MKZO氧化鋯氧傳感器
產(chǎn)品簡介：
MKZO氧化鋯氧傳感器，系直插加熱式，全不銹鋼結構. 具有靈敏度高、響應速度快、穩(wěn)定性好等特點。它不僅可測量鍋爐燃燒過程中殘余氧量，而且還可用于熱力學的研究，氣體制造廠氧含量的連續(xù)監(jiān)測、均熱爐燃燒過程的控制、化工廠等生產(chǎn)過程中氧量的控制分析等。它在減少環(huán)境污染、節(jié)能提高燃燒效率方面起著積極的作用，還作為工程管理和質(zhì)量控制的重要手段，在電力、石化、冶金、化肥等生活鍋爐工業(yè)領域得到廣泛應用。
規(guī)格參數(shù)：
常用規(guī)格：L=200mm、400mm、800mm 、1000mm 、1200mm或其它規(guī)格（訂貨時請確認）量程：0～20.6％O2；儀表精度： ≤0.5%F.S； 使用溫度：0～700℃（低溫型）800～1300℃（高溫型）；
本底修正：-100mV～+100mV；
輸出信號：0-10mADC或4-20mADC ；儀表電源：85～264VAC50Hz；輸出電源：40～50V；
檢測器加熱爐升溫時間：約20min；介質(zhì)氣氛：為保證鉑電極不在還原氣氛中受到毒化，介質(zhì)必須是氧化性氣氛；鋯管壽命：在整個時間內(nèi)均為氧化條件的氣氛中，典型壽命二年；
外形結構：氧化鋯檢測器由氧化鋯管、加熱爐絲、熱電偶、防塵裝置及殼體等組成。整個檢測裝置采用全封閉鋼制直插式結構，增加了檢測器的封閉性能，提高了檢測器的耐高溫、抗腐蝕能力。氧化鋯氧傳感器的外形結構如圖所示，整個傳感器全不銹鋼結構
插入煙道的探頭頂部是一個過濾器，煙氣經(jīng)過濾后才進入探頭的檢測器.檢測器內(nèi)是涂有鉑電極的氧化鋯電解質(zhì)管與熱電偶和一個電爐。安裝法蘭的后部是接線盒，接線盒內(nèi)部是氧化鋯、熱電偶、電加熱接線端子，其下部有兩個氣孔，一個是標準氣孔，另一個是參比氣孔，標準氣孔由一個帶密封圈的螺絲封牢。 工作原理： 被測氣體（煙氣）通過傳感器進入氧化鋯管的內(nèi)側，參比氣體（空氣）通過自然對流進入傳感器的外側，當鋯管內(nèi)外側的氧濃度不同時在氧化鋯管內(nèi)外側產(chǎn)生氧濃差電勢（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢與傳感器的工作溫度和被測氣體濃度呈函數(shù)對應關系）該氧濃差電動勢經(jīng)顯示儀表轉化成與被測煙氣含氧量呈線性關系的標準信號供顯示和輸出傳感器的檢測組件是氧化鋯電解質(zhì)管，工作原理圖如下：
電解質(zhì)管壁內(nèi)外兩側涂有鉑催化電極，當電解質(zhì)管溫度達到600℃左右時，被測煙氣進入電解質(zhì)管內(nèi)，而管外為參比氣體--空氣。因空氣含氧量為20.6％O2 ，管外被測煙氣含氧量低于空氣，此時空氣中的氧經(jīng)鉑電極催化吸收4個電子(e)形成氧離子(0=)，其反應方程為 O2+4e=202- ，氧離子進入電解質(zhì)管后，又經(jīng)特殊傳遞方式到達管內(nèi)鉑電極一側，再次經(jīng)鉑電極催化放出4個電子(e)而還原成氧，其反應方程為202--4e=O2 ，被吸收電子的一側電極為正極，釋放電子的一側電極為負極.正負電極間的電動勢符合奈斯特方程
