn)生原因及處理方法共三十一頁一、概述(i sh) 鍋爐燃料燃燒效率與氧量密切相關(guān)。在燃燒過程中，當(dāng)氧量不足時(shí)，由于燃料未充分燃燒而導(dǎo)致熱效率降低，且排出的未完全燃燒氣體也將導(dǎo)致環(huán)境污染；當(dāng)氧量過多時(shí)，雖然能使燃料充分燃燒，但過?？諝鈳ё叩臒崃慷嘁矊?dǎo)致熱效率降低，同時(shí)過量氧氣使煙氣中硫化物和氮氧化物含量增大同樣導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(jin c)煙氣中的氧含量，調(diào)節(jié)空氣和燃料的最佳

2、配比，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化燃燒，在節(jié)能減排與安全環(huán)保等方面具有重要意義。而目前用的比較多的測(cè)定鍋爐煙氣中的氧氣的體積百分?jǐn)?shù)含量的儀器就是氧化鋯氧分析儀。共三十一頁二、儀器(yq)測(cè)量原理 氧化鋯分析器是利用氧化鋯測(cè)氧電池來測(cè)定氧含量的電化學(xué)分析儀器。氧化鋯電池安裝在探頭的頂端，它由一根氧化鋯材和涂制在管內(nèi)外壁的鉑電極組成，氧化鋯管是由添加氧化釔或氧化鈣做穩(wěn)定劑的氧化鋯材組成，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。由于氧化鋯材的這一特性，在高溫下，當(dāng)氧化鋯電池兩邊的氧含量不同時(shí)，它便是一個(gè)典型的氧濃差電池。由于氧濃差導(dǎo)致(dozh)氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致

3、(dozh)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(gè)與氧濃差有關(guān)的探頭信號(hào)Em ，當(dāng)池溫恒定后，只要測(cè)到探頭信號(hào)便可計(jì)算出煙氣氧含量。共三十一頁23411-氧化鋯管2-外鉑電極(dinj)3-內(nèi)鉑電極4-電極引出線共三十一頁三、 儀器(yq)主要技術(shù)參數(shù)1、 設(shè)備名稱：氧化鋯測(cè)量裝置（ZO-12B, ZO-14型,中國原子能科學(xué)研究所）。二種探頭的基本結(jié)構(gòu)相同， ZO-12B型和ZO-14型探頭的差別只是長度不同。2、 設(shè)備規(guī)范及技術(shù)數(shù)據(jù) 1） 基本誤差：士1.0% （滿度）； 2） 響應(yīng)時(shí)間： 3 秒（達(dá)到90 指示(zhsh)）； 3） 重現(xiàn)性：士0.5

4、 % （滿度）； 4） 零點(diǎn)漂移和滿度漂移：士1.0% （滿度）/ 24 小時(shí)； 5） 量程：010% 2 或020% 2 ； 6） 輸出：每臺(tái)儀器中均有O10mA 和420mA 兩種線性輸出， 可用其中一種，也可同時(shí)用兩種； 7） 顯示功能：LED 數(shù)顯，按鍵式分別顯示氧量（% 02 ）、信號(hào)（mV ）、池溫（ ）和本底電勢(shì)（mV ）等四數(shù)以及自校參數(shù)（5.0士0.2 % 0 ：和29.7mV )；共三十一頁8） 溫度精度(jn d)：750 士5 ；9） 升溫時(shí)間： 30 分鐘；10）探頭環(huán)境溫度：0 70 ；11）變送器環(huán)境溫度：0 45 ；12）最大允許負(fù)載：800Q ( 0 10mA

5、 ）、400Q ( 4 20mA )；13）安裝點(diǎn)允許壓差： 1000Pa ；14 ）電源：AC220V 士20V 、50Hz ；15 ）探頭插入深度：1.2 米（ZO12B ）、1.0 米（ZO 12A ）、0.5 米（ZO14 )；16 ）變送器外型尺寸：160 x 160 X400mm （開孔153X153mm ) ( P 型）、240 X 300 X 400mm ( Q 型）；17 ）探頭重量：7.8kg ( ZO12B ）、4.8kg (ZO 一14 )；18 ）變送器重量：5.5kg ( Q 型）、3.8kg ( P 型）；19 ）質(zhì)量保證期：探頭1 年，變送器2 年。共三十一頁四

