MKZO系列 氧化锆氧传感器
产品简介
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MKZO氧化锆氧传感器
产品简介：
MKZO氧化锆氧传感器，系直插加热式，全不锈钢结构. 具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等特点。它不仅可测量锅炉燃烧过程中残余氧量，而且还可用于热力学的研究，气体制造厂氧含量的连续监测、均热炉燃烧过程的控制、化工厂等生产过程中氧量的控制分析等。它在减少环境污染、节能提高燃烧效率方面起着积极的作用，还作为工程管理和质量控制的重要手段，在电力、石化、冶金、化肥等生活锅炉工业领域得到广泛应用。
规格参数：
常用规格：L=200mm、400mm、800mm 、1000mm 、1200mm或其它规格（订货时请确认）量程：0～20.6％O2；仪表精度： ≤0.5%F.S； 使用温度：0～700℃（低温型）800～1300℃（高温型）；
本底修正：-100mV～+100mV；
输出信号：0-10mADC或4-20mADC ；仪表电源：85～264VAC50Hz；输出电源：40～50V；
检测器加热炉升温时间：约20min；介质气氛：为保证铂电极不在还原气氛中受到毒化，介质必须是氧化性气氛；锆管寿命：在整个时间内均为氧化条件的气氛中，典型寿命二年；
外形结构：氧化锆检测器由氧化锆管、加热炉丝、热电偶、防尘装置及壳体等组成。整个检测装置采用全封闭钢制直插式结构，增加了检测器的封闭性能，提高了检测器的耐高温、抗腐蚀能力。氧化锆氧传感器的外形结构如图所示，整个传感器全不锈钢结构
插入烟道的探头顶部是一个过滤器，烟气经过滤后才进入探头的检测器.检测器内是涂有铂电极的氧化锆电解质管与热电偶和一个电炉。安装法兰的后部是接线盒，接线盒内部是氧化锆、热电偶、电加热接线端子，其下部有两个气孔，一个是标准气孔，另一个是参比气孔，标准气孔由一个带密封圈的螺丝封牢。 工作原理： 被测气体（烟气）通过传感器进入氧化锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入传感器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时在氧化锆管内外侧产生氧浓差电势（在参比气体确定情况下，氧化锆输出的氧浓差电势与传感器的工作温度和被测气体浓度呈函数对应关系）该氧浓差电动势经显示仪表转化成与被测烟气含氧量呈线性关系的标准信号供显示和输出传感器的检测组件是氧化锆电解质管，工作原理图如下：
电解质管壁内外两侧涂有铂催化电极，当电解质管温度达到600℃左右时，被测烟气进入电解质管内，而管外为参比气体--空气。因空气含氧量为20.6％O2 ，管外被测烟气含氧量低于空气，此时空气中的氧经铂电极催化吸收4个电子(e)形成氧离子(0=)，其反应方程为 O2+4e=202- ，氧离子进入电解质管后，又经特殊传递方式到达管内铂电极一侧，再次经铂电极催化放出4个电子(e)而还原成氧，其反应方程为202--4e=O2 ，被吸收电子的一侧电极为正极，释放电子的一侧电极为负极.正负电极间的电动势符合奈斯特方程
安装方法：1、安装点的选择 （1）安装点的烟气温度应符合小于700℃的要求，一般来说，烟气温度低，检测器使用寿命长，烟气温度高，使用寿命短。检测器不能安装在烟气不流动的死角，也不能安装在烟气流动很快的地方(如有些旁路气道的扩容腔内)。不能安装在过热器前面、几乎接近炉膛的位置、高温的炉膛里这样会使锆头不能正常工作,甚至由于高温、高温辐射、炉温控制操作的温度骤变等损坏锆头的结构和性能。（2）另外要求烟道漏气较小，检测器安装维修方便，对于中、小型锅炉，建议安装在省煤器前过热器后，因为锅炉系统烟气的流向从炉膛到汽包，经过过热器、省煤器、空气预热器，由引风机经回收处理后从烟囱排放。