Ronyin1000A安装使用说明书2007-12-7.doc

气体分析仪器 Ronyin1000A型 氧化锆氧分析仪安装使用说明书 深圳市荣鹰电子仪器有限公司目录1 测量原理 -42系统组成 -42.1 传感器 -42.2氧分析仪 -52.3仪器面板、拨码开关及主板发光二极管功能-6231仪器面板 -6232拨码开关 -7233主板发光二极管 -83传感器和氧分析仪的安装 -94氧分析仪工作状态 -134.1 实时测量显示状态 -144.2显示系统工作参数状态 -154.3编程状态 -164.4服务状态 -185 系统校准 -185.1 两点校准 -185.1.1 标准方法 -195.1.2简便方法 -215.1.3标准气体 -215.2 单点校准 -215.2.1 标准方法 -225.2.2 简便方法 -246常规检查和维护 -247故障诊断与排除 -248氧化锆氧分析仪技术数据 -288.1 氧分析仪 -288.2 传感器 -2891000A氧化锆氧分析仪故障检查表-29附录1实验室检验校准步骤-33附录2氧化锆探头搬运储存安装注意事项-34附录31000A型氧分析仪安装尺寸图-35附录4氧化锆探头保护套管尺寸图-36附录51000A/1210系列氧化锆氧分析仪系统接线图-37附录6氧化锆氧分析仪系统组成示意图-38注意:1)仪器和探头带电时,除面板操作外,不得进行其他任何操作,以免触电危及生命!2)探头内锆管是易脆品,务必轻拿轻放,不得与包括地面在内的任何物体碰撞,以免锆管断裂、破碎!3)仪器的软件和本说明书受中华人民共和国著作权法保护,未经著作权人同意,任何人不得影印、复制、摘录、修改、传播其中内容,否则将承担相应的法律责任!1 测量原理 1000A型氧化锆氧分析仪，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆内外两侧涂有多孔性铂电极制成氧浓度差电池。氧浓差电池位于传感器的顶端。为了使电池保持额定的工作温度，在传感器中设置了加热器。氧分析仪内的温度控制器控制氧化锆的温度, 温度恒定在预先设定的值。 在额定的温度下，电池输出电势用下面的公式计算（能斯特方程）： 1 - 2式中1在电池内侧参比气体(如空气)的氧分压； 2在电池外侧被测气体(如过程气)的氧分压； -气体常数； -法拉第常数； -绝对温度=( 273 + t )；-电池常数。 参比气体应为干燥清洁无油的空气( 含氧20.60 )。若参比气侧与被测气体侧氧浓度不同时，氧离子从高的一侧迁移到低的一侧。电池就以对数的规律反应出被测气体中的氧浓度值。 若被测气体中的氧含量减少，电池的毫伏信号就会增加。电池工作温度在额定工作温度时，氧浓度每减少一个数量级, 毫伏信号约增加约48mV。 Ronyin1000A型氧化锆氧分析仪可配接直插式传感器(直接安装在烟道内无需采样系统)，也可配接抽气式氧传感器。被测气体中存在水份将直接影响传感器的输出电势。直插式测量方法是湿式测量。湿式测量比干式(除去水份的)测量，反应出的氧浓度值小。Ronyin1000A型氧化锆氧分析仪可由用户设置水蒸汽体积浓度从而将湿式测量值换算为干式测量的值。2 系统组成氧化锆氧分析仪是由安装在烟气道内的传感器(探头)、现场就地安装的氧分析仪、气体源(压缩空气或者气泵)及它们之间的连接电缆、连接气缆组成。2.1 传感器 传感器装置由探头、探头法兰、测量电池、加热器、过滤元件以及电缆接线端子、参比气管接头及校验气口等组成。测量电池本体分为3层：铂(电极)氧化锆(电解质)铂(电极)。铂电极是多孔性的。被测气体通过过滤器或试验气体通过传导通道进入测量电池被测气体一侧，而另一侧通入一定流量的参比空气(含氧20.60)。校验气口在正常测量时用堵头螺杆密封，防止空气进入被测气体一侧影响测量。 两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。电势毫伏信号经氧分析仪转换成010mA或420mA标准电流。此电流由氧分析仪接线端子输出，输出负载电阻大于600欧姆。测量电池的工作温度设置为额定工作温度, 为了保持工作温度恒定，用一支型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。