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(shì)來測(cè)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(gè)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(shí)，它便是一個(gè)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(shí)，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)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(shì)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(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)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(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)， 其輸出電勢(shì)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(chǎng)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(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì)， 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(zhǎng)而變化。 因此， 如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)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(chǎng)選擇）。

   6. 可設(shè)置氧量上、下限報(bào)警指示，溫度上、下限報(bào)警指示。

   7. 本底電勢(shì)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(cè)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(shì)，其電勢(shì)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(shì)（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(cè)氣體分壓

    變送器把所測(cè)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(shí)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)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(hào)： 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(shí)間： 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體從檢測(cè)器入口引入時(shí)計(jì)，5秒內(nèi)達(dá)到90%的響應(yīng)

     環(huán)境溫度： 檢測(cè)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(cè)器長(zhǎng)度：  0.4m;0.8m;1.0m;1.2m；（其他長(zhǎng)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(cè)器（探頭）的構(gòu)造

       檢測(cè)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(gè)裝置采用全封閉型結(jié)構(gòu)，以增加整個(gè)裝置的密封性能，提高使用壽命。對(duì)高粉塵的檢測(cè)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(cè)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(dòng)，以免損壞。檢測(cè)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(zhǎng)加熱爐的壽命，在工藝上作了***處理。因檢測(cè)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(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)安裝條件

  6.1氧量檢測(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)安裝條件

      避開震動(dòng)場(chǎng)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(zhǎng)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(cè)量誤差。

      要選擇在易于維護(hù)、檢修的地方。

6.3 氧量檢測(cè)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(zhǎng)度約為400mm。按要求選好取樣位置(爐壁或管道)，開一個(gè)Φ76 的孔，將短接水平焊接到爐壁上，焊接時(shí)要保證焊接處不漏氣。把檢測(cè)器插入短接管中，接管法蘭與檢測(cè)器法蘭之間墊上2—4mm 厚的石棉墊，旋緊4 個(gè)螺栓，使其不漏氣即可。