一、概述:
氧化鋯氧量分析儀,ZRO-Ⅱ系列氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器,其的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi),位于整個(gè)探頭的。
氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴,因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體。因其這一特性,在高溫下,當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí),它便是一個(gè)典型的氧濃差電池,在此電池中,空氣是參比氣,它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中,空氣流經(jīng)外電極,煙氣流經(jīng)內(nèi)電極,當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0(20.6%O2)時(shí),空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子,發(fā)生如下電極反應(yīng):
O(P0)
二、參數(shù):
ZrO2-II型直插式微機(jī)化氧量自動(dòng)分析儀是在總結(jié)氧化鋯氧量分析儀研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后,氧量分析儀,適用于工業(yè)鍋爐、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量。它的主要特點(diǎn)是氧量檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及鉑電極的化學(xué)配方、制作工藝充分考慮了被測(cè)爐氣組分復(fù)雜這一特點(diǎn),可檢測(cè)器在水平直插條件下應(yīng)用時(shí)具體足夠長(zhǎng)的。而其信號(hào)轉(zhuǎn)換部分以單片微處理器為,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)儀表大部分功能,硬件配置重點(diǎn)強(qiáng)化儀表的抗干擾措施。
氧化鋯分析儀從氧量測(cè)量性入手,延長(zhǎng)氧量檢測(cè)器的持續(xù)使用,并使儀表具備與檢測(cè)器要求相適應(yīng)的自診斷功能及抗干擾能力。 儀表在完善氧化鋯頭金屬化工藝及儀表信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)化等方面較大改進(jìn),具體內(nèi)容如下:
(1)多孔性鉑電極的化學(xué)配方及制作工藝可氧量檢測(cè)器氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用。
(2)儀表具有多種線性量程選擇。
(3)儀表溫度控制系統(tǒng)所給出的升溫曲線能氧化鋯材料對(duì)升溫速度的要求。
(4)儀表信號(hào)具有自診斷功能。
1、工作原理
氧化鋯分析儀依據(jù)濃差電池原理構(gòu)成,和其他電池一樣,它具有兩個(gè)半電池,而在兩電極之間,用固體電介質(zhì)氧化鋯聯(lián)結(jié)。
在高溫下,當(dāng)氧化鋯兩側(cè)有氧濃差時(shí),就形成了氧濃差電池,電池電動(dòng)勢(shì)的大小可依據(jù)Nernst公式計(jì)算,即:
式中:E-濃差電池輸出,mV; n-電子轉(zhuǎn)移數(shù),在此為4;
R-理想氣體常數(shù),9.314 WS/mol; F-法拉第常數(shù),96500 C;
T-溫度,K; P"Q-高濃度側(cè)氧分壓; P’Q-低濃度側(cè)氧分壓。
當(dāng)電池工作溫度固定于700℃時(shí),上式為:
由上式可知,在溫度700℃時(shí),當(dāng)固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓為空氣(20.6%)時(shí),由濃差電池輸出電動(dòng)勢(shì)E,就可以計(jì)算出固體電介質(zhì)一側(cè)氧分壓,這就是氧化鋯氧量自動(dòng)分析儀的測(cè)氧原理。
2.主要參數(shù)
2.1 測(cè)量范圍
顯示:0~25.0%?:(三位數(shù)字顯示)
模擬量輸出(線性):0~5.00%?,0~10.0%?,0~25.0%?
2.2 測(cè)量精度:3%
2.3 響應(yīng)時(shí)間:≤5S(90%測(cè)量值)
2.4 溫度精度:700±1℃
2.5 顯示內(nèi)容:氧濃()、氧勢(shì)(mV)、爐溫(℃)、加熱電壓(V)、量程上、下限()、報(bào)警上、下限()
2.6 鍵盤設(shè)定:報(bào)警上、下限設(shè)定,探頭零電勢(shì)校正
2.7 自診斷內(nèi)容及故障類別符號(hào):
E-0 氧量上限 E-1 氧量下限 E-2 溫度異常(高)
E-3 溫度異常(低) E-4 溫度異常(快) E-5 溫度異常(停)
E-6 氧勢(shì)異常 E-7 斷偶
2.8 輸出:0-10mA 或 4-20mA
2.9 負(fù)載電阻:0-1.6kΩ(0-10mA輸出),0-800Ω(4-20mA輸出)
2.10 檢測(cè)器長(zhǎng)度為0.2m、0.4m、0.8m、1.0m、1.2m。
3 使用條件
3.1 信號(hào)轉(zhuǎn)換器的使用條件
3.1.1 儀器安裝環(huán)境應(yīng)無(wú)易燃、易爆和強(qiáng)腐蝕性氣體,并要求通風(fēng)良好。
3.1.2 工作環(huán)境溫度:0-50℃
3.1.3 工作環(huán)境溫度:≤90%
3.1.4 供電電壓:220V.AC±10%Hz
3.1.5 功率消耗:150W
3.2 氧量檢測(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)按裝條件
檢測(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)按裝場(chǎng)所下列條件:
3.2.1 避開(kāi)震動(dòng)場(chǎng)合;
3.2.2 要有足夠的工作空間。
3.2.3 煙氣溫度和壓力要在儀器規(guī)定范圍內(nèi)。(煙氣溫度<650℃)
4 儀器的組成
整套儀器由氧量檢測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器及有關(guān)附件組成。
4.1 氧量檢測(cè)器
氧化鋯分析儀氧量檢測(cè)器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測(cè)溫?zé)犭娕?、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個(gè)裝置采用全封閉型結(jié)構(gòu),以增加整個(gè)裝置的密封性能,使用。
氧化鋯管是該檢測(cè)器的,由它產(chǎn)生氧濃差電勢(shì)信號(hào),使用時(shí)應(yīng)注意避免劇烈震動(dòng),以免損壞。
檢測(cè)器內(nèi)加熱電爐的作用是提供氧化鋯元件正常工作所需的溫度,為延長(zhǎng)加熱電爐的,在工藝上做了的處理。由于檢測(cè)器本身帶有加熱裝置,因而在低于600℃的環(huán)境中仍能正常工作。