安裝方法：1、安裝點的選擇 （1）安裝點的煙氣溫度應符合小于700℃的要求，一般來說，煙氣溫度低，檢測器使用壽命長，煙氣溫度高，使用壽命短。檢測器不能安裝在煙氣不流動的死角，也不能安裝在煙氣流動很快的地方(如有些旁路氣道的擴容腔內(nèi))。不能安裝在過熱器前面、幾乎接近爐膛的位置、高溫的爐膛里這樣會使鋯頭不能正常工作,甚至由于高溫、高溫輻射、爐溫控制操作的溫度驟變等損壞鋯頭的結構和性能。（2）另外要求煙道漏氣較小，檢測器安裝維修方便，對于中、小型鍋爐，建議安裝在省煤器前過熱器后，因為鍋爐系統(tǒng)煙氣的流向從爐膛到汽包，經(jīng)過過熱器、省煤器、空氣預熱器，由引風機經(jīng)回收處理后從煙囪排放。如果測點過于靠近煙氣爐膛出口，由于溫度過高，流速較快，將對檢測器不銹鋼外殼形成沖刷腐蝕，減短使用壽命；如果測點過于偏后，由于煙道系統(tǒng)中漏氣現(xiàn)象，將造成測點處氧量值偏高，不能如實反映爐膛中的煙氣氧量。（3）氧化鋯管元件系陶瓷類金屬氧化物,安裝時不要與爐膛內(nèi)的管子劇烈碰撞，避開震動場所。（4）氣體溫度和壓力要在儀器的使用范圍內(nèi)。2、爐墻上的檢測器固定法蘭 用鋼材做成如圖形狀的過渡架，過渡架的法蘭能直接焊在爐墻處壁上或埋入爐墻中，但要求氣密牢固。過渡架另一端法蘭是為固定檢測器而設，因此必須與檢測器固定法蘭的螺孔相匹配。如選用由12mm安裝孔，則將過渡架法蘭的￠130mm圓上均布四個￠12mm的安裝孔，使用4個M1O×40的螺絲，將它與檢測器的固定法蘭緊固，為防止漏氣，兩法蘭間可填充橡膠紙板密封圈。3、檢測器的安裝（1）檢測器的參比氣是靠空氣自然對流提供的，檢測器需水平安裝，參比氣和標準氣接口相應朝下。檢測器安裝法蘭和過渡架法蘭之間必須填橡膠紙板，以免空氣漏入煙道，影響測量準確度。（2）檢測器端頭必須離鍋爐內(nèi)壁150mm以上，使過濾器的多孔陶瓷暴露部分背對煙氣的流向(過濾器方向可單獨轉動)以避免陶瓷體受氣體沖刷，延長使用壽命。取樣點的溫度、壓力、流量等參數(shù)不能變化太大，（3）當檢測器推入熱的煙道時，為防止鋯管爆裂，宜分段逐步推入，一般以10～20厘米/分鐘為好。（4）鍋爐運行換裝時,首先必須關閉儀表后切斷電源,等待其冷卻一段時間后再輕輕地分段抽出鋯頭,防止驟冷損壞鋯頭,為解決故障,減少人為因素的麻煩,做好正確判斷的準備,不能隨意取出。（5）傳感器與二次儀表或變送器間的接線有氧化鋯、熱電偶、加熱爐共計六根導線，導線均可采用O.75mm2.塑料絕緣電線。熱電偶信號線,應用相應的補償導線接入二次檢測表。 正確接好電源線和信號線,接線錯誤同樣會造成儀表的狀態(tài)錯誤或儀表損壞。接線盒要避開腐蝕性氣體、高輻射熱源。 調(diào)試投運：1、檢查接線是否正確；2、鋯頭和氧量變送器在出廠前是校驗和標定合格的狀態(tài),一般經(jīng)過正確安裝后皆能正常工作,如果需要現(xiàn)場重新校驗和標定的話,就要按照說明書和相應的規(guī)程步驟進行。儀表的本底電勢的調(diào)節(jié)在變送器上可見到略大于2mV的指示,此時可修正本底電勢為接近0,氧量顯示在20％～20.6％。
