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氧化鋯氧量分析儀

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更新時(shí)間：2011-12-28

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概述
　　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)是氧量檢測器的結(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爐氣組分極端復(fù)雜這一特點(diǎn)，可保證檢測器在水平直插條件下應(yīng)用時(shí)具體足夠長的壽命。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。
　從提高氧量測量可靠性入手，延長氧量檢測器的持續(xù)使用壽命，并使儀表具備與檢測器要求相適應(yīng)的自診斷功能及抗干擾能力。本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)智能化等方面較大改進(jìn)，具體內(nèi)容如下：

(1)多孔性鉑電極的化學(xué)配方及制作工藝可保證氧量檢測器氧化鋯探頭在鍋爐煙氣氛中有足夠的使用壽命。
(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滿足氧化鋯材料對(duì)升溫速度的要求。
(4)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 W*S/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)分析儀的測氧原理。
2.主要技術(shù)參數(shù)
2.1 測量范圍
　　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 測量精度：3%
2.3 響應(yīng)時(shí)間：≤5S(90%測量值)
2.4 溫度精度：700±1℃
2.5 顯示內(nèi)容：氧濃()、氧勢(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 檢測器長度為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 氧量檢測器的現(xiàn)場按裝條件
　　檢測器的現(xiàn)場按裝場所必須滿足下列條件：
3.2.1 避開震動(dòng)場合；
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器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器及有關(guān)附件組成。
4.1 氧量檢測器
　　氧量檢測器由防塵裝置、氧化鋯管、加熱電爐、測溫?zé)犭娕肌⒔泳€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。
　　氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產(chǎn)生氧濃差電勢信號(hào)，使用時(shí)應(yīng)注意避免劇烈震動(dòng)，以免損壞。
檢測器內(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，為延長加熱電爐的壽命，在工藝上做了特殊的處理。由于檢測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。
4.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換器
　　Zr02-Ⅱ型微機(jī)化氧量自動(dòng)分析儀的信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)小型的測控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為中央控制系統(tǒng)。
　　將來自氧量檢測器的模擬信號(hào)(氧勢、熱電勢)分別調(diào)制成0-10KNz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)算勞動(dòng)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。信號(hào)轉(zhuǎn)換器的電氣原理框圖見圖1

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