氧化锆分析仪

1、氧化锆分析仪氧化锆分析仪培训讲义培训讲义目录目录一、概述二、仪器测量原理三、仪器主要技术参数四、基本结构五、基本操作六、氧化锆氧分析仪的校准方法七、 日常检查项目及质量标准八、 常见故障、产生原因及处理方法一、概述一、概述 锅炉燃料燃烧效率与氧量密切相关。在燃烧过程中，当氧量不足时，由于燃料未充分燃烧而导致热效率降低，且排出的未完全燃烧气体也将导致环境污染；当氧量过多时，虽然能使燃料充分燃烧，但过剩空气带走的热量多也导致热效率降低，同时过量氧气使烟气中硫化物和氮氧化物含量增大同样导致环境污染。因此，在线实时监测烟气中的氧含量，调节空气和燃料的最佳配比，实现优化燃烧，在节能减排与安全环保等方面具

2、有重要意义。而目前用的比较多的测定锅炉烟气中的氧气的体积百分数含量的仪器就是氧化锆氧分析仪。二、仪器测量原理二、仪器测量原理 氧化锆分析器是利用氧化锆测氧电池来测定氧含量的电化学分析仪器。氧化锆电池安装在探头的顶端，它由一根氧化锆材和涂制在管内外壁的铂电极组成，氧化锆管是由添加氧化钇或氧化钙做稳定剂的氧化锆材组成，由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。由于氧化锆材的这一特性，在高温下，当氧化锆电池两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池。由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，而产生的电势又导致氧离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两

3、电极间产生一个与氧浓差有关的探头信号Em ，当池温恒定后，只要测到探头信号便可计算出烟气氧含量。23411-氧化锆管2-外铂电极3-内铂电极4-电极引出线三、三、 仪器主要技术参数仪器主要技术参数1、 设备名称：氧化锆测量装置（ZO-12B, ZO-14型,中国原子能科学研究所）。二种探头的基本结构相同， ZO-12B型和ZO-14型探头的差别只是长度不同。2、 设备规范及技术数据 1） 基本误差：士1.0% （满度）； 2） 响应时间： 3 秒（达到90 指示）； 3） 重现性：士0.5 % （满度）； 4） 零点漂移和满度漂移：士1.0% （满度）/ 24 小时； 5） 量程：010% 2

4、 或020% 2 ； 6） 输出：每台仪器中均有O10mA 和420mA 两种线性输出， 可用其中一种，也可同时用两种； 7） 显示功能：LED 数显，按键式分别显示氧量（% 02 ）、信号（mV ）、池温（ ）和本底电势（mV ）等四数以及自校参数（5.0士0.2 % 0 ：和29.7mV )；8） 温度精度：750 士5 ；9） 升温时间： 30 分钟；10）探头环境温度：0 70 ；11）变送器环境温度：0 45 ；12）最大允许负载：800Q ( 0 10mA ）、400Q ( 4 20mA )；13）安装点允许压差： 1000Pa ；14 ）电源：AC220V 士20V 、50Hz

5、；15 ）探头插入深度：1.2 米（ZO12B ）、1.0 米（ZO 12A ）、0.5 米（ZO14 )；16 ）变送器外型尺寸：160 x 160 X400mm （开孔153X153mm ) ( P 型）、240 X 300 X 400mm ( Q 型）；17 ）探头重量：7.8kg ( ZO12B ）、4.8kg (ZO 一14 )；18 ）变送器重量：5.5kg ( Q 型）、3.8kg ( P 型）；19 ）质量保证期：探头1 年，变送器2 年。四、基本结构四、基本结构探头头部外观接线盒内部内部 结构结构1、探头结构、探头结构 探头由氧化锆元件、加热炉、K型热电偶、过滤器、信号引线、

