YHG-101C型微机化氧量自动分析仪(已升级为液晶显示)

1、YHG-101C型直插式微机化氧量自动分析仪使用说明书南化集团研究院仪表及自动化研究所目 录1. 工作原理2. 主要技术参数3. 使用条件4. 仪器的组成5. 仪器的安装6. 使用方法7. 故障判别及排除方法8. 仪表成套性附录A 氧浓度浓差电势对照表(0-15.0 %O2)附录B 过滤器、氧化锆管的更换YHG-101C型直插式微机化氧量自动分析仪是在总结YHG系列氧化锆氧量分析仪多年研究和应用经验后，研制成功的新型氧量分析仪，适用于炉气气氛极端复杂的硫酸生产装置及其它工业锅炉生产装置上。它的主要特点是氧量检测器的结构设计及铂电极的化学配方、涂敷工艺充分考虑了被测炉气组分极端复杂这一特点，可保

2、证检测器在直插条件下应用时，具有足够长的寿命。而其信号转换部分以89c52微处理器为核心，通过软件实现仪表大部分功能，硬件配置重点强化仪表的抗干扰措施。从提高氧量测量值可靠性入手，延长氧量检测器的连续使用寿命，并使仪表具备与检测器要求相适应的自诊断功能及抗干扰能力，是当前氧化锆氧量分析仪面临的重大技术课题。本仪表在完善氧化锆探头金属化工艺及仪表信号处理器实现智能化等方面有较大突破，具体内容如下： 多孔性铂电极的化学配方及涂敷工艺可保证氧量检测器氧化锆探头在焙烧炉气氛中有足够的使用寿命。 仪表温度控制系统所给出的升温曲线能满足氧化锆材料对升温速度的要求。 仪表信号具有必要的自诊断功能。1. 工作

3、原理本仪器依据浓差电池原理构成，和其它电池一样，它具有两个半电池，而在两电极之间，用固体电介质氧化锆联结。在高温下，当氧化锆两侧有氧浓差时，就形成了氧浓差电池，电池电动势的大小可根据奈恩思特(Nernst)公式计算，即： 式中： E浓差电池输出，mV; n电子转移数，在此为 4；R理想气体常数，8.314 WSmol； F法拉第常数，96500 C；T绝对温度，K； PO2高浓度侧氧分压；PO2低浓度侧氧分压。当电池工作温度固定于700时，上式为：由上式可知，在温度700时，当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%)时，由浓差电池输出电动势E，就可以计算出固体电介质另一侧氧分压，这就是氧化锆氧

4、量自动分析仪的测氧原理。700时氧浓差与氧浓差电势关系见附录A。2 主要技术参数A 测量范围：显示0.1%10.0%（三位数字显示）B 测量精度：5级C 温控精度：7003D 显示内容：氧浓(O2%)、氧势(mV)、炉温()、报警上、下限（O2%）E 键盘操作：“”键、“”键、“切换”键、“确认”键F 输出电流：420mAG 响应时间：5S(90%测量值)H 检测器有效插入长度为1.0mI 输出电流负载：8003. 使用条件3.1信号处理器的使用条件3.1.1仪器安装环境应无易燃、易爆和强腐蚀性气体，并要求通风良好。3.1.2 工作环境温度：0-503.1.3 工作环境湿度：90%3.1.4

5、供电电压：220V.AC10% 50Hz3.1.5 电炉功率消耗：150W3.2 氧量检测器的现场安装条件 检测器的现场安装场所必须满足下列条件：3.2.1 避开震动场合；3.2.2要有足够的工作空间3.2.3氧量检测器正常运行对进焙烧炉原料的基本要求a 砷、氟含量各不大于0.1%，以保证氧化锆探头长期稳定运行；b 铅、锌含量各不大于0.5%，以免它们的硫酸盐堵塞取样装置；如烧铅、锌矿则按第5节选择取样点；c 含水量应不影响加矿过程的正常进行；d 采用氧量加矿自动调节系统时，原料粒度应不大于4毫米，入炉矿的含硫波动应5%以内,否则将影响调节品质。4. 仪器的组成整套仪器由氧量检测器、信号处理器