6、、基本(jbn)結(jié)構(gòu)探頭(tn tu)頭部外觀接線盒共三十一頁內(nèi)部(nib) 結(jié)構(gòu)共三十一頁1、探頭結(jié)構(gòu) 探頭由氧化鋯元件、加熱爐、K型熱電偶、過濾器、信號(hào)引線、接線盒及不銹鋼殼體等組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示： 氧化鋯元件利用螺釘和耐高溫的密封圈安裝在探頭外殼端面上。氧化鋯元件可以方便(fngbin)地更換。在氧化鋯管內(nèi)插入一根校準(zhǔn)標(biāo)氣管，與標(biāo)氣進(jìn)口相通，作標(biāo)氣標(biāo)定用。加熱爐可將氧化鋯元件加熱到工作溫度?？諝鈪⒈葰馔ㄟ^自然擴(kuò)散到氧化鋯管外面，無需專門的空氣泵。外殼由不銹鋼管制成，它的一端是接線盒。接線端子接出6根線，一對(duì)信號(hào)線，一對(duì)熱電偶線和一對(duì)加熱爐電源線。 在正常測(cè)量時(shí)標(biāo)氣入口是用螺帽密封的，只

7、有在進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，方可擰開。2、變送器結(jié)構(gòu) 變送器主要由主電路板、操作顯示面板、接線端子和機(jī)箱等組成。主電路由氧濃差電勢(shì)信號(hào)放大器、熱電偶電勢(shì)信號(hào)放大器、電源單元、中央處理單元、溫控單元、顯示單元及輸出單元等部分組成。共三十一頁變送器電路原理(yunl)框圖共三十一頁從變送器電路原理框圖可見，探頭產(chǎn)生的氧濃差電勢(shì)信號(hào)、熱電偶電勢(shì)信號(hào)經(jīng)分別放大后，由多路選擇開關(guān)將其輸入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由CPU根據(jù)能斯特方程計(jì)算出氧量值，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、光電隔離及V/I轉(zhuǎn)換，最后得到DC 010mA或420mA的電流信號(hào)輸出。能斯特方程：式中 E氧濃差電勢(shì),mV;R氣體常數(shù)8.32J/(MolK);T熱

8、力學(xué)溫度，K;F法拉第常數(shù)，9.6487104C/Mol;n參加反應(yīng)的每一個(gè)分子輸送的電子數(shù)，n=4；P待測(cè)煙氣中的氧含量P0空氣中的氧含量（20.6% 02） 分析(fnx)上式可知：當(dāng)T、R、P0 一定時(shí)，氧濃差電勢(shì)只取決于P的數(shù)值，測(cè)出氧濃差電勢(shì)，就可知道被測(cè)氣體的氧濃度。當(dāng)溫度改變時(shí)，即使氧濃度不變，輸出的氧濃差電勢(shì)也要改變，所以現(xiàn)在使用的氧化鋯氧量計(jì)均裝有恒溫裝置，使鋯頭工作在恒定溫度下，以保證測(cè)量準(zhǔn)確度。 共三十一頁輸出信號(hào)的設(shè)置在變送器的主電路板上有一個(gè)量程轉(zhuǎn)換(zhunhun)跳線開關(guān)，當(dāng)插針插到S1側(cè)兩個(gè)并排的引腳上時(shí)，選擇氧量量程為0-20%，當(dāng)插針插到遠(yuǎn)離S1側(cè)時(shí)輸出為0

9、-10%，咱們用0-10%。共三十一頁內(nèi)部接線(ji xin)端子及電源開關(guān)共三十一頁電源(dinyun)保險(xiǎn)共三十一頁五、基本操作變送器的基本操作(cozu)都在操作(cozu)顯示面板上完成。變送器操作(cozu)顯示面板如圖所示：共三十一頁各部分顯示功能：LED 數(shù)顯，顯示相關(guān)的參數(shù)值。左側(cè)為參數(shù)顯示狀態(tài)指示燈，LED顯示的數(shù)值為指示燈亮所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值（顯示氧量（% 02 ）、信號(hào)（mV ）、池溫（ ）和標(biāo)定（Cal）.右側(cè)分別為空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn)電位器，用來校準(zhǔn)儀器，以提高測(cè)量(cling)精度。下方為操作按鈕，由其決定LED顯示內(nèi)容。當(dāng)按住自檢時(shí)，“% 02”指示燈亮，LED顯示自檢

