ZO系列氧化鋯氧量分析儀使用說明書

1、錄之勘阻及廣創(chuàng)作1概述12儀器丈量原理23儀器主要技術(shù)參數(shù)34儀器簡介34.1儀器組成34.2各部份簡介44.2.1探頭簡介44.2.2變送器簡介44.2.2.1基本結(jié)構(gòu)44.2.2.2基本把持54.2.2.3基本設(shè)置65儀器檢驗(yàn)66儀器裝置86.1裝置前的準(zhǔn)備86.1.1探頭裝置位置的選擇86.1.2爐體法蘭的焊接96.1.3現(xiàn)場布線96.2裝置106.2.1變送器的裝置106.2.2探頭的裝置106.3現(xiàn)場連線117儀器校準(zhǔn)117.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備117.2校準(zhǔn)方法118儀器日常維護(hù)與罕見故障排除138.1儀器日常維護(hù)138.2罕見故障的分析與排除131概述氧化皓氧分析儀主要用于測定鍋爐煙氣

2、中的氧分壓即氧氣的體積白分?jǐn)?shù)含量（簡稱氧含量或氧量），對保證鍋爐運(yùn)行平安、提高燃料燃燒效率及減少環(huán)境污染將起到重要作用.其應(yīng)用場所主要有：火電廠鍋爐；煉油廠加熱爐和輸油管道加熱爐；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)的工業(yè)鍋爐.燃料燃燒效率與空氣過剩系數(shù)密切相關(guān).在燃燒過程中，當(dāng)空氣過剩系數(shù)太小即氧量缺乏時(shí)，由于燃料未充沛燃燒而招致熱效率降低，且排出的未完全燃燒氣體也將對招致環(huán)境污染；而當(dāng)空氣過剩系數(shù)太年夜即氧量過多時(shí)，雖然能使燃料充沛燃燒，但過剩空氣帶走的熱量多，也招致熱效率降低，同時(shí)過量氧氣使煙氣中硫化物和氮氧化物含量增年夜，同樣招致環(huán)境污染.因此，通過裝置氧

3、化皓氧分析儀，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測煙氣中的氧含量，調(diào)節(jié)空氣和燃料的最佳配比，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化燃燒，在節(jié)能減排與平安環(huán)保等方面具有重要意義.中國原子能科學(xué)研究院始建于1950年，是中國核科學(xué)技術(shù)的發(fā)祥地，是以核科學(xué)為主、多學(xué)科并存的綜合性年夜型科研基地，是我國“兩彈一艇”事業(yè)的搖籃.氧化皓開發(fā)研究室是院下屆的集科研、產(chǎn)物開發(fā)和市場營銷為一體的綜合性實(shí)體，從事氧化皓測氧技術(shù)的研究已30余年，編寫了國內(nèi)本行業(yè)第一本專著：氧離子固體電解質(zhì)濃差電池與測氧技術(shù).該技術(shù)曾先后屢次榮獲國家發(fā)明獎及部科技功效獎.在這一系列科研功效的基礎(chǔ)上，勝利研制出ZO系列氧化皓氧分析儀.該產(chǎn)物曾在北京國際展覽會上獲同類產(chǎn)物最高質(zhì)量獎，并在全

4、國氧化皓氧分析儀行業(yè)質(zhì)量評比中榮獲一等獎.2001年，該產(chǎn)物通過ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證.爾后，我院開發(fā)并推出了防硫型、高溫型等多種型號的氧化皓氧分析儀，以滿足分歧用戶的需求.2儀器丈量原理ZO系列氧化皓氧分析儀是利用氧濃差電池原理來測定氣體中氧含量的電化學(xué)分析儀器.在理想狀態(tài)下,當(dāng)氧化皓元件到達(dá)工作溫度且內(nèi)外電極概況的氧含量不相等時(shí)，便構(gòu)成一個(gè)氧濃差電池，發(fā)生電池電動勢，電池電動勢與電極概況氧濃度關(guān)系符合能斯特(Nernst)方程：叫P0EIn-4FP(1)式中：E濃差電池電動勢，mV；R氣體常數(shù)，Jmol-1K_1；F法拉第常數(shù)，Cmol-1;T一絕對溫度，K;P0一參比氣體氧分壓，

