分體式氧化鋯分析儀

分體式氧化鋯分析儀

一、概述：

      氧化鋯氧分析儀主要用于測定爐窯煙氣中的氧含量，應(yīng)用場所主要有電廠鍋爐；煉油廠加熱爐和鍋爐，輸油管道加熱爐；冶煉廠加熱爐和均熱爐；化工、輕紡、食品加工、制藥、水泥和采暖等企業(yè)工業(yè)鍋爐。在爐窯燃燒過程中，當(dāng)空氣過剩系數(shù)過小，即氧量不足時(shí)，由于未燃燒而導(dǎo)致熱效率降低和冒黑煙；當(dāng)氧量過大時(shí)，SO2和NOX量增加，將導(dǎo)致環(huán)境污染，同時(shí)因過量空氣帶走熱量，使熱效率降低。因此，只有利用氧化鋯氧分析儀來控制*空/燃比，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒，才能得到*的熱效率和減少對(duì)環(huán)境的污染。

二、測量原理： 

PC-ZO系列氧化鋯氧分析儀是利用氧化鋯濃差電池來測定氧含量的電化學(xué)分析儀器。氧化鋯電池安裝在探頭的頂端，它由氧化鋯元件和鉑電極組成，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示：

圖1                                               

PC-ZO系列氧化鋯氧分析器結(jié)構(gòu)原理圖

1-氧化鋯元件； 2-鉑電極； 3-加熱爐； 4-熱電偶； 5-氧量變送器

氧化鋯元件是由氧化釔或氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯材組成。在高溫下，它是良好的氧離子導(dǎo)體，當(dāng)氧化鋯電池兩邊的氧含量不同時(shí)，便形成一個(gè)氧濃差電池，產(chǎn)生電池電動(dòng)勢，電池電動(dòng)勢與氧濃度關(guān)系符合能斯特方程：

    式中R，F(xiàn)分別是氣體常數(shù)和法拉弟常數(shù)，T是電池溫度（K），P0和P分別是空氣氧含量（20.6%）和待測氣中氧含量。由（1）式可見，當(dāng)池溫恒定后，通過測定氧化鋯電池電勢信號(hào)便可計(jì)算出待測氣中的氧含量P。

    實(shí)際上，只有在理想狀態(tài)下（1）式才成立，而儀器自身?xiàng)l件和現(xiàn)場情況并非理想狀態(tài).

三、PC-ZO系列氧化鋯氧分析儀的主要技術(shù)參數(shù)

   （1）測量范圍：0~20.6Vol%O2

   （2）測量精度：±1.0%（滿度）

   （3）響應(yīng)時(shí)間：<3秒（達(dá)到90%指標(biāo)）

   （4）輸出方式：DC：0~10mA；DC：4~20mA兩路線性輸出

   （5）負(fù)載能力： 800Ω（0～10mA）

              400Ω（4～20mA）

   （6）安裝點(diǎn)允許壓差：<1000Pa

   （7）變送器外型尺寸 P型：160×160×320mm（開孔153×153mm）

                     160×80×270mm（開孔153×78mm）

                 Q型：240×330×110mm

   （8）環(huán)境溫度： 變送器：-5~55℃

            探頭：-10~70℃

   （9）電源：AC：220V±10%，50Hz

   （10）防護(hù)等級(jí)：高于IP65標(biāo)準(zhǔn)

   （11）質(zhì)量保證期：探頭：1年；變送器2年

四、原理簡介：

    電路由氧信號(hào)放大器、熱電偶信號(hào)放大器、AD變換、氧量轉(zhuǎn)換、輸出電路、溫控電路及電源電路等幾部分組成。由探頭送來的氧濃差信號(hào)、熱電偶信號(hào)經(jīng)放大后，經(jīng)A/D變換后根據(jù)能斯特公式計(jì)算出氧含量，再進(jìn)行D/A變換，zui后經(jīng)光電隔離、V/I轉(zhuǎn)換成0-10mA和4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。溫控電路采用了冷端補(bǔ)償、斷偶保護(hù)及脈沖觸發(fā)等電路，以保證池溫的恒定。電源電路采用高性能開關(guān)電源，從而大大提高了儀器的穩(wěn)定性和抗干擾性。

