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常规氧化锆氧量分析仪说明书

 

   氧化锆氧量分析仪是近几十年发展起来的新型测氧器,因其具有结构简单、维护方便、反应速度快、测量范围广等特点,而广泛应用于电力、冶金、供暖、建材、电子等部门,分析各种工业锅炉及窑炉中烟气的氧含量,提高燃烧效率,节约能源,减少环境污染。

   氧化锆氧量分析仪由转换器和检测器(俗称氧探头)组成,在检测器的核心元件氧化锆浓差电池上,采用了纳米材料和先进的生产工艺,在电极涂层上添加抑制电极老化的添加剂。大大提高了氧化锆测量探头的精度和使用寿命。检测器采用直插式探头结构,不需取样系统,能及时反映锅炉内燃烧状况,如与自控装置配合使用,可有效地控制燃烧状况。转换器采用单片机智能化设计,汉字液晶显示,使数据显示、功能控制更具有人性化;可与各类型DCS数据接入设备连接。使仪表的操作变的简单,容易掌握。具有以下特点:

1. 通用性较强,可以直接替换其它厂家氧量分析仪。

   2. 大屏幕蓝底白字LCD显示。

3. 全中文操作菜单(出口产品可以提供英文菜单)。

4. 氧量量程0.01-25.00%内自由设定(zui低量程0-5%)。

   5. 温度采用PID控温,恒温点700℃和750℃(可现场选择)。

6. 可设置氧量上、下限报警指示,温度上、下限报警指示。

7. 本底电势一键校正。

8. 可用标准气在线校准。

9.  4-20mA标准电流输出与主电路光电隔离,可直接远传进入DCS系统。

 10. 多种故障信息提示。

二、工作原理

    氧化锆是一种高温电解质浓差电池,在数百摄氏度的高温环境下,具有能产生氧离子迁移的导电性能,由于被测气体(烟气或其它气体)与参比气体(空气或其它气体)在氧化锆两侧铂电极的氧分压不同,在两极间有一定数量的氧离子迁移而产生了氧浓差电势,其电势值与氧浓度的关系,可以用能斯特(Nernst)公式来表示:

      E=RT/4F×LnP1/P2

式中:E—氧浓差电势(V)

      R—理想气体常数(8.314J/moLK)

      T—绝对温度值(K)

      F—法拉第常数(96500c/moL)

      P1—参比气体分压(空气)

      P2—被测气体分压

    变送器把所测量出的数据,经单片机计算转换,将氧含量在液晶屏上显示出来,同时转换成电流信号供计算机或计录仪使用。

    700℃和750℃时氧浓度与氧浓差电势关系见附表.

三、 技术指标

? 量程: 0.01~25.00%O2(量程从5.00%-25.00%内自由设置)

     输出信号: 4 ~20mA 负载电阻≤500Ω 隔离

     重复性:   满量程的±0.5%

     基本误差: ≤±1%(满量程)

     稳定性:   ≤±1%(仪器连续检定4h)

     响应时间: 当标准气体从检测器入口引入时计,5秒内达到90%的响应

     环境温度: 检测器 -10℃~80℃   转换器 0℃~40℃

     电源及功耗:电源220±10%VAC,功耗zui大为150W

?   样气温度:   ≤700℃(700℃以上协商供货)

  样气压力范围:±10KPa

?  检测器长度:  0.4m;0.8m;1.0m;1.2m;(其他长度可根据用户要求生产)

四、 检测器的构造

     检测器由防尘装置、氧化锆管、加热炉、热电偶、气体导管、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。对高粉尘的检测环境,为达到更好的过滤效果,加装了多孔陶瓷过滤器。

    检测器内的氧化锆管是核心元件 ,属陶瓷易碎品,运输和安装使用过程中应避免剧烈震动,以免损坏。检测器内加热炉的作用是提供氧化锆元件正常工作所需的温度,为延长加热炉的寿命,在工艺上作了特殊的处理。因检测器本身带有加热装置,从而在低于700℃的环境中能正常工作。

  检测器的外形和尺寸见下图:

 

五、 检测器的现场安装条件

  5.1氧量检测器的现场安装条件

?避开震动场合;

?环境温度要在仪器规定范围内;

?接线盒要避开高辐射热源;

?尽可能避开腐蚀性气体;

?要有足够的工作空间;

5.2  取样点的位置选择

?取出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。为避免SO2 的冷凝,取样点气体温度应高于300℃,其范围为300—600℃ 。 取样点的温度、压力、流量等参数不应变化太大。

