ZO系列氧化锆氧量分析仪使用说明书

目 录之答禄夫天创作概述1仪器丈量原理2仪器主要技术参数3仪器简介3仪器组成3各部份简介4探头简介4变送器简介4根本构造4根本把持5根本设置6仪器检验6仪器装置8装置前的预备8探头装置位置的选择8炉体法兰的焊接9现场布线910101011时间：二时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日1111111313罕 见 故 障 的 分

与 排 除 13概述氧化锆氧主要用于测定锅炉烟气中的氧分压即氧气的体积百分数含污染将起到重要作用.其应用场所主要有：●火电厂锅炉；●炼油厂加热炉和输油管道加热炉；●冶炼厂加热炉和均热炉；●化工、轻纺、食品加工、制药、水泥和采暖等企业的工业锅炉.燃料燃烧效率与空气过剩系数亲热相关.在燃烧过程中,当空气过剩系数太小即氧量缺乏时,由于燃料未充分燃烧而招致热效率降低,且排出的未完全燃烧气体也将对招致环境污染；而当空气过剩系数太年夜即氧量过多时,虽然能使燃料充分燃烧,但过剩空气带走的热量多,也招致热效率降低,同时过量氧气使烟气中硫化物和氮氧化物含量增年夜,同样招致环境污染.因此,通过装置氧化锆氧,在线实时监测烟气中的氧含量,调整空气和燃料的最正确配比,实现优化燃烧,在节能减排与平安环保等方面具有重要意义.中国原子能科学争论院始建于1950年,是中国核科学技术的发祥地,是以核科学为主、多学科并存的综合性年夜型科研基地,是我国“两弹一艇”事业的摇篮.氧化锆开发争论室是院下属的集科研、产物开发和市场营销为一体的综合性实体,从事氧化锆测氧技术的争论已30余年,编写了国内本行业第一本专著：《氧离子固体电解质浓差电池与测氧技术》.该技术曾先后屡次荣获国家制造奖及部科技成效奖.在这一系列科研成效的根底上,成功研制出ZO系列氧化锆氧.该产物曾在北京国际展览会上获同类产物最高质量奖,并在全国氧化锆氧分析仪行业质量评比中荣获一等奖.2023年,该产物通过ISO9001国际质量体系认证.此后,我院开发并推出了防硫型、高温型等多种型号的氧化锆氧,以满足分歧用户的需求.仪器丈量原理ZO系列氧化锆氧是利用氧浓差电池原理来测定气体①中氧含量的电化学器.在抱负状态下,当氧化锆元件到达工作温度且内外电极概况的氧含量不相等时,便构成一个氧浓差电池,发生电池电动势,电池电动势与电极概况氧浓度关系符合能斯特(Nernst)方程：ERTlnP04F P (1)式中：EmV；TK；P0P由于受各种因素的影响,实际丈量其实不是在抱负状态下进展,因此需要对〔1〕式进展校正,校正后获得的方程：PEmkln

0EP

〔2〕本设计中P0为空气中氧含量〔21.00％〕,k和E0值均可以通过校正获得.通过测定氧化锆电池电势信号Em,并将其输送至变送器,变送器将依据〔2〕式,计算出被测气体的氧含量P值.①严格地说,氧化锆氧丈量的是惰性气体中的氧含量,当烟气中含有可燃性气体时,测得的氧含量值将偏小.仪器主要技术参数丈量精度：1级；或0～20Vol%O2；工作温度①：750℃±5℃；3秒〔到达90%〕；输出方式：DC0～10mA或DC4mA～20mA电流线性输出；②：500mm～1200mm；变送器箱体尺寸〔高×宽×深〕：〔Q型〕：320mm×240mm×110mm；盘装式〔P型〕：160mm×160mm×400mm；卧式〕；立式〕；●直插式探头装置点烟气温度：≤600℃〔300-500℃最正确〕；●装置点允许最年夜压差：2KPa；环境温度：变送器-5℃～55℃,70℃；●工作电源：AC220V±22V,50Hz.①对分歧型号探头,其值可能略有分歧,本文均以工作温度为750℃的ZO-12B探头为例说明.假设工作温度分歧,将文中涉及温度750℃改为对应工作温度值即可.仪分歧型号探头长度分歧.器简介仪器组成该仪器主要由探头和变送器两年夜部份组成.探头实际上是一种装有氧化锆电池的氧传感器,其主要作用就是输出被测氧量所对应的电势信号值.变送器主要有两年夜功能：一是稳定掌握探头的工作温度；二是将从探头输入的电势信号值转换为对应的氧量值,并将氧量值转化为对应的电流值输出.各部份简介探头简介K型热电偶、过滤器、信号引线、接线盒及不锈钢壳体等组成,其构造如图1所示：图1探头构造示意图过滤器2.氧化锆元件3.加热炉4.外壳5.信号引线各主要部件作用：氧化锆元件是探头的核心部件,由其发生电势信号；加热时间：二时间：二O二一年七月二十九日炉将氧化锆元件加热到设定的工作温度；热电偶作为温度传感器,用来丈量加热炉的温度；信号引线将氧化锆元件所发生的电势信号输送到变送器.变送器简介根本构造电源氧浓差电势电源氧浓差电势放大多路ADDA输出0～10mA电流输出热电偶电势选择CPU放大开关转换转换单元4～20mA电流输出温控显示单元单元图2变送器电路原理框图从图2可见,探头发生的氧浓差电势信号、热电偶电势信号经分别放年夜后,由多路选择开关将其输入A/D转换器,经A/D转换后由CPU依据能斯特方程计算出氧量值,再经D/A转换、光电隔离及V/I转换,最终获得DC0～10mA或DC4mA～20mA的电流信号输出.根本把持变送器的根本把持都在把持显示面板上完成.变送器把持显示面板如图3所示.各部份功能：中心为LED数码显