6、及有关附件组成。4.1 氧量检测器 氧量检测器由防尘装置、氧化锆管、加热电炉、测温热电偶、接线盒以及壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构，以增加整个装置的密封性能，提高使用寿命。 氧化锆管是该检测器的核心，由它产生氧浓差电势信号，使用时应注意避免剧烈震动，以免损坏。 检测器内加热电炉的作用是提供氧化锆元件正常工作所需的温度，为延长加热电炉的寿命，在工艺上做了特殊的处理。由于检测器本身带有加热装置，因而在低于700的环境中仍能正常工作。4.2信号处理器微机化氧量自动分析仪的信号处理器实际上是一个小型的测控系统，将来自氧量检测器的模拟信号(氧势、热电势)分别调制成0-25KHz频率信号，经

7、光电隔离后送至单片机中央控制系统处理。采用频率方式能将仪表输入、输出相互隔离，这样就消除了诸如大电流跳变所引起的干扰，能够克服高共模电压，因而大大提高了仪表的抗干扰能力。应用程序都采用模块结构编制，便于修改、增加软件功能，以满足不同用户的特殊需要。信号处理器的电气原理框图见图1 断偶检测 计 算 机电偶 放大 V/F 光隔 整形 三位LED显示 ZrO2 放大 V/F 光隔 整形 四位键盘 电流输出电炉 固态继电器 光隔 氧 量 处理器 报警检测器图1 信号处理器电气原理框图5. 仪器的安装5.1选择取样点的原则有：5.1.1所取的气样能快速反映工艺状态的变化情况，即气体要具有代表性（气样处于

8、微负压状态，范围为-5kpa0）；5.1.2在硫酸生产装置应用时当原料为硫铁矿时，为避免SO3的冷凝，取样点气体温度应高于400，其理想温度范围为400-550。对带余热锅炉流程，则选于二烟道或三烟道中部。对不带余热锅炉流程，安装位置应选于炉气冷却器或电除尘进口工艺管道上；当原料为锌精矿时，为避免高温下，锌矿渣对检测器的堵塞，取样点气体温度应在300500之间，安装位置应在气化器出口、电除尘进口或在余热锅炉出口的工艺管道上。 5.1.3 对非硫酸生产装置的烟气含氧量测量其取样点应选取在炉气温度为200左右范围内的设备上；检测器以与垂直方向夹角在8090之间的方式安装（参见图2a）,在设备表面温

9、度小于200度情况下，检测器亦可垂直俯插入设备内。取样点的温度、压力、流量等参数不应变化太大；5.1.4氧检测器插入深度应达到烟道气流部位，避免死区；5.1.5 切忌在管道、烟道底部开口取样；5.1.6 取样点附近炉膛、烟道应无泄漏，否则将造成测量误差；5.1.7 要选择在易于维护、检修的地方。5.2 氧量检测器的安装氧量检测器的安装参照图2a、图2b进行。图2a 氧量检测器安装示意图图2b设备留头制作预先加工好带法兰的89mm设备短节，长度L根据检测器实际需要插入深度而定（检测器出厂标准插入长度为1000毫米，检测器特殊插入深度需与供应厂家协商）。按要求选好取样位置(炉壁或管道)，开一个90

10、mm的孔，将短节以与垂直方向夹角在8090之间的方式焊接到设备上，焊接时要保证焊接处不漏气。对带余热锅炉流程，在选定取样点位置后，89mm设备短节应根据保温厚度适当加长穿过炉体保温砖，尾部成俯角与炉体钢壳焊牢，露出部分长度约150mm。必须注意：应保证89mm设备短节与炉体保温砖之间的密封，绝对不能泄漏。把检测器插入短节，在短节法兰与检测器法兰间垫上2-4mm厚的石棉垫，旋紧4个螺栓，使其不漏气即可。5.3 信号处理器的安装信号处理器的开孔尺寸：水平垂直 138+1138+1mm5.3.1 信号处理器与检测器之间的连接信号处理器盘装于控制室,氧量检测器安装于现场,它们之间连接线有：氧势信号线采

