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，當空氣過剩系數(shù)過小，即氧量不足時，由于未燃燒而導致熱效率降低和冒黑煙；當氧量過大時，SO2和NOX量增加，將導致環(huán)境污染，同時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，實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒，才能得到*的熱效率和減少對環(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體，當氧化鋯電池兩邊的氧含量不同時，便形成一個氧濃差電池，產(chǎn)生電池電動勢，電池電動勢與氧濃度關(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，當池溫恒定后，通過測定氧化鋯電池電勢信號便可計算出待測氣中的氧含量P。

    實際上，只有在理想狀態(tài)下（1）式才成立，而儀器自身條件和現(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)時間：<3秒（達到90%指標）

   （4）輸出方式：DC：0~10mA；DC：4~20mA兩路線性輸出

   （5）負載能力： 800Ω（0～10mA）

              400Ω（4～20mA）

   （6）安裝點允許壓差：<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）防護等級：高于IP65標準

   （11）質(zhì)量保證期：探頭：1年；變送器2年

四、原理簡介：

    電路由氧信號放大器、熱電偶信號放大器、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、熱電偶信號經(jīng)放大后，經(jīng)A/D變換后根據(jù)能斯特公式計算出氧含量，再進行D/A變換，zui后經(jīng)光電隔離、V/I轉(zhuǎn)換成0-10mA和4-20mA的標準電流信號輸出。溫控電路采用了冷端補償、斷偶保護及脈沖觸發(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是熱控自動化空燃比控制中的一個主要參數(shù)，因此有必要列出用戶中已出現(xiàn)的種種錯誤操作，引以為戒。

  1．采用PC-12B探頭時，選擇了錯誤的安裝點

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

    （1）煙溫太高，有些用戶選用了600℃-750℃的煙溫點，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，無法指導調(diào)風操作。

    （3）選用煙道縮口處，風速大，造成探頭灰堵。

    （4）選在300℃左右煙溫處（省煤器后），負壓大于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，導致安裝時易損壞過濾器，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氧量相差甚遠。

  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相距較遠，往往產(chǎn)生連線錯誤：

    （1）將熱電偶的正、負號接反，結(jié)果輸給溫控一個負信號，將導致燒壞探頭。

    （2）連線中間斷，未檢查就投入，結(jié)果投不上，無法運行。

    （3）信號電纜磨破導致與爐體短路，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，無法運行。

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

  3．安裝不當，造成漏氣情況

    （1）探頭上爐后，未堵標氣入口，造成氧量偏高。

    （2）探頭安裝不密封，個別用戶為了省事，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）安裝點附近有漏點，例如在安裝點上游有吹灰孔，而又未堵嚴，或者爐體漏風大，造成氧量偏高。

    （4）用戶在換元件或維修時，裝配不正確，造成漏氣。

 4．現(xiàn)場特殊情況處理實例

   （1）個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。

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

    （3）氧量運行曲線毛刺大，噪聲大，或波動大時，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，或因送煤機有堵。可以換上一支新探頭判定。