5、%;P一被測氣體氧分壓，%.由丁受各種因素的影響，實(shí)際丈量其實(shí)不是在理想狀態(tài)下進(jìn)行，因此需要對(1)式進(jìn)行校正，校正后獲得新的方程：L-P°LEmkInE0P(2)本設(shè)計(jì)中P。為空氣中氧含量(21.00%)，k和E0值均可以通過校正獲得.通過測定氧化皓電池電勢信號Em，并將其輸送至變送器，變送器將根據(jù)(2)式，計(jì)算出被測氣體的氧含量P值.嚴(yán)格地說，氧化錯氧分析儀丈量的是惰性氣體中的氧含量，當(dāng)煙氣中含有可燃3性氣體時(shí)，測得的氧含量值將偏小.儀器主要技術(shù)參數(shù)丈量范圍：025.00Vol%O2；丈量精度：1級；量程選擇：010Vol%O2或020Vol%O2；工作溫度：750C±

6、5C；響應(yīng)時(shí)間：3秒（到達(dá)90%）;輸出方式：DC010mA或DC4mA20mA電流線性輸出；探頭長度：500mm1200mm;變送器箱體尺寸（高x寬X深）：墻掛式（Q型）：320mmX240mmx110mm;盤裝式（P型）：160mmx160mmX400mm;80mmX160mmX320mm（臥式）；160mmx80mmX320mm（立式）；直插式探頭裝置點(diǎn)煙氣溫度：V600C（300-500C最佳）；裝置點(diǎn)允許最年夜壓差：2KPa;環(huán)境溫度：變送器-5C55C,探頭70C；工作電源：AC220V土22V,50Hz.對分歧型號探頭,其值可能略有分歧,本文均以工作溫度為750C的ZO-12B4

7、探頭為例說明.若工作溫度分歧，將文中涉及溫度750C改為對應(yīng)工作溫度值即儀r可.器分歧型號探頭長度分歧.簡介4.1儀器組成該儀器主要由探頭和變送器兩年夜部份組成.探頭實(shí)際上是一種裝有氧化皓電池的氧傳感器，其主要作用就是輸出被測氧量所對應(yīng)的電勢信號值.變送器主要有兩年夜功能：一是穩(wěn)定控制探頭的工作溫度；二是將從探頭輸入的電勢信號值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的氧量值，并將氧量值轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電流值輸出.4.2各部份簡介4.2.1探頭簡介探頭由氧化皓元件、加熱爐、K型熱電偶、過濾器、信號引線、接線盒及不銹鋼殼體等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1探頭結(jié)構(gòu)示意圖1.過濾器2.氧化錯元件3.加熱爐4.外殼5.信號引線各主要部件

8、作用：氧化皓元件是探頭的核心部件，由其發(fā)生電勢信號；加熱爐將氧化皓元件加熱到設(shè)定的工作溫度；熱電偶作為溫度傳感器，用來丈量加熱爐的溫度；信號引線將氧化皓元件所發(fā)生的電勢信號輸送到變送器.4.2.2變送器簡介4.2.2.1基本結(jié)構(gòu)變送器主要由主電路板、把持顯示面板、接線端子和機(jī)箱等組成.主電路由氧濃差電勢信號放年夜器、熱電偶電勢信號放年夜器、電源單位、中央處置單位、溫控單位、顯示單位及輸出單位等部份組成.圖2變送器電路原理框圖從圖2可見，探頭發(fā)生的氧濃差電勢信號、熱電偶電勢信號經(jīng)分別放年夜后由多路選擇開關(guān)將其輸入A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由CPU根據(jù)能斯特方程計(jì)算出氧量值，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、光電

9、隔離及V/I轉(zhuǎn)換，最后獲得DC010mA或DC4mA20mA的電流信號輸出4.2.2.2基本把持變送器的基本把持都在把持顯示面板上完成.變送器把持顯示面板如圖3所示.氧化皓氧分析儀ZirconiaOxygenAnalyzerTest-%omVC-cal匚'口C'口"口，匚g項(xiàng)號EmTmp空氣校準(zhǔn)aircalib標(biāo)氣校準(zhǔn)stangascalibTestCal各部份功能：中央為LED數(shù)碼顯示管（以下簡稱LED）,顯示相關(guān)的參數(shù)值.左側(cè)為參數(shù)顯示狀態(tài)指示燈，LED顯示的數(shù)值為指示燈亮者所對應(yīng)的參數(shù)值.右側(cè)分別為空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn)電位圖3變送器把持顯示面板圖器，用來校準(zhǔn)儀器，