?取样探头的长度应达到烟道直径的1/3。

?切忌在管道、烟道底部开口取样。

?取样点的附近炉堂、烟道应无泄漏,否则将造成测量误差。

?要选择在易于维护、检修的地方。

5.3 氧量检测器的安装

   预先加工好带法兰的设备短接管,孔径为Φ76,长度约为400mm。按要求选好取样位置(炉壁或管道),开一个Φ76 的孔,将短接水平焊接到炉壁上,焊接时要保证焊接处不漏气。把检测器插入短接管中,接管法兰与检测器法兰之间垫上2—4mm 厚的石棉垫,旋紧4 个螺栓,使其不漏气即可。

  ※注意: 新建炉膛或烟道要等几次烘炉干燥后再安装氧探头,否则,过于潮湿的烟气可能降低新探头使用寿命。

   由于探头的参比气是靠空气自然对流提供的,探头必须水平安装, 参比气和标准气接口相应朝下.探头端部防护套管的缺口位置(可调整方向)也应垂直向下,以防积灰.

六、 转换器安装尺寸

?盘装横式表:外形尺寸160*80mm*250mm,开孔尺寸152*76mm  

?盘装竖式表:外形尺寸80*160mm*250mm,开孔尺寸76*152mm  

?盘装方式表:外形尺寸160*160*150mm,开孔尺寸152*152mm

?盘装方式表:外形尺寸144*144*150mm,开孔尺寸138*138mm

?墙挂式表:  外形尺寸260*200*100mm

七、 仪器接线示意图:

 

7.1.锆头信号引线用RVVP2×1.0带屏蔽二芯电缆线

7.2.热电偶选用K分度号KX-G型2×1.0带屏蔽二芯补偿导线

7.3.加热器选用RVV2×1.5二芯电缆线

※注意:锆头信号线、电偶导线要与加热器线分开走线。 

八、 操作说明

8.1 开机

打开电源,二十分钟后仪器显示如下:

当温度达到700℃后,仪器稳定一小时以上进行下列设置:

8.2参数设置与校正:

8.2.1 本底自动校正:

将标气入口的密封螺钉拧下,通入空气(流量≤50ml/min),或将氧探头直截放在空气中,待数据稳定后按 “设置”键进入主菜单,按“向上 ” “向下 ”键将光标选中“氧量参数校正”菜单, 按 “确认”键进入校正子菜单,按“向上 ” “向下”键将光标选中“本底自动校正”菜单,按 “确认”键,本底自动校正后,按 “返回”键返回测量状态。氧量显示20.6左右即可。 再将标气入口的密封螺钉拧上。※注意:此步骤在每次更换探头或变送器时,必须进行本底校正。

8.2.2 标气自动校正:

    将标气入口的密封螺钉拧下,通入标准气(一般选用5%左右的氮中氧,流≤50ml/min),待数据稳定后,按 “设置”键进入主菜单,按“向上 ” “向下”键将光标选中“氧量参数校正”菜单, 按 “确认”键进入校正子菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“标气自动校正”菜单,按 “确认”键进入校正进入校正页面,按“向上” “向下”键将数据修正到和标准气值相同,按 “确认”键完成标气校正。按 “返回”键返回测量状态。再将标气入口的密封螺钉拧上。

8.2.3 氧量上限报警值:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“氧量上限报警值”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整氧量上限数据,按 “确认”键完成调整,按 “返回”键返回测量状态。

8.2.4 氧量下限报警值:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“氧量下限报警值”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整氧量下限数据,按 “确认”键完成调整,按 “返回”键返回测量状态。

8.2.5 温度上限报警值:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“温度上限报警值”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整温度上限数据,按 “确认”键完成调整,按 “返回”键返回测量状态。

8.2.6 温度下限报警值:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“温度下限报警值”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整温度下限数据,按 “确认”键完成调整,按 “返回”键返回测量状态。

8.2.7 氧量量程设置:

按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“氧量量程设置”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整氧量量程数据(量程从5%-25%内自由设定),按 “确认”键完成调整,按 “返回键返回测量状态。4-20mA电流输出将自动和量程对应。※注意:出厂量程一般默认设置为0-25%。

8.2.8 恒温温度设置:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“恒温温度设置”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键调整恒温温度值(恒温点700℃和750℃两档选择),按 “确认”键完成,按 “返回”键返回测量状态。※注意:出厂恒温点一般默认设置为700℃。

8.2.9 温度报警控制:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“温度报警控制”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键选择报警“开”或“关”,按 “确认”键完成,按 “返回”键返回测量状态。

8.2.10氧量报警控制:

    按 “设置”键进入主菜单,按“向上” “向下”键将光标选中“氧量报警控制”菜单, 按 “确认”键进入调整页面,按“向上” “向下”键选择报警“开”或“关”,按 “确认”键完成,按 “返回”键返回测量状态。

九、贮存

    仪器在仓库存放时,应包装完好,存放温度为0~40℃,相对湿度不大于85%,没有强腐蚀性气体。

十、仪器的成套及附件

    氧量分析仪一套(转换器、检测器各一台,也可以单独购买)