2.2氧分析仪2.2.1氧分析仪结构 氧分析仪机柜为壁挂式。氧分析仪电子电气部分全部集中在机柜内的两块电路板上。安装在仪器面板反面的电路板是副电路板，它是显示系统工作状态、设置系统参数、调试校准系统的人机界面。安装在仪器机箱里面的的电路板是主电路板，主电路板以电脑为核心，系统所有的监控测量工作都由主电路板承担，在系统参数设置完成后，主电路板可以脱离副电路板独立工作。机柜下部有3个电缆导引进出口和一个参比输出接头，分别是电源输入口、与传感器连接电缆口及标准电流输出口。另有一个气管接头，由仪器内气源装置产生参比空气输出，通过气管连接氧传感器的参比气入口。2.2.2氧分析仪功能1、传感器氧信号处理 氧传感器输入的氧电势mV信号首先进行放大，然后将放大的电压信号经过 A/D转换器转换为数字信号。根据传感器测量电池的特性曲线，微处理器将数字信号转变为相应的氧浓度值并显示在氧分析仪显示屏上，同时将数字信号转变为线性标准模拟电流信号010mA或420 mA输出。 2、传感器温度控制 为了使测量电池的工作温度达到额定工作温度，氧分析仪接受传感器中的型热电偶输出的实际温度mV信号，与氧分析仪微处理器予置温度(毫伏)相比较，通过优化PID算法输出加热电压，控制电池温度。微处理器采用环境温度作为热电偶冷端比较点。3、传感器校准由于材料和制造工艺等原因，反映每只探头的测量特征的参数并不完全相等。当经过一段时间的运行后，探头也会由于气体中杂质的污染等原因逐渐引入测量误差，因此需要对系统进行校准。仪器具有两种校准方式：（1）单点校准，即通一种标准气校准探头的电池常数。（2）两点校准，即通两种标准气校准探头的电池常数、斜率。两点校准使测量数据在全量程范围内真实、准确、可靠。4、仪器校准仪器校准功能包括：（1）校准分析仪毫伏氧电势测量精度；（2）校准分析仪温度测量精度；（3）校准分析仪标准毫安电流输出精度。以上校准已由仪器生产厂家出厂时完成，在使用中不需用户再进行。5、故障和报警 氧分析仪在运行中连续不断地进行自检，而且通过电缆对传感器进行控制和故障监督。若有故障出现，在氧分析仪显示屏上显示出故障。 除此之外，氧分析仪还有许多其他功能，例如由仪器内气源装置提供参比气、传感器过热保护、水份修正等。2.3仪器面板、拨码开关及主板发光二极管功能 氧分析仪面板布置如下图所示： Parameter Prog. Alarm +/- Param. Prog. Enter 5 6 7 8 9 0 1 2 3 42.3.1 仪器面板 仪器面板由显示屏、指示灯、按键三部分组成。显示屏是40位5*7点阵液晶显示模块，分上下两行，每行20个字符，内容为英文、数字、百分比符号及电量单位。在测量状态下，上行显示氧气含量、氧电势；下行显示输出标准电流。指示灯由三只红色发光二极管组成，其指示含义如下：指示灯明暗状态仪器工作状态仪器操作功能Prog.暗、Parameter暗实时测量状态正常测量Prog.暗、Parameter亮参数显示状态显示仪器的参数，但不能进行修改Prog.亮、Parameter亮编程状态修改仪器的参数设置和校准Alarm亮报警指示，报警指示一般不影响仪器的工作，少数情况除外仪器共有16只按键，0-9为数码键，+/-为参数的正负符号键，另外五只不同标示按键的功能分别为：键符键名操作功能Param.参数乒乓键，进入和退出参数显示状态Prog.编程乒乓键，进入和退出编程状态Enter确认1) 输入参数后，按Enter键仪器才真正接受输入的参数2) 仪器显示菜单中指定的其他操作功能后退1)在显示屏上跟踪仪器的参数、状态及设置2）仪器显示菜单中指定的其他操作功能前进2.3.2 拨码开关在主电路板上,有两只四路DIP拨码开关,下面一只标注为SW1，上面一只标注为SW2。四路DIP拨码开关从下到上对应的拨码编号分别为1#、2#、3#、4#。当某一路拨在左边时, 开关状态为ON, 拨在右边时, 开关状态为OFF。1、SW1的1#微动开关作用： （1)仪器上电前,如果处于ON状态, 仪器在上电时恢复初始的缺省参数设置。此功能用于仪器参数丢失后和更换主电路板时；（2)如果处于OFF状态, 仪器保持已有的参数设置不变,仪器正常工作时一般处于OFF状态；（3）用户可用自己设定的密码进入编程状态。如果忘记了密码,将1路微动开关拨到ON位置,然后输入0000作为密码,进入编程状态,仪器显示遗忘的密码。