10、以提高丈量精度下方為把持按鈕，由其決定LED顯示內(nèi)容.具體把持：將變送器電源開關(guān)撥至“開”后，探頭加熱爐開始升溫，指示燈亮，LED顯示探頭加熱爐溫度值.當(dāng)加熱爐溫度到達(dá)600C時(shí)，“。2”指示燈亮，變送器電路將自動運(yùn)算并顯示測得的氧量值.爾后，LED顯示內(nèi)容由把持按鈕決定.如：當(dāng)按住叵小，“。2”指示燈亮，LED顯示自檢氧量值；當(dāng)按住叵也，“mV”指示燈亮，LED顯示電池電勢信號值；當(dāng)按住艷而|，校準(zhǔn)儀器；校準(zhǔn)以后按下乂量，LED顯示被測氧量值，儀器進(jìn)入丈量狀態(tài)儀器校準(zhǔn)的具體把持詳見第7章“儀器校準(zhǔn)”部份如果裝置的是新探頭，開機(jī)后可能呈現(xiàn)“mV”指示燈亮、LED顯示為指示燈亮，LED顯示加熱爐

11、溫度值；當(dāng)按下林按時(shí)|，“cal”指示燈亮，此時(shí)可以4.2.2.3“HHHH”并閃爍的現(xiàn)象，這是由于新探頭內(nèi)保溫資料含水分過多造成氧電勢基本信號過年夜而超越量程，一般情況下，開機(jī)后1小時(shí)左右儀器將正常工作.設(shè)置自檢功能是為診斷變送器運(yùn)算電路是否正常而設(shè)置的，其自檢氧量值不代表量探頭所測氧量值.程設(shè)置：變送器主電路板上設(shè)置了量程轉(zhuǎn)換跳線開關(guān).當(dāng)把跳線插在左邊兩個(gè)并排的引腳上即靠近電路板S1位置時(shí)，選擇氧量量程為020%，此時(shí)電流輸出值DC010mA或DC4mA20mA都是分別與該量程對應(yīng)的值；當(dāng)把跳線插在右邊兩個(gè)并排的引腳上即遠(yuǎn)離S1位置時(shí)，選擇氧量量程為010%，此時(shí)電流輸出值DC010mA或

12、DC4mA20mA都是分別與該量程對應(yīng)的值.初始量程設(shè)置為020%,如需010%量程，將跳線插在右邊兩個(gè)引腳上即可.電流輸出設(shè)置：變送器設(shè)有兩檔電流輸出：DC010mA和DC4mA20mA.初始電流設(shè)置為DC4mA20mA信號輸出，如用戶需要DC010mA信號輸出，需在定貨時(shí)注明.5儀器檢驗(yàn)儀器在發(fā)貨前已經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，并附合格證，但運(yùn)輸過程中可能因碰撞使其損壞.因此，用戶在使用儀器前，應(yīng)先進(jìn)行開箱檢驗(yàn)，判斷儀器正常后方可上爐裝置.具體把持步伐如下：(1) 翻開探頭接線盒，用萬用表分別丈量加熱爐及熱電偶兩真?zhèn)€電阻值，判斷在運(yùn)輸中有無造成斷線或接觸不良現(xiàn)象.判斷無故障后，用符合要求的三組導(dǎo)線

13、(參考節(jié))分別將探頭“加熱爐”、“熱電偶”和“信號”接線端子與變送器對應(yīng)接線端連接好(參考圖4、圖5).(2) 將外接電源接在變送器“AC220V”端子上.(3) 接通電源，加熱爐開始升溫，當(dāng)?shù)竭_(dá)600C后，儀器自動轉(zhuǎn)為氧量值顯示按住把持面板上的叵|，若顯示為“土”，說明變送器氧量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)正常.量程轉(zhuǎn)換只影響對應(yīng)電流輸出值，而與變送器自己的氧量值顯示無關(guān).(5對ZO12B型探頭，加熱爐阻值一般為150Q+20Q，熱電偶阻值一般為Q±Q.)穩(wěn)定對分歧型號產(chǎn)物，其值略有分歧.ej詳見“4.2.2.2基本把持”部份.一段時(shí)間后，丈量探頭信號線兩真?zhèn)€電阻及電勢值，若電阻小丁1KQ、電勢絕對值