3、測量鋯頭的內(nèi)阻是檢測氧化鋯鋯管性能的指標之一,新鋯頭在700℃時應該為80Ω以下,越小越好,相反,鋯頭的內(nèi)阻超過800Ω是不能用的。
經(jīng)凋試檢查后，便可通電預熱半小時，隨即氧分析儀系統(tǒng)投入運行，正常測量顯示煙氣含氧量.故障處理：1、氧化鋯、熱電偶信號不穩(wěn)定：有干擾信號混入，應設法根據(jù)具體情況排除或采取適當措施.2、熱電偶信號小：檢查傳感器電爐加熱絲或熱電偶。3、氧電勢讀數(shù)過大：將鋯頭上標氣孔絲堵螺栓擰開,氧電勢的讀數(shù)很快下降到0左右,再用測量鋯頭內(nèi)阻的方法判斷。如果鋯頭的內(nèi)阻足夠小,就可以說明此時鋯頭的測量功能是準確的。理由是:鋯頭測得的氧量趨向變小時氧電勢變大,而氧量接近為零的時候,氧電勢就變成為無窮大了。
4、、氧電勢讀數(shù)過小：一般來看必須采用鋯頭內(nèi)阻測量的方法首先判斷。如果鋯頭的內(nèi)阻值變大,就是鋯頭存在故障,內(nèi)阻值達到800Ω以上是需要更換鋯頭的,另外一種情況就是鋯頭存在漏氣故障了。5、產(chǎn)品使用過程中可能存在的問題;（1） 本底電勢不太穩(wěn)定,易漂移。
（2） 內(nèi)外電極密封性欠佳,低氧時參比端有泄漏現(xiàn)象,指示偏大。
（3） 測點位置距爐膛太近,導致氧化鋯氧分析儀受高溫腐蝕,壽命縮短,氧量指標不穩(wěn)定。
（4） 運行人員未能及時調(diào)整風量與燃料量,致使氧量指示不準確。
（5） 日常維護與管理制度不健全,沒有按期進行校驗與清除探頭過濾器上的積灰。
6、對策
（1）合理選擇安裝位置：測點煙溫要小于700℃ ,測點處應煙氣流動平穩(wěn),無劇烈震動和敲打源。 測點位置應在密封性好,不漏風的部位,應避開入孔門等位置 以免關閉不嚴而漏風 ,導致氧量指示偏大。
（2） 探頭應稍向下傾斜,以防止煙氣對流和冷凝水進入鋯頭。
（3） 氧化鋯氧分析儀的變送器應安裝在環(huán)境較好的地方,如集控室內(nèi),指示儀的信號引線應與加熱爐內(nèi)熱電偶的補償導線同型號,以免因溫差造成測量誤差。
（4）及時調(diào)整風量與燃料量
運行人員常會發(fā)現(xiàn)裝與爐膛兩側的氧化鋯氧分析儀氧量指示偏差較大,這不一定是儀器故障,而往往是由于燃燒工況發(fā)生變化后未能及時進行調(diào)整所致,運行人員如能根據(jù)爐膛燃燒工況及時調(diào)整風量和燃料量,幾分鐘后指示就能恢復正常。
（5）加強日常維護和管理
新投運的氧化鋯氧分析儀至少每2月校驗1次,以后可根據(jù)實際情況適當延長,定期清楚探頭過濾器上的積灰,必要時可拆下處理,標準氣管應暢通,探頭每季度應在線標定一次,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,鍋爐停用較長時間應切斷加熱爐電源,以延長其壽命,要加強日常的技術管理,對氧化鋯氧分析儀的更換,故障原因,處理結果等應作詳細的記錄。本地電勢調(diào)節(jié)1、工作原理：氧化鋯是一種固體電介質(zhì),它具有離子導電性質(zhì),是測量裝置中將煙氣氧濃度轉換成電信號的關鍵元件 。氧化鋯測量管內(nèi)外兩側通以不同氧濃度的氣體：內(nèi)側通空氣,作為參比氣體,外通過被測煙氣。當內(nèi)外兩側氣體的氧濃度不同時,氧化鋯測管內(nèi)外兩側將產(chǎn)生氧濃度差電勢,內(nèi)側多孔性鉑參比電勢為正極,外側多孔性鉑電極為負極。兩根引線將氧濃差電勢送至二次儀表進行放大顯示,也可轉換為標準信號用作其他控制。