11、用RVVP21.5带屏蔽二芯电缆线敷设；电偶冷端补偿导线采用对应分度号21.5带屏蔽二芯补偿导线敷设；电炉加热线采用RVV21.5二芯电缆线敷设。信号处理器与氧量检测器之间的接线见图3。图3 信号处理器与氧量检测器接线图5.3.2 接线时应注意下列要求:5.3.2.1 加热线与信号线应分开穿管；5.3.2.2 锆管的氧势、热电偶温度补偿信号线都是具有极性的信号线，安装时应注意极性的正确连接。6 信号处理器的使用 开机及状态说明上电开机后，显示屏显示“”符号，表示开机正常，3S后进入“程序升温”状态，显示屏交叉显示当前温度与“”，温度对应指示灯亮，升温50分钟后到达700，当温度升到650时自动

12、退出程序升温状态转入氧量测量程序，氧量对应指示灯亮，LED窗口显示当时氧量，输出通道对应氧量输出4-20mA电流信号。 参数切换 在“程序升温”状态下，仪表显示当时温度值，加热电压为065V交流电压，当温度达到650时，进入正常“测量”状态，仪表显示当时“氧量”值，在“测量”状态下查询其它参数时，通过按下面板上“切换”键，在显示窗口依次显示当时氧势、氧量、温度参数值，同时对应发光二极管点亮；先按住 “加”键（“减”键），再按下“切换”键，在显示窗口显示报警上限值（下限值），同时对应发光二极管亮，但按键动作不影响测量状态时氧量所对应的模拟输出量。总之，在测量时，任何按键动作不影响与氧量相对应的模

13、拟量输出，仅仅是显示内容的改变。注：在“程序升温”时，只响应长按“确定”键3s进入调试状态，其他按键没有任何效果。 仪表的调试仪表通电后，长按“确定”键3 S，在显示窗口交替显示“P0”和氧势零点参数，松开按键，仪表进入调试状态，通过按下面板上“切换”键，在显示窗口依次显示氧势、温度、测量范围、报警、氧量等参数的零点值和量程值（详见表1），通过面板上“加”、“减”键来调整各参数值，再长按“确定”键三秒，在显示窗口显示当前氧量值（温度不到650时，交替显示当前温度和“”），对应指示灯亮，松开按键，保存调整后的数据，并返回测量状态（温度不到700时，返回程序升温状态）。显示参数说明显示值与输出量关

14、系备注P0氧势零点氧探头输出电势（mV）0120mv显示范围为-15-120mVP1氧势量程同上同上P2温度零点炉温()0-1000温度校正必须先断开加热线P3温度量程同上同上P4测量范围零点百分氧浓度(O2%)测量范围零点设定值对应于4mA显示为0.1%P5测量范围量程同上测量范围量程设定值对应于20mA显示为10%P6电流零点4mAP7电流量程20mAP8报警下限下限报警设定值(O2%)0-10.0%P9报警上限上限报警设定值（O2%）0-10.0%PL氧量零点百分氧浓度(O2%)与输出电流相对应PH氧量量程同上PU维持700所需的加热功率0，1，2三种加热功率0 加100%功率1 加50