14、逐漸減小且穩(wěn)定后小丁10mV,標(biāo)明探頭完好，可以進(jìn)行現(xiàn)場裝置圖4墻掛式變送器與探頭接線圖©1函加熱爐熱電偶信號圖5盤裝式變送器與探頭接線圖6儀器裝置6.1裝置前的準(zhǔn)備6.1.1探頭裝置位置的選擇正確選擇探頭裝置點(diǎn)，對提高丈量準(zhǔn)確性和延長探頭使用壽命有著重要意義選擇裝置點(diǎn)的原則：裝置點(diǎn)的煙氣溫度不宜過高，否則會縮短探頭的使用壽命，推薦裝置點(diǎn)最佳煙氣溫度在300C500C范圍內(nèi)；裝置點(diǎn)應(yīng)選在煙氣流動性好的位置，切忌裝置在爐內(nèi)側(cè)、死角、渦流或縮口處.因?yàn)闋t內(nèi)側(cè)和死角處氧量變動響應(yīng)滯緩，渦流處氧量擺蕩年夜，而縮口處沖洗年夜易灰堵；裝置點(diǎn)處應(yīng)有把持平臺，有利丁探頭的裝置、校準(zhǔn)和維護(hù)；裝置點(diǎn)負(fù)壓

15、不能過年夜，一般應(yīng)2KPa,以免發(fā)生丈量偏差；裝置點(diǎn)附近應(yīng)絕對密封，不應(yīng)呈現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，否則會使氧量丈量值偏高；探頭裝置位置應(yīng)符合鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn).對電廠鍋爐和工業(yè)爐來說，推薦裝置點(diǎn)如圖6所示.旁路煙道裝置圖如圖7所示.過熱器再熱器推薦安裝選點(diǎn)區(qū)域省煤器空氣預(yù)熱器除塵器圖7旁路煙道裝置圖圖6電廠鍋爐和工業(yè)爐推薦裝置點(diǎn)6.1.2爐體法蘭的焊接ZO系列氧化皓氧分析儀的爐體法蘭年夜小相同，但長度分歧.爐體法蘭結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示.為了保證爐體法蘭在焊接后有良好的密封性，用戶需自備一段長度即是爐壁厚的中102mmX5mm的爐墻管和一塊約5mm厚的方形鋼板（年夜小視現(xiàn)場情況而定）.在方板中心開一個(gè)圖8爐體法蘭

16、中90mm的圓孔，將爐體法蘭焊在該孔中,方板再與爐墻管焊接在一起（參考圖9）.爐墻圖9爐體法蘭的焊接6.1.3現(xiàn)場布線變送器與探頭之間用3組導(dǎo)線連接，分別為:氧電勢信號線：22,雙芯金屆屏蔽電纜;熱電偶線:銳銘-銳硅賠償導(dǎo)線；加熱爐線:普通電纜.6.2裝置22,雙芯22,雙芯6.2.1變送器的裝置墻掛式即（Q）型變送器是靠四個(gè)M6X20的螺栓（用戶自備）裝置在現(xiàn)場的合適位置（圖10）.盤裝式即（P）型變送器有三種，均裝置在儀表盤上，其開孔尺寸（高X寬）分別為153mmx153mm、76mmx153mm（臥式）和153mmX76mm（立式）.6.2.2探頭的裝置探頭可在停爐狀態(tài)下裝置，也可以在開

17、爐狀態(tài)下裝置，其安圖10墻掛式變送器裝置圖裝示意圖如圖11所示.由圖可見，裝置時(shí)將探頭用4個(gè)螺栓固定在爐體法蘭上即可探頭法蘭標(biāo)準(zhǔn)尺寸如圖12所示.圖11探頭裝置示意圖圖12探頭法蘭尺寸圖Z_Q型變送器裝置點(diǎn)環(huán)境溫度為一5C55C，并注意防水、防塵.頭裝置把持十分簡單，但要注意以下環(huán)節(jié)：探頭內(nèi)的核心部件為陶瓷易碎品，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕拿輕放，防止劇烈振動，以免損壞；若在開爐狀態(tài)下裝置，應(yīng)將探頭在拔出爐內(nèi)1/3長度時(shí)，停留23分鐘，再緩緩拔出，以防驟熱損壞氧化皓元件；探頭過濾器的金屆面必需對著煙氣流向，以防過濾器陶瓷因受沖洗而被損壞；兩法蘭之間應(yīng)放置石棉墊圈，并擰緊4個(gè)螺栓，以防漏氣.6.3現(xiàn)場連線待變送

