PC-ZO-5-G壁掛式氧化鋯分析儀轉(zhuǎn)換器

PC-ZO-5-G壁掛式氧化鋯分析儀轉(zhuǎn)換器

工作原理

　　氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測器)、氧分析儀(又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀)以及它們之間的連接電纜等組成。

　　主要原理

　　氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢來測定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個(gè)探頭的頂端。

　　氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(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，在一定高溫下，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)+4e-→2O-2

　　氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng):

　　2O-2 →O(P0)+4e-

　　由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢信號(hào)E,該電勢信號(hào)符合"能斯特"方程:

　　E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

　　式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管溫度(K), P0是空氣氧含量(20.6%O2), P 是煙氣含量。由(1) 式可見，在一定的高溫條件下(一般)600℃)，一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)， 其輸出電勢E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢為理論值和本底電勢的和，我們稱為無濃差條件下鋯管輸出的電勢值為本底電勢或稱為零位電勢， 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值， 并且隨鋯管使用期延長而變化。 因此， 如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。

氧化鋯氧分析儀主要用于測定爐窯煙氣中的氧含量，應(yīng)用場所主要有：

    （1）火電廠鍋爐；

    （2）煉油廠加熱爐和鍋爐，輸油管道加熱爐；

    （3）冶煉廠加熱爐和均熱爐；

    （4）化工、輕紡、食品加工、制藥、水泥和采暖等企業(yè)工業(yè)鍋爐。

    在爐窯燃燒過程中，當(dāng)空氣過剩系數(shù)過小，即氧量不足時(shí)，由于燃燒而導(dǎo)致熱效率降低和冒黑煙；當(dāng)氧量過大時(shí)，SO2和NOX量增加，將導(dǎo)致環(huán)境污染，同時(shí)因過量空氣帶走熱量，使熱效率降低。因此，只有利用氧化鋯氧分析儀來控制佳空/燃比，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒，才能得到佳的熱效率和減少對(duì)環(huán)境的污染。據(jù)實(shí)際估算，一臺(tái)670t/h鍋爐，裝上2至4臺(tái)氧化鋯氧分析儀后，將煙氣氧量由6%降到4%，年節(jié)煤效益為50萬元以上，如果實(shí)現(xiàn)熱控自動(dòng)化，其節(jié)能效果更佳。

二、主要技術(shù)參數(shù)

（1）測量范圍：0~20.6Vol%O2

（2）測量精度：±1.0%（滿度）

（3）響應(yīng)時(shí)間：<3秒（達(dá)到90%指標(biāo)）

（4）輸出方式：DC：0~10mA；DC：4~20mA兩路線性輸出

（5）負(fù)載能力： 800Ω（0～10mA）

                                  400Ω（4～20mA）

（6）安裝點(diǎn)允許壓差：<1000Pa

（7）變送器外型尺寸 P型：160×160×320mm（開孔153×153mm）

                        160×80×270mm（開孔153×78mm）

                   Q型：240×330×110mm

（8）環(huán)境溫度： 變送器：-5~55℃

               探頭：-10~70℃

（9）電源：AC：220V±10%，50Hz

（10）防護(hù)等級(jí)：高于IP65標(biāo)準(zhǔn)

（11）質(zhì)量保證期：探頭：1年；變送器2年