15、%功率2 不加功率不需调节，若特殊情况可在厂方指导下调节表1 调试状态下功能查询表A、热电势通道零点调试步骤如下:A.1断开仪表加热线，电偶输入端输入0mV信号； A.2仪表进入调试状态，按“切换”键，到显示P2，对应温度指示灯亮；A.2 温度计测出冷端（AD590处）的实际温度；A.3 LED窗口显示冷端温度(室温)，按动“加”或“减”键，使显示温度与冷端实际温度相符为止。B、 热电势输入通道量程的校正 调试步骤如下：B.1断开仪表加热线；B.2从热电偶输入端输入700时的K型热电偶电势与冷端电势的差值； B.3仪表进入调试状态，按“切换”键，到显示P3，对应温度指示灯亮；B.4 LED窗口

16、应显示700； 如温度显示值偏离700，可按动“加”或“减”键，直至温度显示值为700为止。C、 氧势输入通道零点、量程的校正 该通道的零点、量程校正调试步骤如下：C.1 仪表进入调试状态；C.2 锆管输入端短路；C.3 按“切换”键，到显示P0，对应氧势指示灯亮，LED窗口显示0mV，否则可按动“加”或“减”键，直至氧势显示值为0mv为止；C.4 氧势输入端输入电势为120mV。C.5 按“切换”键，到显示P1，对应氧势指示灯亮，LED窗口显示120mV，否则可按动“加”或“减”键，直至氧势显示值为120mv为止。D、氧化锆零电势的校正上述氧势校正是通过输入毫伏信号来校正的，但不同的氧化锆锆

17、管的零电势存在差异，从而导致氧量存在差异，所以正常使用时应用标气对氧量零点和量程进行校正，从而达到平衡锆管零电势的作用，具体调节方法见H。E、 测量范围的零点、量程的校正调试步骤如下： E.1 仪表进入调试状态； E.2 按“切换”键，到显示P4，对应氧量指示灯亮，LED窗口应显示测量范围的量程下限，否则可按动“加”或“减”键调节，正常出厂状态应设为0.1%。 E.3 按“切换”键，到显示P5，对应氧量指示灯亮，LED窗口应显示测量范围的量程上限，否则可按动“加”或“减”键调节，正常出厂状态应设为10%。F、 输出通道模拟量零点、量程的校正调试步骤如下：F.1 仪表进入调试状态；F.2 输出端

18、接记录仪或电流表；F.3 按“切换”键，到显示P6，对应输出电流指示灯亮，LED窗口显示4mA，模拟输出也应为4mA，否则可按动“加”或“减”键，使输出调至大于4mA，然后缓慢减小，使其刚为4mA；F.4 按“切换”键，到显示P7，对应输出电流指示灯亮，LED窗口显示20mA，模拟输出也应为20mA，否则可按动“加”及“减”键，使输出达20mA为止。G、 报警上、下限的校正调试步骤如下： G.1 仪表进入调试状态； G.2 按“切换”键，到显示P8，对应报警下限指示灯亮，LED窗口应显示设定的下限报警点，否则可按动“加”或“减”键调节，显示值范围为0%10%。 G.3 按“切换”键，到显示P9

19、，对应报警上限指示灯亮，LED窗口应显示设定的上限报警点，否则可按动“加”或“减”键调节，显示值范围为0%10%。H、 氧量零点和量程的调试步骤如下： H.1 仪表进入调试状态； H.2 按“切换”键，到显示PL，对应氧量指示灯亮，通入零点标气，LED窗口应显示零点标气的气浓，否则可按动“加”或“减”键调节，使显示值与零点标气浓度相同。 H.3 按“切换”键，到显示PH，对应氧量指示灯亮，通入量程标气，LED窗口应显示量程标气的气浓，否则可按动“加”或“减”键调节，使显示值与量程标气浓度相同。 I、 加热方式的调试步骤如下： I.1 仪表进入调试状态； I.2 按“切换”键，到显示PU，通过按