18、器和探頭分別裝置完畢后，按要求用三組導(dǎo)線將變送器與探頭相連.7儀器校準(zhǔn)7.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備確認(rèn)儀器連線準(zhǔn)確無誤后，翻開變送器電源開關(guān)，探頭加熱爐開始升溫，此時(shí)變送器LED顯示其溫度值.當(dāng)溫度到達(dá)600C時(shí)，變送器自動顯示氧量值.當(dāng)溫度到達(dá)750C并穩(wěn)定后，儀器進(jìn)入丈量狀態(tài).雖然儀器進(jìn)入丈量狀態(tài)，但在運(yùn)行前期丈量值可能有較年夜偏差或擺蕩，這屆丁正常情況.一般探頭年夜約需要運(yùn)行24小時(shí)后，顯示值才華趨丁平穩(wěn)，雖然此時(shí)指示正常，但丈量結(jié)果其實(shí)紛歧定十分準(zhǔn)確，應(yīng)該進(jìn)行校準(zhǔn)工作.7.2校準(zhǔn)方法本儀器采納兩點(diǎn)校準(zhǔn)法，即空氣校準(zhǔn)和標(biāo)氣校準(zhǔn).第一步為空氣校準(zhǔn)，把持步伐如下：(1) 將探頭“標(biāo)氣入口”翻開，使空氣

19、自動進(jìn)入探頭；(2) 待顯示穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)變送器把持顯示面板上“空氣校準(zhǔn)”電位器，使顯示為“土”.華詳見“4.2.2.2基本把持”部份二步為標(biāo)氣校準(zhǔn)，把持步伐如下:(D將標(biāo)氣校準(zhǔn)裝置按圖13所示與氣瓶連接好;(2)確認(rèn)減壓閥處丁關(guān)閉狀態(tài)后，翻開氣瓶閥;(3)緩緩翻開減壓閥，將標(biāo)氣流量調(diào)節(jié)為300ml/min500ml/min；(4)將連接軟管與探頭“標(biāo)氣入口”相連,將標(biāo)氣通入探頭,此過程應(yīng)保證不漏氣;(5)通氣約1分鐘后,調(diào)節(jié)變送器面板上“標(biāo)氣校準(zhǔn)”電位器，將氧量顯示值調(diào)為標(biāo)準(zhǔn)氣體氧量值即可.圖13儀器校準(zhǔn)示意圖應(yīng)先進(jìn)行空氣校準(zhǔn)，再進(jìn)行標(biāo)氣校準(zhǔn).應(yīng)先調(diào)好標(biāo)氣流量，再將連接軟管與探頭“標(biāo)氣入口”相連，否則可能因氣體流量過年夜而招致氧化錯元件破裂校準(zhǔn)過程中,應(yīng)保證不漏氣,以免影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性.校準(zhǔn)完畢時(shí)，一定要先從“標(biāo)氣入口”拔下連接軟管，再關(guān)閉減壓閥和氣瓶閥.校準(zhǔn)完畢后，應(yīng)擰緊“標(biāo)氣入口”螺帽，否則空氣進(jìn)入將使氧量丈量值偏年護(hù)與罕見故障排除8.1儀器日常維護(hù)儀器日常維護(hù)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：變送器在發(fā)貨前已調(diào)試好，用戶不應(yīng)調(diào)節(jié)其內(nèi)部電位器，以免影響丈量線性及精度；探頭裝置24小時(shí)以后應(yīng)校準(zhǔn)，以后可根據(jù)實(shí)際情況用標(biāo)氣校準(zhǔn)；儀器裝置后，應(yīng)在開爐前送電，停爐后不應(yīng)斷電.A|探頭氧化錯元件為陶瓷產(chǎn)物，高溫時(shí)遇