10、氧量值 (自檢功能是為診斷變送器運(yùn)算電路是否正常而設(shè)置的，其自檢氧量值不代表探頭所測(cè)氧量值)；當(dāng)按住電勢(shì)時(shí)，“mV”指示燈亮，LED顯示電池電勢(shì)信號(hào)值；當(dāng)按住溫度時(shí)，“”指示燈亮，LED顯示加熱爐溫度值；當(dāng)按住標(biāo)定時(shí)，“Cal”指示燈亮，此時(shí)可以校準(zhǔn)儀器；校準(zhǔn)以后按下測(cè)量“Test”，LED顯示被測(cè)氧量值，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。共三十一頁老式(losh)變送器面板共三十一頁六、氧化鋯氧分析儀的校準(zhǔn)(jio zhn)方法鍋爐點(diǎn)火24小時(shí)(xiosh)后，需要進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)氣校準(zhǔn)后才能正常運(yùn)行，校準(zhǔn)過程分以下兩步：1）20%O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)2）2% O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)。首先開熱工工作票，安全措施要求運(yùn)行退氧量自

11、動(dòng)。共三十一頁將標(biāo)氣校準(zhǔn)裝置(zhungzh)與氣瓶連接好共三十一頁1儀器升溫 由于探頭頭部有加熱爐，應(yīng)架在耐火物上。打開探頭接線盒，可以看到三組接線柱（如圖4所示），分別與變送器相應(yīng)端子按正、負(fù)極對(duì)應(yīng)連接好，將外接電源插頭接在變送器AC220V電源端子上。接通電源，儀器開始(kish)升溫，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度（600）后，儀器顯示便自動(dòng)轉(zhuǎn)為氧含量值，當(dāng)溫度達(dá)到工作溫度（750）后，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。2自檢 達(dá)到工作溫度后按“自檢”健，應(yīng)顯示5.000.2（%O2），說明變送器氧量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正常。共三十一頁 3標(biāo)氣校準(zhǔn)：校準(zhǔn)前一定要注意先檢查減壓閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)（逆時(shí)針方向?yàn)閿Q松），確定減壓閥

12、關(guān)閉后，再開氣瓶閥。將減壓閥慢慢(mn mn)打開（順時(shí)針方向?yàn)閿Q緊），標(biāo)氣流量調(diào)節(jié)為400（ml/min），并將標(biāo)氣從“標(biāo)氣入口”處通入探頭中。該操作步驟一定要先調(diào)節(jié)標(biāo)氣流量，再接入探頭中，否則可能會(huì)因氣體流量過大而引起氧化鋯元件在高溫下炸裂。通氣1分鐘以上，待變送器顯示值穩(wěn)定后，讀取變送器數(shù)值，并與單元核對(duì)數(shù)值，作好記錄。如果有超差則調(diào)節(jié)變送器面板上相應(yīng)電位器，（通20%O2的氧標(biāo)氣時(shí)，需調(diào)整空氣校準(zhǔn)電位器，逆時(shí)針增大，順時(shí)針減??；通2%O2的氧標(biāo)氣時(shí)，需調(diào)整標(biāo)氣校準(zhǔn)電位器，逆時(shí)針減小，順時(shí)針增大）。將顯示氧量值調(diào)為標(biāo)準(zhǔn)氣體氧含量。校驗(yàn)完畢后，一定要先從氣嘴上拔掉導(dǎo)氣管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶

13、閥，并記住擰緊標(biāo)氣入口螺帽?；謴?fù)標(biāo)定按測(cè)量鍵。共三十一頁提示A. 一定要先進(jìn)行“20%O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)”后，再進(jìn)行“2% O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)”。若沒有20%O2，將探頭“標(biāo)氣入口”打開，空氣便自動(dòng)進(jìn)入探頭，待穩(wěn)定一段時(shí)間后，調(diào)節(jié)面板上“空氣校準(zhǔn)”電位器，使“%O2”顯示為“20.600.20”。B. 20%O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)與2% O2的標(biāo)氣校準(zhǔn)兩點(diǎn)應(yīng)反復(fù)調(diào)整（一個(gè)點(diǎn)調(diào)整會(huì)影響另一點(diǎn)的測(cè)量），直至誤差符合要求為止。C.校準(zhǔn)過程中，應(yīng)保證不漏氣且流量穩(wěn)定，以免影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。D. 校準(zhǔn)完畢時(shí)，一定要先從氣嘴上拔掉導(dǎo)氣管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶閥E. 校準(zhǔn)完畢后，一定要把標(biāo)氣入口螺帽擰緊，否則空氣進(jìn)入將影響測(cè)

