概 述ZrO2-Ⅱ型直插式氧化鋯氧量自動(dòng)分析儀是在總結(jié)國(guó)內(nèi)外多年研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后，研制成功的新型氧量分析儀，適用于分析各種工業(yè)鍋爐、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量。它的主要特點(diǎn)是氧探頭的結(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)爐氣組分極端復(fù)雜這一特點(diǎn)，可保證氧探頭在水平直插條件下應(yīng)用時(shí)具有足夠長(zhǎng)的壽命。而其信號(hào)轉(zhuǎn)換部分以單片微處理器為核心，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。從提高氧量測(cè)量值可靠性入手，延長(zhǎng)氧探頭的連續(xù)使用壽命，并使儀表具備與氧探頭要求相適應(yīng)的自診斷功能及抗干擾能力。本儀表在改進(jìn)氧化鋯的配方和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)智能化等方面有較大改進(jìn)，具體內(nèi)容如下：⑴改進(jìn)氧化鋯的配方和燒制工藝，使其具有較高的電導(dǎo)率和致密度。⑵多孔性鉑電極的化學(xué)配方及制作工藝可保證氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命。（3）儀表具有多種線性量程選擇。（4）儀表溫度控制系統(tǒng)所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對(duì)升溫速度的要求。（5）儀表信號(hào)具有必要的自診斷功能。1.工作原理 本儀器依據(jù)濃差電池原理構(gòu)成，和其它電池一樣，它具有兩個(gè)半電池，而在兩電極之間，用氧化鋯作固體電介質(zhì)。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)的大小可根據(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)，8.314W S／mol； F 法拉第常數(shù)，96500C；T 絕對(duì)溫度，K； P O2 高濃度側(cè)氧分壓； P O2 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)另一側(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.主要技術(shù)參數(shù)2.1測(cè)量范圍顯示：0～25.0%O2：(三位數(shù)字顯示)模擬量輸出(線性)：0～5.00%O2，0～10.0%O2、0～25.0%O22.2測(cè)量精度：3%(滿量程)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(O2%)、氧勢(shì)(mV)、爐溫(℃)、加熱電壓（V）、 量程上、下限（O2%）、報(bào)警上、下限（O2%）2.6鍵盤設(shè)定：探頭零電勢(shì)校正,報(bào)警上、下限設(shè)定，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升溫異常(快) E 5升溫異常(停)E 6氧勢(shì)異常 E 7斷偶2.8輸出：0 10mA或4 20mA2.9負(fù)載電阻：0-1.0k (0-10mA輸出),0-500 (4-20mA輸出)2.10氧探頭長(zhǎng)度為0.2m、0.4m、0.6m、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)境濕度：＜90%3.1.4供電電壓：220V.AC 10%50Hz3.1.5功率消耗：＜200W3.2氧探頭的現(xiàn)場(chǎng)安裝條件 氧探頭的現(xiàn)場(chǎng)安裝場(chǎng)所必須滿足下列條件：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 700℃)4.儀器的組成整套儀器由氧探頭、信號(hào)轉(zhuǎn)換器及有關(guān)附件組成。4.1氧探頭 氧探頭由防塵裝置、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，提高使用壽命。 氧化鋯管是該檢測(cè)器的核心，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。 氧探頭內(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)加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。由于氧探頭本身帶有加熱裝置，因而在低于700℃的環(huán)境中仍能正常工作。4.2信號(hào)轉(zhuǎn)換器 ZrO2-Ⅱ型氧化鋯氧量自動(dòng)分析儀的信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)小型的測(cè)控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為中央控制系統(tǒng)。將來(lái)自氧探頭的模擬信號(hào)(氧勢(shì)、熱電勢(shì))分別轉(zhuǎn)換成0-10KHz調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)光電隔離后送至計(jì)算機(jī)，采用調(diào)頻方式能將儀表輸入、輸出相互隔離，這樣就消除了諸如大電流跳變所引起的干擾，能夠克服高共模電壓，因而大大提高了儀表的抗干擾能力。應(yīng)用程序主要由主程序和子程序組成，所有的程序都采用模塊結(jié)構(gòu)編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運(yùn)算采用了三位浮點(diǎn)數(shù)，保證了運(yùn)算的精度，對(duì)氧濃、爐溫的計(jì)算，采用查表線性插值法，對(duì)爐溫的控制采用增量式PID算式控制。 氧濃度%(V/V)0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00電勢(shì)mV111.797.1488.6482.6777.9374.1170.8868.0365.6263.41氧濃度%(V/V)1.502.002.503.003.504.004.505.006.007.00電勢(shì)mV54.9148.8844.2040.3837.1534.3531.8829.6725.8522.62氧濃度%(v/v)8.009.0010.011.012.013.014.015.016.017.0電勢(shì)mV19.8217.3615.1513.1511.339.658.106.655.304.03氧濃度%(v/v)18.019.020 電勢(shì)mV2.831.700.62 高溫型檢測(cè)點(diǎn)的氣體溫度可達(dá)0-1400℃，高溫型是采取抽氣或正壓自噴的方式，將爐氣引入減溫器裝置內(nèi)，經(jīng)擴(kuò)容、減壓、降溫后使其實(shí)際溫度降至600℃以下，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫氣體的檢測(cè)。 由于高溫型檢測(cè)器的特殊結(jié)構(gòu)，在安裝時(shí)請(qǐng)注意以下幾方面：1 當(dāng)待測(cè)氣體溫度在800℃以上時(shí)，高溫型檢測(cè)器的取樣管應(yīng)呈垂直形式安裝，以防高溫取樣管因自重產(chǎn)生彎曲變形。2如果爐氣壓力為負(fù)壓或?yàn)楹稣鲐?fù)時(shí)，應(yīng)選用負(fù)壓型高溫型檢測(cè)器。以50-100Kpa壓力的壓縮風(fēng)接入抽氣系統(tǒng)，調(diào)節(jié)控制閥，將被測(cè)氣體抽入采樣裝置中。3如果爐氣壓力為正壓時(shí)，應(yīng)選用正壓型高溫型檢測(cè)器。利用正壓自噴使待測(cè)氣體進(jìn)入采樣裝置，并通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制噴出氣體的壓力保持在微正壓狀態(tài)（50Kpa以下）。4如果減溫器內(nèi)溫度過(guò)低（＜150℃時(shí)），由于硫化物結(jié)露會(huì)造成噴射泵堵塞，應(yīng)采用保溫材料將減溫器進(jìn)行保溫。必要時(shí)，可將壓縮風(fēng)金屬管道鋪在爐體高溫處，加蓋保溫材料，使壓縮風(fēng)加熱到＞150℃再接入噴射泵，只要樣氣出口的氣體溫度＞150℃噴射泵就不會(huì)堵塞。