注意完成后要将微动开关拨回OFF位置。2、SW1的2#微动开关:暂未设置相应功能，2#开关处于ON状态或者OFF状态均可。3、SW1的3#、4#微动开关确定温控采样周期，对1210系列探头来说，位置都在左边（ON状态）；SW1小结：对1210系列探头来说，在系统参数设置前，SW1微动开关如下图所示（两图均可）： SW1 SW1 4 4 3 或者 3 2 2ON 1 OFF ON 1 OFF（参数设置前） （参数设置前）当系统参数设置完成后，在仪器通电工作中，请将1#微动开关拨到右边OFF状态，以保存系统参数数据，如下图所示（两图均可）： SW1 SW1 4 4 3 或者 3 2 2ON 1 OFF ON 1 OFF（参数设置后） （参数设置后）4、 SW2的微动开关设置：(1）3#、4#微动开关设定控制温度数值，组合功能如下: SW2 SW2 SW2 SW2 4 4 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2ON 1 OFF ON 1 OFF ON 1 OFF ON 1 OFF（650） （700） （750） （800）(2）1#2#微动开关设定控制温度上升速度，组合功能如下: SW2 SW2 SW2 SW2 4 4 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2ON 1 OFF ON 1 OFF ON 1 OFF ON 1 OFF（1倍） （2倍） （4倍） （8倍）SW2小结：对于1210系列探头，取温控700，8倍温度变化速率，对应的拨码开关位置如下图所示： SW2 4 3 2 ON 1 OFF 2.3.3 主板发光二极管在仪器的主电路板上,有L1(上)、L2(中)、L3(下)三只发光二极管，状态功能如下：1、L1(上)发光二极管以相同的周期（约2秒）明暗交替,表明仪器电脑部分工作正常。2、L2(中)发光二极管点亮表示仪器处于对探头的温控加热状态; 发光二极管不亮表示由于某种原因(如热电偶断开、接反、探头过热),仪器对探头进行热保护,断开了加热电压。3、L3(下)发光二极管点亮表示仪器正输出加热电压; 不亮表示仪器未输出加热电压。仪器按PID方式控制探头温度,所以发光二极管明暗闪烁的周期是变化的。如果不连接显示电路板，主电路板能独立工作，通过发光二极管和输出电流也可以判断主电路板和探头工作是否正常及工作状态。3传感器和氧分析仪的安装 为了使氧分析仪正常运行，安装工作必须由专业人员指导进行。安装前需对氧分析仪各组成部分进行检查，必要时在试验室内对氧分析仪进行通电试验，用已知含氧量的标准气体进行校对试验。3.1传感器安装位置的选择 安装位置的选择，通常应选择在具备下列条件的地方： 1、具有一定代表性的平均气样； 2、安装点附近的炉墙必须无漏风； 3、锅炉内无吹灰设备的地方； 4、被测气体(烟气)的压力变化不大的地方； 5、机械振动小的地方； 6、安装点处要有拆装传感器的空间位置； 7、若传感器长度达到1.5m，应在锅炉内设置支架； 8、环境温度不超过探头接线盒允许温度，易于维修的地方。 3.2传感器的安装 锅炉烟道开孔与焊在烟道壁上的匹配法兰(用户自制)应和厂家提供的图纸相符。 传感器最好垂直向下安装，水平安装时应向下有一定的倾角，使烟气遇冷产生的凝结水能流向烟道。 将传感器插入烟道内，与焊在烟道壁上的匹配法兰正确对接，用螺栓均匀固定，法兰之间需用密封垫(如石棉纸垫)密封。3.3氧分析仪的安装 氧分析仪是由电子和电气元件组成的装置，故在选择氧分析仪安装地方时应尽可能符合下面的规定条件： 1、确保周围环境温度在0-50范围内，且温度变化尽可能小的地方； 2、当露天安装时，应防止雨淋和阳光曝晒； 3、机械振动小的地方； 4、便于操作维护的地方； 5、有足够的空间位置，使氧分析仪门能完全打开； 6、尽量靠近传感器安装的位置，减少电缆和气缆的长度； 7、安装地点确定后，氧分析仪的固定和必要的防护设施根据用户的实际条件，自行制作安装。