14、量結(jié)果。F. 校準(zhǔn)中和校準(zhǔn)后要將變送器顯示與單元(dnyun)值核對(duì)。上述操作完成后，儀器進(jìn)入正常測(cè)量狀態(tài)。共三十一頁七、 日常檢查(jinch)項(xiàng)目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)a) 定期進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及時(shí)進(jìn)行處理，并做好缺陷處理記錄；b) 定期清掃，保持儀表及附件整潔、完好、標(biāo)志正確、清晰、齊全；c) 定期進(jìn)行相關(guān)測(cè)量參數(shù)間的對(duì)照比較，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；d) 儀表不應(yīng)有引起測(cè)量粗大誤差和使內(nèi)部零件易受損壞的缺陷；e) 連接鋯頭的電纜外皮應(yīng)完好無損壞，鎬頭接線盒要封嚴(yán)，以防水進(jìn)入；f) 單元(dnyun)顯示應(yīng)與就地顯示一致。g) 一般一個(gè)月用標(biāo)氣校準(zhǔn)一次。共三十一頁八、 常見故障、產(chǎn)生原因及處理

15、(chl)方法A . 測(cè)量不準(zhǔn) 。 氧化鋯氧分析器在運(yùn)行中氧量值指示偏高。（當(dāng)用標(biāo)氣校準(zhǔn)正常，而運(yùn)行中氧量明顯偏高者可判為漏氣。） a.安裝法蘭密封不嚴(yán)造成漏氣 b.鋯管破裂(pli)漏氣 c.量程電勢(shì)偏低 d.探頭長期未進(jìn)行校準(zhǔn) e.鍋爐或加熱爐漏風(fēng)量太大 f.標(biāo)氣口螺帽不嚴(yán) 共三十一頁 氧化鋯氧分析器在運(yùn)行中氧量值指示偏低。 a.探頭池溫過高 b.過濾器堵塞造成氣阻增大 c.量程電勢(shì)偏高 d.探頭長期未進(jìn)行校準(zhǔn) e.鍋爐內(nèi)燃燒不完全而存在可燃性氣體 氧化鋯氧分析器在運(yùn)行中氧量值瞬間跳動(dòng)大。 a.探頭老化內(nèi)阻大 b. 取樣點(diǎn)不合適 c.鍋爐燃燒不穩(wěn)定甚至明火(mnghu)沖擊探頭 d.氣樣帶

16、水滴并在氧化鋯管內(nèi)汽化共三十一頁B . 氧化鋯元件老化及解決方法 在煙氣的腐蝕下，氧換鋯元件在長期運(yùn)行后，（一年）可能出現(xiàn)老化現(xiàn)象。表現(xiàn)為：響應(yīng)遲緩，跳變不穩(wěn)定，本底(bn d)電勢(shì)大，工作條件下鋯管內(nèi)阻值大于1000歐姆，此時(shí)應(yīng)更換元件。小修或臨時(shí)停爐應(yīng)檢查清掃過濾器，若發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)更換過濾器，以防元件堵死。共三十一頁簡單的故障判斷功能：如果儀器出現(xiàn)(chxin)四個(gè)數(shù)碼管全閃，并且“mV”指示燈亮，說明故障出現(xiàn)(chxin)在探頭氧信號(hào)一端，可能是連線問題，也可能是氧化鋯元件損壞(新氧化鋯可能是因?yàn)殒€頭保溫材料含水分導(dǎo)致，一般一小時(shí)后好）；如果儀器出現(xiàn)(chxin)四個(gè)數(shù)碼管全閃，并且“”指示燈亮，說明故障出現(xiàn)(chxin)在探頭熱電偶一端，可能是連線問題，也可能是熱電偶斷。共三十一頁問題(wnt)：1、加熱爐電壓(diny)是多少伏？2、標(biāo)定時(shí)，標(biāo)氣流量控制在多少ml/min ？共三十一頁講課結(jié)束(jish)，謝謝！共三十一頁內(nèi)容摘要氧化鋯分析儀培訓(xùn)講義。氧化鋯分析器是利用氧化鋯測(cè)氧電池(dinch)來測(cè)定氧含量的電化學(xué)分