%OmV2°Ccal

氧化锆氧OxygenAnalyzer

空气校准aircalib标气校准stangascalib自检 电势 温度 测量 校准Test Em Tmp Test Cal时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日示管(以下简称LED),显示相关的参数值.左侧为参数显示状态指示灯,LED显示的数值为指示灯亮者所对应的参数值.右侧分别为空气校准和标气校准电位图3变送器把持显示面板图①.下方为把持按钮,由其打算LED显示内容.具体把持：将变送器电源开关拨至“开”后,探头加热炉开头升温,“℃”指示灯亮,LED显示探头加热炉温度值②.当加热炉温度到达600℃时,“％O2”指示灯亮,变送器电路将自动运算并显示测得的氧量值.此后,LED显示内容由把持按钮打算.如：当按住自检时,“％O2”指示灯亮,LED显示自检氧量值③；当按住电势时,“mV”指示灯亮,LED显示电池电势信号值；当按住温度时,“℃”指示灯亮,LED显示加热炉温度值；当按下标按时,“cal”指示灯亮,此时可以校准仪器；校准以后按下丈量,LED显示被测氧量值,仪器进入丈量状态.4.2.2.3根本设置

①仪器校准的具体把持详见第7章“仪器校准”部份.②mVLED“HHHH”并闪耀的现象,这是由于探头内保温资料含水分过多造成氧电势信号过年夜而超越量程,一般状况下,开机后1小时左右仪器将正常工作.③自检功能是为诊断变送器运算电路是否正常而设置的,其自检氧量值不代表量探头所测氧量值.程设置：变送器主电路板上设置了量程转换跳线开关.当把跳线插在左边两个并排的引脚上即靠近电路板S1位置时,选择氧量量程为0～20%,此时电流输出值DC0～10mA或DC4mA～20mA都是分别与该量程对应的值；当把跳线插在右边两个并排的引脚上即远离S1位置时,选择氧量量程为0～10%,此时电流输出值DC0～10mA或DC4mA～20mA都是分别与该量程对应的值.初始量程设置为0～20%,如需0～10%量程,将跳线插在右边两个引脚上即可①.电流输出设置：变送器设有两档电流输出：DC0～10mA和DC4mA～20mA.初始电流设置为DC4mA～20mA信号输出,如用户需要DC0～10mA信号输出,需在定货时注明.仪器检验仪器在发货前已经过严格的质量检验,并附合格证,但运输过程中可能因碰撞使其损坏.因此,用户在使用仪器前,应先进展开箱检验,推断仪器正常前方可上炉装置.具体把持步伐如下：翻开探头接线盒,用万用表分别丈量加热炉及热电偶两真个电阻值,推断在运输中有无造成断线或接触不良现象②.推断无故障后,用符合要求的三组导线〔参考节〕分别将探头“加热炉”、“热电偶”和“信号”接线端子与变送器对应接线端连接好〔参考图4、图5〕.AC220V”端子上.接通电源,加热炉开头升温,当到达600℃后,仪器自动转为氧量值显示③.按住把持面板上的自检键,假设显示为“±”,说明变送器氧量转换系统正常.①量程转换只影响对应电流输出值,而与变送器自己的氧量值显示无关.①量程转换只影响对应电流输出值,而与变送器自己的氧量值显示无关.