3.4 电缆的连接1、 系统220V交流电源的电缆连接（1） 氧分析仪电路板上X2（共8脚）接线端子排：X2：1脚（A） 市电：220VAC交流电源的AX2：2脚（N） 市电：220VAC交流电源的NX2：4脚（E） 市电：220VAC交流电源的地 用户接线12、 氧分析仪与1210系列探头的电缆连接（1） 氧分析仪电路板上X2（共8脚）接线端子排：X2：7脚（heater） 1210系列探头： 5脚（或6脚）X2：8脚（heater） 1210系列探头： 6脚（或5脚） 用户接线2备注：X2的7脚与8脚处输出交流电压。（2） 氧分析仪电路板上X3（共8脚）接线端子排：X3：1脚（mV+） 1210系列探头：1脚X3：2脚（mV-） 1210系列探头：2脚X3：3脚（tc+） 1210系列探头：3脚 X3：4脚（tc-） 1210系列探头：4脚X3：5脚（shield） 锆电势电缆的屏蔽层X3：6脚（shield） 热电偶电缆的屏蔽层 用户接线33、系统电流输出信号的电缆连接：（1） 氧分析仪电路板上X3（共8脚）接线端子排：X3：7脚（mA+） 用户的信号处理设备，例如DCS系统X3：8脚（mA-） 用户的信号处理设备，例如DCS系统 用户接线4备注：X3的7（+）脚与8（-）脚输出4-20mA有源电流信号(或0-10mA)；若用户在此处串一个250电阻，便可获得1-5V电压信号。附：氧分析仪电路板各接线端子排定义 X2用户接线2 8 -1210系列探头的6脚（或5脚） heater（加热器） 7 -1210系列探头的5脚（或6脚） 6 NO1（继电器常开点） 继电器1触点 5 COM1（继电器公共点） 4 E （地线） -E 3 接220VAC（50Hz） 电源 2 N （零线）-N 1 A （火线）-A 用户接线1 X3用户接线4 8 mA-（毫安电流输出负端）-用户的信号处理设备，例如DCS系统 7 mA+（毫安电流输出正端）-用户的信号处理设备，例如DCS系统 6 -接热电偶电缆屏蔽层 shield(屏蔽层) 5 -接锆电势电缆屏蔽层 4 tc-(热电偶负端)-4脚 3 tc+(热电偶正端)-3脚 2 mV-(氧化锆毫伏负端)-2脚 1 mV+(氧化锆毫伏正端)-1脚 用户接线3X4端子：仪器出厂时线束已经接好，用户不必在X4端子上接线 X4 8 COM2 继电器2触点 7 NO2 6 220VAC_N环形变压器红色线2 经电源滤波器输出 5 220VAC_A环形变压器红色线1 4 -环形变压器蓝色线4 输入加热电源 3 -环形变压器蓝色线3 2 220VAC_N 输出 220V AC(备用) 1 220VAC_A X1端子：仪器出厂时线束已经接好，用户不必在X1端子上接线 X1 8 17VAC（环型变压器输出约17VAC） 7 6 17VAC（环型变压器输出约17VAC） 5 4 9VAC（环型变压器输出约9VAC） 3 2 9VAC（环型变压器输出约9VAC） 1 注意事项： 1、探头热电偶与端子排X3的3、4间可采用K型热电偶补偿线连接； 2、氧化锆毫伏连接线要有屏蔽层，K型热电偶补偿线最好也有屏蔽层，屏蔽层在仪器侧连接X3的5、6，在探头侧浮空，不要触及探头的金属部分； 3、探头加热连接线不要与未经屏蔽的信号线共用同一根电缆线； 4、氧探头外壳要与大地连接，避免静电击穿； 5、电缆连接完成送电之前，要确保连线之间无短路、碰地现象！3.5 参比气体源氧化锆测氧是采用被测气体氧分压与参比气体（标准气体）氧分压比较（相对）的测量原理，因此测量时必须保持氧化锆敏感元件参比气体一侧的气体氧浓度恒定，为了方便一般将空气作为参比气体使用。本系统将参比气体的含氧浓度设定为20.60%，采用干燥、清洁、无油的压缩空气（仪用气）作为参比气体是最理想的方法，一般是采用仪器内的微型气体泵，泵入空气作为参比气。探头接线盒上的气管接头是参比气入口，如果采用压缩空气，必须经过减压阀、将流量调节到50cc/分钟左右再进入探头。使用仪器内部提供的微型气泵时，通过配套的专用气管与探头接线盒上参比气接头连接，不需要减压调节流量，安装简便。如果不通过压缩空气或微型气泵强制送入参比空气,而仅靠空气自然对流置换参比空气，仪器测得的氧量值将比实际值偏高。3.6 启动前检查项目 氧分析仪系统在启动之前，需检查下列项目，确认无误： 1、电源电压：22010 VAC（50Hz）； 2、检查电缆接线：确认无误； 3、检查气缆：确认传感器参比气体与微型气泵（或压缩空气）接通，探头颈部校验气体入口用堵头完全密封； 4、检查传感器对接法兰：固定螺钉均匀拧紧，密封垫处无泄漏的可能。 