在高溫600℃以上時,氧化鋯管的高氧分壓面（通空氣的氧化鋯管內(nèi)壁）發(fā)生還原反應：O2+4e→2O2-管內(nèi)壁氧化鋯給出電子而帶正電,生成的O2-通過氧化鋯空穴到達低氧分界面。低氧分壓在氧化鋯管外側，它的表面發(fā)生氧化反應：2O2--→O2+4e氧化反應生成電子,使管外壁電極帶負電。得出“溫度、電勢測定、對照關系表進行標定”的方法。在標氣的情況下,我們可以采取測算氧化鋯管溫和測量氧濃差電勢的方法進行查表標定,方法如下：
（1）準備“溫度——氧濃差電勢——煙氣含氧量（%）”關系對照表。可以借助有關技術資料,也可以用關系式E＝-T(0.034027＋0.049595lgPx)mV 進行計算;
（2）測算鋯管溫度,根據(jù)熱電偶的溫度信號和熱電偶冷端補償信號計算鋯管溫度,并化為相應的熱力學溫度（開爾文溫度）;
（3）確定鋯管溫度穩(wěn)定在正常使用范圍后,對二次表進行“零點”毫伏標定,即斷開氧濃差毫伏信號,按相應的溫度查關系對照表,對二次儀表加對應的“零點”毫伏信號,調(diào)整二次儀表的“調(diào)零”,使其顯示為“零”,輸出4mA 或0 mA;
（4）滿值標記:即把“校驗閥門”打開,檢查氧濃差電勢毫伏值為零,調(diào)整二次儀表“量程”,使其顯示滿值（即20.6％）,且輸出滿量程信號（4～20ma或0～10ma）：調(diào)整完畢后關閉“校驗”氣閥。
（5）測量氧濃差電勢,根據(jù)所測算的溫度（T）和氧濃差電勢（E）,差關系對照表,并按查得的百分含氧量,檢查標定是否正確,如誤差在允許范圍內(nèi),則標定完畢,否則須檢查二次儀表是否合格,確定后再重新標定。2、標氣標定步驟(1)探頭在空氣里：儀表接線正確無誤后通電，儀表開始對電極進行加熱，加熱過程約需20分鐘左右，等儀表達到正常工作溫度后，穩(wěn)定30分鐘，查看此時氧電極電勢，即為此電極的本底電勢，一般在±3mV以內(nèi)，修改參數(shù)Eo為此數(shù)值即可。(2)探頭在煙道中，并且在動態(tài)測氧：準備一瓶已知氧含量百分比的標準氣，擰開探頭標準氣螺釘，通入標準氣，流量為100～200ml/min，穩(wěn)定一分鐘看二次表氧含量，若偏離標準氣，修正參數(shù)Eo，使顯示值相等即可，(若通入標準氣后，電極實測電勢為E實，再根據(jù)此標準氣的百分數(shù)查此時溫度下此百分比對應的理論電勢值E理，則Eo應設為E實-E理)例如，在650℃時，通入10%的標準氣，查表此時的理論輸出電勢E理應為14.36mv，而電極實際輸出電勢E實為14.03mv，則Eo應為E實-E理=14.03-14.36=0.33mV。 (3)本底電勢設定完成后，可將含氧量分別為l％，5％，9％左右的標準氣輸入氧化鋯探頭，待讀數(shù)穩(wěn)定后，誤差應在±O.3％范圍內(nèi)。