20、动“加”键，对0，1，2三种工作方式进行切换，按动“减”键，无效果； I.3 调校完毕后，长按“确认”键3S保存退出，仪表需断电重新上电开机，方可完成工作方式的修改。说明：1 上文操作说明中“加”键对应“”键，“减”键对应“”键； 2 仪表从升温程序跳至测量状态（或进入调试状态）后，按动“切换”键后，LED窗口显示对应参数值，不自动返回测量主界面； 3 仪表进入调试状态后，不停止升温，不停止报警，所以温度零点和量程调校前须断开加热线，否则温度调校会出现偏差；其他参数调校前，须确认温度信号线没有断开，否则会出现“E4”断偶报警； 4 仪表温度信号接反时，仪表温度显示负值，当温度大于999时，仪表

21、显示“EEE”，当温度低于-99时，仪表显示“-EE”。 5 仪表出现升温异常（E2或E3），断偶（E4），超温（E6）后，需断电重新上电开机，方可恢复正常，超温（E6）时蜂鸣器报警，其他状态蜂鸣器不报警； 6 仪表加入恢复出厂数据功能，同时按住“加”和“减”键，再上电开机，仪表闪烁显示“”，表示复位成功，断电后再开机，仪表会恢复到初始设定，用户一般不需使用。 7 P4，P5，PU，以及复位功能正常情况下用户不需要调校，若遇特殊情况，请在厂方技术人员指导下调校。7. 故障判别及排除方法7.1 在硫酸生产装置应用时故障现象、原因、排除方法详见表2。 注：表2不包括由于仪器信号故障所造成的氧量测量

22、值偏高、偏低或不稳定，其故障排除方法可参阅附录B“仪表的调试”。7.2 故障处理步骤7.2.1将氧量检测器从取样口抽出，放置于空气中，在现场与信号处理器按说明书要求正确接线，并使氧量检测器氧化锆探头升温至700。测量锆管的零电势及高温内阻，应分别小于5mV及500（出厂时，锆管零电势及高温内阻分别小于3mV及200），如能符合要求，说明氧化锆探头性能良好。7.2.2在氧量检测器“氧势”端子处卸下内部探头连线，将手动电位差计输出信号由“氧势”端子输入 ，不同的毫伏输入，信号处理器应显示不同的氧量，其关系参见附录A“氧浓度浓差电势对照表”。7.2.3确认氧化锆探头性能，氧量测量及温度控制系统均正常

23、后，重新将氧量检测器装回取样口，按表2所列现象按先后次序检查、排除。表2 故障现象、原因、排除方法现 象原 因排 除 方 法氧量偏高a.氧检测器安装法兰漏气拧紧检测器法兰b.氧检测器锆管压盖未拧紧拧紧锆管压盖c.工艺操作负压太大或取样装置前设备泄漏严重改变操作压力及堵漏d.取样点温度低，造成过滤器堵塞改变取样点位置氧量偏低a.焙烧用矿源含碳或磁性氧化铁（Fe3O4）b.焙烧炉冷却水箱漏水堵漏氧量指标不稳定或周期性波动a.原料含硫波动太大适当拌矿b.加料皮带转速不匀或空转拉紧加料皮带或检查加料电机c.工艺管道局部堵塞，系统阻力不稳定消除工艺管道堵塞现象升温过快固态继电器故障更换继电器氧检测器不能

24、升温固态继电器故障同上电炉加热丝断更换电炉蜂鸣器报警温度超过800断电检查固态继电器和电炉7.2.4 自诊断内容及故障类别符号 E0 氧量上限 E1 氧量下限 E2 温升异常（快） E3 温升异常（停） E4 断偶 E5 氧势异常（超120mv） E6 超温报警（超800）8. 仪表成套性全套仪表装箱清单：信号处理器1台氧量检测器1台检验合格证1件碳化硅过滤器（备件）1只使用说明书1本附录A 氧浓度浓差电势对照表（0.115%O2）(计算条件：参比气氧浓度为20.6%，工作温度700)。氧浓度%(V/V)0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00电势mV111.797.1488.6482.6777.9374.1170.8868.0365.6263.41氧浓度%(V/V)1.502.002.503.003.504.004.505.006.007.00电势mV54.9148.8844.2040.3837.1534