6、接线盒及不锈钢壳体等组成，其结构如图所示： 氧化锆元件利用螺钉和耐高温的密封圈安装在探头外壳端面上。氧化锆元件可以方便地更换。在氧化锆管内插入一根校准标气管，与标气进口相通，作标气标定用。加热炉可将氧化锆元件加热到工作温度。空气参比气通过自然扩散到氧化锆管外面，无需专门的空气泵。外壳由不锈钢管制成，它的一端是接线盒。接线端子接出6根线，一对信号线，一对热电偶线和一对加热炉电源线。 在正常测量时标气入口是用螺帽密封的，只有在进行校准时，方可拧开。2、变送器结构、变送器结构 变送器主要由主电路板、操作显示面板、接线端子和机箱等组成。主电路由氧浓差电势信号放大器、热电偶电势信号放大器、电源单元、中央

7、处理单元、温控单元、显示单元及输出单元等部分组成。变送器电路原理框图从变送器电路原理框图可见，探头产生的氧浓差电势信号、热电偶电势信号经分别放大后，由多路选择开关将其输入A/D转换器，经A/D转换后由CPU根据能斯特方程计算出氧量值，再经D/A转换、光电隔离及V/I转换，最后得到DC 010mA或420mA的电流信号输出。能斯特方程：式中 E氧浓差电势,mV;R气体常数8.32J/(MolK);T热力学温度，K;F法拉第常数，9.6487104C/Mol;n参加反应的每一个分子输送的电子数，n=4；P待测烟气中的氧含量P0空气中的氧含量（20.6% 02） 分析上式可知：当T、R、P0 一定时

8、，氧浓差电势只取决于P的数值，测出氧浓差电势，就可知道被测气体的氧浓度。当温度改变时，即使氧浓度不变，输出的氧浓差电势也要改变，所以现在使用的氧化锆氧量计均装有恒温装置，使锆头工作在恒定温度下，以保证测量准确度。 kPPnFRTEln输出信号的设置输出信号的设置在变送器的主电路板上有一个量程转换跳线开关，当插针插到S1侧两个并排的引脚上时，选择氧量量程为0-20%，当插针插到远离S1侧时输出为0-10%，咱们用0-10%。内部接线端子及电源开关内部接线端子及电源开关电源保险电源保险五、基本操作五、基本操作 变送器的基本操作都在操作显示面板上完成。变送器操作显示面板如图所示： 各部分显示功能：L

9、ED 数显，显示相关的参数值。左侧为参数显示状态指示灯，LED显示的数值为指示灯亮所对应的参数值（显示氧量（% 02 ）、信号（mV ）、池温（ ）和标定（Cal）.右侧分别为空气校准和标气校准电位器，用来校准仪器，以提高测量精度。下方为操作按钮，由其决定LED显示内容。 当按住自检时，“% 02”指示灯亮，LED显示自检氧量值 (自检功能是为诊断变送器运算电路是否正常而设置的，其自检氧量值不代表探头所测氧量值)；当按住电势时，“mV”指示灯亮，LED显示电池电势信号值；当按住温度时，“”指示灯亮，LED显示加热炉温度值；当按住标定时，“Cal”指示灯亮，此时可以校准仪器；校准以后按下测量“T

10、est”，LED显示被测氧量值，仪器进入测量状态。老式变送器面板老式变送器面板六、氧化锆氧分析仪的校准方法六、氧化锆氧分析仪的校准方法锅炉点火24小时后，需要进行两点标气校准后才能正常运行，校准过程分以下两步：1）20%O2的标气校准2）2% O2的标气校准。首先开热工工作票，安全措施要求运行退氧量自动。将标气校准装置与气瓶连接好1仪器升温 由于探头头部有加热炉，应架在耐火物上。打开探头接线盒，可以看到三组接线柱（如图4所示），分别与变送器相应端子按正、负极对应连接好，将外接电源插头接在变送器AC220V电源端子上。接通电源，仪器开始升温，当温度达到设定温度（600）后，仪器显示便自动转为氧含