②对ZO－12B型探头,加热炉阻值一般为150Ω±20Ω,热电偶阻值一般为Ω±Ω.对分歧型号产物,其值略有分歧.③详见“4.2.2.2根本把持”部份.间后,丈量探头信号线两真个电阻及电势值,假设电阻小于1KΩ、电势确定值渐渐减10mV,标明探头完好,可以进展现场装置.将探头与变送器相应端连接时,留意不要错接、虚接或正负极反接.将探头与变送器相应端连接时,留意不要错接、虚接或正负极反接.墙挂式变送器接线端子请勿将外接电源接入变送器或探头的“信号”、“热电偶”或 “加热炉”探头接线端子接线端,否则,将造成仪器损坏,损失由用户承担.开加热炉220V电源接地关加热炉 热电偶图4墙挂式变送器与探头接线图盘装式变送器接线端子盘装式变送器接线端子探头接线端子传感器信号10mA接地输出加热炉输出热电偶 220V加热炉 热电偶 信 号图5盘装式变送器与探头接线图仪器装置装置前的预备探头装置位置的选择正确选择探头装置点,对提高丈量准确性和延长探头使用寿命有着重要意义.选择装置点的原则：装置点的烟气温度不宜过高,否则会缩短探头的使用寿命,推举装置点最时间：二时间：二O二一年七月二十九日300℃～500℃范围内；口处.由于炉内侧和死角处氧量变动响应滞缓,涡流处氧量摆荡年夜,而缩口处冲洗年夜易灰堵；推举安装选点区域烟气流向推举安装选点区域烟气流向过热器再热器焊接密封省煤器烟炉体法兰空气预热器囱炉膛除尘器图6电厂锅炉和工业炉推举装置点 图7旁路烟道装置图炉体法兰的焊接ZO系列氧化锆氧的炉体法兰年夜小一样,但长度分歧.炉体法兰构造示意图如图8所示.为了保证炉体法兰在焊接后有良好的时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日密封性,用户需自备一段长度即是炉壁厚的Ф102mm×5mm的炉墙管和一块约5mm厚的方形钢板〔年夜小视现场状况而定〕.在方板中心开一个 图8炉体法兰Ф90mm的圆孔,将炉体法兰焊在该孔中,方板再与炉墙管焊接在一起〔参考图9〕.炉墙炉墙方板炉体法兰焊接密封炉墙管图9炉体法兰的焊接现场布线变送器与探头之间用3组导线连接,分别为：热电偶 线：2热电偶 线：2～2,双芯镍铬-镍硅赔偿导线；加热炉 线：2～2,双芯6.2装置6.2.1变送器的装置时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日时间：二时间：二O二一年七月二十九日〔Q〕型变送器是用户自备〕装置在现场的适宜位置①〔图10〕.盘装式即〔P〕型变送器有三种,均装置在仪表盘上,其开孔尺寸〔高×宽〕分别为153mm×153mm、76mm×153mm〔卧式〕和153mm×76mm〔立式〕.探头的装置探头可在停炉状态下装置,也可以在开炉状态下装置,其安 图10墙挂式变送器装置图装示意图如图11所示.由图可见,装置时将探头用4个螺栓固定在炉体法兰上即可,12所示.炉墙炉体法兰炉墙炉体法兰石棉垫圈探头法兰烟气流向螺栓图11探头装置示意图 图12探头法兰尺寸图探Q型变送器装置点环境温度为－5℃～55℃,并留意防水、防尘.头装置把持格外简洁,但要留意以下环节：探头内的核心部件为陶瓷易碎品,搬运时应轻拿轻放,防止 动,以免损坏；假设在开炉状态下装置,应将探头在拔出炉内1/3长度时,停留2～3分探头过滤器的金属面必需对着烟气流向,以防过滤器陶瓷因受冲洗而被损坏；4个螺栓,以防漏气.6.3现场连线待变送器和探头分别装置完毕后,按要求用三组导线将变送器与探头相连.仪器校准校准前的预备变送器LED显示其温度值①.当温度到达600到达750℃并稳定后,仪器进入丈量状态.虽然仪器进入丈量状态,但在运行前期丈量值可能有较年夜偏差或摆荡,这属于正常状况.一般探头年夜约需要运行24小时后,显示值才华趋于平稳,虽然此时指示正常,但丈量结果其实纷歧定格外准确,应当进展校准工作.校准方法第一步为空气校准,把持步伐如下：将探头“标气入口”翻开,使空气自动进入探头；待显示稳定后,调整变送器把持显示面板上“空气校准”电位器,使显示为“±”.第 ①详见“4.2.2.2根本把持”部份.13所示与气瓶连接好；确认减压阀处于关闭状态后,翻开气瓶阀；300ml/min～500ml/min；将连接软管与探头“标气入口”相连,将标气通入探头,此过程应保证不漏气；连接软管 减压阀标气瓶与探头标气入口连接连接软管 减压阀标气瓶与探头标气入口连接图13仪器校准示意图●应先进展空气校准,再进展标气校准.应先调好标气流量,再将连接软管与探头“标气入口”相连,否则可能因气体仪流量过年夜而招致氧化锆元件裂开.器校准过程中,应保证不漏气,以免影响校准的准确性.日 ●校准完毕时,肯定要先从“标气入口”拔下连接软管,再关闭减压阀和气瓶阀.常 ●校准完毕后,应拧紧“标气入口”螺帽,否则空气进入将使氧量丈量值偏年夜.维护与罕见故障排解仪器日常维护仪器日常维护应