5、确认电缆屏蔽层在传感器一端无触及导电体的可能；6、测量加热器电阻：1210系列探头冷态电阻约2，热态电阻约8；7、测量热电偶电阻：K型热电偶电阻 3-20。 注：如果此时锅炉已正常运行，在氧分析仪侧(3接线端子, 3脚与4脚)用数字电压表测量热电偶输出电势，确认传感器安装点的温度。 3.7 启动和传感器加热 1、合上电源开关； 2、氧分析仪开始加热传感器，控制温度，约20分钟，温度稳定在额定工作温度。 3、如果传感器温度上升到750。温度极上限2越限报警，同时仪器断开加热器电源；当温度下降到715时，仪器会自动闭合加热器电源重新加热。 4 氧分析仪工作状态根据操作人员不同的使用要求和操作，氧分析仪能工作在四种不同的状态之下。这四种状态分别为:(1)实时值测量显示状态(2)显示系统工作参数状态(3)编程设置状态(4)服务状态。状态之间转换如下: power on 系统上电 实时值测量显示状态 编程设置状态 按Prog.键 actual values enter code _ *programming mode 按Param.键 输入密码 按Enter键 (原始密码：0000) parameter display #service mode 显示系统工作参数状态 服务状态4.1 实时值测量显示状态 power on 系统上电后，进入实时值测量显示状态 - oxygen *.* % 氧量值: *.* % output *.*mA 标准输出: *.* 毫安 - 按键 - cell voltg. *.*mV 电池电势: *.* 毫伏 output *.*mA 标准输出: *.* 毫安 - 按键 1、接通电源，氧分析仪微处理器首先快速进行自检；2、系统自检完毕后，进入实时值测量显示状态，首先显示氧浓度 (oxygen *.*%)和输出电流信号(output *.* mA) ； 3、操作人员按“”或“”键，显示将变换为氧电池电势(cell voltg. *.* mV )和输出电流信号(output *.* mA)；4、如果有系统故障或予置的报警发生，报警指示灯(Alarm)亮。这时按“”或“”键变换显示时，将显示故障类型。在显示某一故障时，如该故障已处理排除，按(Enter)键，将清除显示屏上的该故障指示, 如果该显示故障仅为一个，按(Enter)键报警(Alarm)指示灯同时熄灭。可能出现的报警和系统故障有下列一些： 1、氧浓度低于给定下限1 (oxygen below *.*)； 2、氧浓度高于给定上限1 (oxygen above *.*)； 3、加热温度高于 715 (temperature above 715)； 4、加热温度高于 750 (temperature above 750)； 5、热电偶未接（断路） (broken thermocouple)； 6、热电偶接反 (wrong pol. thermocouple)；7、输入电压过高 (input voltage too high)。4.2 显示系统工作参数状态 power on 系统上电 actual values实时值测量显示状态 （按Param.键进入） output 4-20 mA 输出：4 - 20 mA （或0 - 10 mA） output memory ON 输出保持：保持(ON)，不保持(OFF) 按键 （按Param.键退出） range 10.00 % 测量范围：0 - 20.60 water 00.00 % 水分含量：0 - 99.99 按键 （按Param.键退出） limit min 02.00 % 报警下限: 2.00 O2 limit max 06.00 % 报警上限: 6.00 O2 按键 （按Param.键退出） cell const -12.00mV 电池常数： -12.00 mV mV/decade 48.45mV mV /数量级: 48.45 mV 按键 （按Param.键退出） testgas 1 20.60 % 校准气体1：20.60 O2 testgas 2 02.06 % 校准气体2：02.06 O2 按键 （按Param.键退出） 1、按参数显示键 (Param.)，显示屏将当前测量值