11、量值，当温度达到工作温度（750）后，仪器进入测量状态。2自检 达到工作温度后按“自检”健，应显示5.000.2（%O2），说明变送器氧量转换系统正常。 3标气校准：校准前一定要注意先检查减压阀是否处于关闭状态（逆时针方向为拧松），确定减压阀关闭后，再开气瓶阀。将减压阀慢慢打开（顺时针方向为拧紧），标气流量调节为400（ml/min），并将标气从“标气入口”处通入探头中。该操作步骤一定要先调节标气流量，再接入探头中，否则可能会因气体流量过大而引起氧化锆元件在高温下炸裂。 通气1分钟以上，待变送器显示值稳定后，读取变送器数值，并与单元核对数值，作好记录。如果有超差则调节变送器面板上相应电位器，（

12、通20%O2的氧标气时，需调整空气校准电位器，逆时针增大，顺时针减小；通2%O2的氧标气时，需调整标气校准电位器，逆时针减小，顺时针增大）。将显示氧量值调为标准气体氧含量。校验完毕后，一定要先从气嘴上拔掉导气管，再关闭减压阀和气瓶阀，并记住拧紧标气入口螺帽。恢复标定按测量键。提示A. 一定要先进行“20%O2的标气校准”后，再进行“2% O2的标气校准”。若没有20%O2，将探头“标气入口”打开，空气便自动进入探头，待稳定一段时间后，调节面板上“空气校准”电位器，使“%O2”显示为“20.600.20”。B. 20%O2的标气校准与2% O2的标气校准两点应反复调整（一个点调整会影响另一点的测

13、量），直至误差符合要求为止。C.校准过程中，应保证不漏气且流量稳定，以免影响校准的准确性。D. 校准完毕时，一定要先从气嘴上拔掉导气管，再关闭减压阀和气瓶阀E. 校准完毕后，一定要把标气入口螺帽拧紧，否则空气进入将影响测量结果。F. 校准中和校准后要将变送器显示与单元值核对。上述操作完成后，仪器进入正常测量状态。七、七、 日常检查项目及质量标准日常检查项目及质量标准a) 定期进行检查，发现设备缺陷及时进行处理，并做好缺陷处理记录；b) 定期清扫，保持仪表及附件整洁、完好、标志正确、清晰、齐全；c) 定期进行相关测量参数间的对照比较，发现异常应及时进行处理；d) 仪表不应有引起测量粗大误差和使内

14、部零件易受损坏的缺陷；e) 连接锆头的电缆外皮应完好无损坏，镐头接线盒要封严，以防水进入；f) 单元显示应与就地显示一致。g) 一般一个月用标气校准一次。八、八、 常见故障、产生原因及处理常见故障、产生原因及处理方法方法A . 测量不准 。 氧化锆氧分析器在运行中氧量值指示偏高。（当用标气校准正常，而运行中氧量明显偏高者可判为漏气。） a.安装法兰密封不严造成漏气 b.锆管破裂漏气 c.量程电势偏低 d.探头长期未进行校准 e.锅炉或加热炉漏风量太大 f.标气口螺帽不严 氧化锆氧分析器在运行中氧量值指示偏低。 a.探头池温过高 b.过滤器堵塞造成气阻增大 c.量程电势偏高 d.探头长期未进行校准 e.锅炉内燃烧不完全而存在可燃性气体 氧化锆氧分析器在运行中氧量值瞬间跳动大。 a.探头老化内阻大 b. 取样点不合适 c.锅炉燃烧不稳定甚至明火冲击探头 d.气样带水滴并在氧化锆管内汽化B . 氧化锆元件老化及解决方法 在烟气的腐蚀下，氧换锆元件在长期运行后，（一年）可能出现老化现象。表现为：响应迟缓，跳变不稳定，本底电势大，工作条件下锆管内阻值大于1000欧姆，此时应更换元件。小修或临时停炉应检