五、誤操作引起的故障及現(xiàn)場處理

    PC系列氧化鋯氧分析儀是用于現(xiàn)場的在線儀器，它所提供的氧量信號(hào)是熱控自動(dòng)化空燃比控制中的一個(gè)主要參數(shù)，因此有必要列出用戶中已出現(xiàn)的種種錯(cuò)誤操作，引以為戒。

  1．采用PC-12B探頭時(shí)，選擇了錯(cuò)誤的安裝點(diǎn)

      PC-12B探頭應(yīng)選400℃-500℃煙溫、煙氣流通好、安裝方便之處，有些用戶卻選錯(cuò)了安裝點(diǎn)導(dǎo)致種種不良后果：

    （1）煙溫太高，有些用戶選用了600℃-750℃的煙溫點(diǎn)，因煙氣溫度過高，加速探頭老化。

    （2）選用爐內(nèi)側(cè)，雖然探頭使用壽命大于1年，但響應(yīng)遲緩，無法指導(dǎo)調(diào)風(fēng)操作。

    （3）選用煙道縮口處，風(fēng)速大，造成探頭灰堵。

    （4）選在300℃左右煙溫處（省煤器后），負(fù)壓大于1000Pa，經(jīng)常出現(xiàn)漏氣故障，氧量偏高。

    （5）選在半空中，熱工人員不便操作，導(dǎo)致安裝時(shí)易損壞過濾器，裝上后無人管理。

    （6）工況氧量無代表性，正常煙氣氧量與插入點(diǎn)氧量相差甚遠(yuǎn)。

  2．接線失誤情況

    本儀器雖然只有三組線，但由于是探頭和變送器安裝點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，往往產(chǎn)生連線錯(cuò)誤：

    （1）將熱電偶的正、負(fù)號(hào)接反，結(jié)果輸給溫控一個(gè)負(fù)信號(hào)，將導(dǎo)致燒壞探頭。

    （2）連線中間斷，未檢查就投入，結(jié)果投不上，無法運(yùn)行。

    （3）信號(hào)電纜磨破導(dǎo)致與爐體短路，測量不正常。

    （4）將線接在變送器內(nèi)空端子上，未經(jīng)檢查就投入，結(jié)果投不上，無法運(yùn)行。

    （5）布連線時(shí)，將左右兩側(cè)三對(duì)線接錯(cuò)，將導(dǎo)致儀器無法正常工作。

  3．安裝不當(dāng)，造成漏氣情況

    （1）探頭上爐后，未堵標(biāo)氣入口，造成氧量偏高。

    （2）探頭安裝不密封，個(gè)別用戶為了省事，不按說明書焊接爐體法蘭，簡單將探頭插入開孔，然后用耐火物質(zhì)堵孔，造成漏氣。

    （3）安裝點(diǎn)附近有漏點(diǎn)，例如在安裝點(diǎn)上游有吹灰孔，而又未堵嚴(yán)，或者爐體漏風(fēng)大，造成氧量偏高。

    （4）用戶在換元件或維修時(shí)，裝配不正確，造成漏氣。

 4．現(xiàn)場特殊情況處理實(shí)例

   （1）個(gè)別電廠煙氣沖刷厲害，過濾器易磨穿，可在過濾器上外焊一個(gè)R30mm的不銹鋼罩，如果沖刷十分厲害，以致于不到一年探頭外殼也將磨穿，只能尋找沖刷小的安裝點(diǎn)。

    （2）個(gè)別鍋爐煙氣流量太大，以致于探頭不能升到設(shè)定池溫，又無其它安裝點(diǎn)可換，可以在探頭頭部包裹少量耐溫硅酸鋁纖維。

    （3）氧量運(yùn)行曲線毛刺大，噪聲大，或波動(dòng)大時(shí)，不要只懷疑探頭有問題，多數(shù)情況屬爐工況所致，或因爐子太老，或因送煤機(jī)有堵?？梢該Q上一支新探頭判定。