    使用说明书 一本

    出厂合格证 一份

附录一   氧量电流对照表

量程20.6%

量程25.0%

量程20.6%

量程25.0%

氧含量

电流mA

氧含量

电流mA

氧含量

电流mA

氧含量

电流mA

0.1

4.08

0.1

4.06

9

10.99

9

9.76

1

4.78

1

4.64

9.5

11.38

9.5

10.08

2

5.55

1.5

4.96

10

11.77

10

10.40

2

5.55

2

5.28

11

12.54

11

11.04

2.5

12.37

2.5

12.62

12

13.32

12

11.68

3

6.33

3

5.92

13

14.10

13

12.32

3.5

6.72

3.5

6.24

14

14.87

14

12.96

4

12.54

4

13.30

15

15.65

15

13.60

4.5

7.50

4.5

6.88

16

16.43

16

14.24

5

7.88

5

7.20

17

17.20

17

14.88

5.5

8.27

5.5

7.52

18

17.98

18

15.52

6

8.66

6

7.84

19

18.76

19

16.16

6.5

9.05

6.5

8.16

20

19.53

20

16.80

7

9.44

7

8.48

20.6

20.00

20.6

17.18

8

10.21

8

9.12

22

 

22

18.08

8.5

10.60

8.5

9.44

23

 

23

18.72

9

10.99

9

9.76

24

 

24

19.36

 

 

 

 

25

 

25

20

附录二  氧量--氧电势对照表(参比气氧浓度20.6%,工作温度700℃或750℃)

温度(℃)

 氧量%

  氧电势 E(mv)

温度(℃)

 氧量%

  氧电势 E(mv)

700

0.5

77.94

750

0.5

81.95

700

1

63.41

750

1

66.67

700

1.5

54.91

750

1.5

57.73

700

2

48.88

750

2

51.39

700

2.5

44.21

750

2.5

46.48

700

3

40.38

750

3

42.46

700

3.5

37.15

750

3.5

39.06

700

4

34.35

750

4

36.12

700

4.5

31.89

750

4.5

33.52

700

5

29.68

750

5

31.20

700

5.5

27.68

750

5.5

29.10

700

6

25.86

750

6

27.18

700

6.5

24.18

750

6.5

25.42

700

7

22.62

750

7

23.79

700

7.5

21.18

750

7.5

22.27

700

8

19.83

750

8

20.84

700

8.5

18.55

750

8.5

19.51

700

9

17.36

750

9

18.25

700

9.5

16.22

750

9.5

17.06

700

10

15.15

750

10

15.93

700

10.5

14.13

750

10.5

14.85

700

11

13.15

750

11

13.83

700

11.5

12.22

750

11.5

12.85

700

12

11.33

750

12

11.91

700

12.5

10.47

750

12.5

11.01

700

13

9.65

750

13

10.14

700

13.5

8.86

750

13.5

9.31

700

14

8.10

750

14

8.51

700

14.5

7.36

750

14.5

7.74

700

15

6.65

750

15

6.99

700

15.5

5.96

750

15.5

6.27

700

16

5.30

750

16

5.57

700

16.5

4.65

750

16.5

4.89

700

17

4.03

750

17

4.23

700

17.5

3.42

750

17.5

3.59

700

18

2.83

750

18

2.97

700

18.5

2.25

750

18.5

2.37

700

19

1.69

750

19

1.78

700

19.5

1.15

750

19.5

1.21

700

20.6

0.00

750

20.6

0.00

附录B:高温型检测器的原理及系统组成

   高温型检测点的气体温度可达0-1400℃,高温型是采取抽气或正压自喷的方式,将炉气引入减温器装置内,经扩容、减压、降温后使其实际温度降至600℃以下,从而实现对高温气体的检测。

高温型检测器的原理图

炉体法兰安装孔中心孔距100mm

由于高温型检测器的特殊结构,在安装时请注意以下几方面:

当待测气体温度在800℃以上时,高温型检测器的取样管应呈垂直形式安装,以防高温取样管因自重产生弯曲变形。

2 如果炉气压力为负压或为忽正忽负时,应选用负压型高温型检测器。以50-100Kpa压力的压缩风接入抽气系统,调节控制阀,将被测气体抽入采样装置中。

3如果炉气压力为正压时,应选用正压型高温型检测器。利用正压自喷使待测气体进入采样装置,并通过调节阀控制喷出气体的压力保持在微正压状态(50Kpa以下)。

4 如果减温器内温度过低(<150℃时),由于硫化物结露会造成喷射泵堵塞,应采用保温材料将减温器进行保温。必要时,可将压缩风金属管道铺在炉体高温处,加盖保温材料,使压缩风加热到>150℃再接入喷射泵,只要样气出口的气体温度>150℃喷射泵就不会堵塞。

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