如果测点过于靠近烟气炉膛出口，由于温度过高，流速较快，将对检测器不锈钢外壳形成冲刷腐蚀，减短使用寿命；如果测点过于偏后，由于烟道系统中漏气现象，将造成测点处氧量值偏高，不能如实反映炉膛中的烟气氧量。（3）氧化锆管元件系陶瓷类金属氧化物,安装时不要与炉膛内的管子剧烈碰撞，避开震动场所。（4）气体温度和压力要在仪器的使用范围内。2、炉墙上的检测器固定法兰 用钢材做成如图形状的过渡架，过渡架的法兰能直接焊在炉墙处壁上或埋入炉墙中，但要求气密牢固。过渡架另一端法兰是为固定检测器而设，因此必须与检测器固定法兰的螺孔相匹配。如选用由12mm安装孔，则将过渡架法兰的￠130mm圆上均布四个￠12mm的安装孔，使用4个M1O×40的螺丝，将它与检测器的固定法兰紧固，为防止漏气，两法兰间可填充橡胶纸板密封圈。3、检测器的安装（1）检测器的参比气是靠空气自然对流提供的，检测器需水平安装，参比气和标准气接口相应朝下。检测器安装法兰和过渡架法兰之间必须填橡胶纸板，以免空气漏入烟道，影响测量准确度。（2）检测器端头必须离锅炉内壁150mm以上，使过滤器的多孔陶瓷暴露部分背对烟气的流向(过滤器方向可单独转动)以避免陶瓷体受气体冲刷，延长使用寿命。取样点的温度、压力、流量等参数不能变化太大，（3）当检测器推入热的烟道时，为防止锆管爆裂，宜分段逐步推入，一般以10～20厘米/分钟为好。（4）锅炉运行换装时,首先必须关闭仪表后切断电源,等待其冷却一段时间后再轻轻地分段抽出锆头,防止骤冷损坏锆头,为解决故障,减少人为因素的麻烦,做好正确判断的准备,不能随意取出。（5）传感器与二次仪表或变送器间的接线有氧化锆、热电偶、加热炉共计六根导线，导线均可采用O.75mm2.塑料绝缘电线。热电偶信号线,应用相应的补偿导线接入二次检测表。 正确接好电源线和信号线,接线错误同样会造成仪表的状态错误或仪表损坏。接线盒要避开腐蚀性气体、高辐射热源。 调试投运：1、检查接线是否正确；2、锆头和氧量变送器在出厂前是校验和标定合格的状态,一般经过正确安装后皆能正常工作,如果需要现场重新校验和标定的话,就要按照说明书和相应的规程步骤进行。仪表的本底电势的调节在变送器上可见到略大于2mV的指示,此时可修正本底电势为接近0,氧量显示在20％～20.6％。
3、测量锆头的内阻是检测氧化锆锆管性能的指标之一,新锆头在700℃时应该为80Ω以下,越小越好,相反,锆头的内阻超过800Ω是不能用的。
经凋试检查后，便可通电预热半小时，随即氧分析仪系统投入运行，正常测量显示烟气含氧量.故障处理：1、氧化锆、热电偶信号不稳定：有干扰信号混入，应设法根据具体情况排除或采取适当措施.2、热电偶信号小：检查传感器电炉加热丝或热电偶。3、氧电势读数过大：将锆头上标气孔丝堵螺栓拧开,氧电势的读数很快下降到0左右,再用测量锆头内阻的方法判断。如果锆头的内阻足够小,就可以说明此时锆头的测量功能是准确的。理由是:锆头测得的氧量趋向变小时氧电势变大,而氧量接近为零的时候,氧电势就变成为无穷大了。
4、、氧电势读数过小：一般来看必须采用锆头内阻测量的方法首先判断。如果锆头的内阻值变大,就是锆头存在故障,内阻值达到800Ω以上是需要更换锆头的,另外一种情况就是锆头存在漏气故障了。5、产品使用过程中可能存在的问题;（1） 本底电势不太稳定,易漂移。
（2） 内外电极密封性欠佳,低氧时参比端有泄漏现象,指示偏大。
（3） 测点位置距炉膛太近,导致氧化锆氧分析仪受高温腐蚀,寿命缩短,氧量指标不稳定。
（4） 运行人员未能及时调整风量与燃料量,致使氧量指示不准确。
（5） 日常维护与管理制度不健全,没有按期进行校验与清除探头过滤器上的积灰。
6、对策
（1）合理选择安装位置：测点烟温要小于700℃ ,测点处应烟气流动平稳,无剧烈震动和敲打源。 测点位置应在密封性好,不漏风的部位,应避开入孔门等位置 以免关闭不严而漏风 ,导致氧量指示偏大。
（2） 探头应稍向下倾斜,以防止烟气对流和冷凝水进入锆头。
（3） 氧化锆氧分析仪的变送器应安装在环境较好的地方,如集控室内,指示仪的信号引线应与加热炉内热电偶的补偿导线同型号,以免因温差造成测量误差。
（4）及时调整风量与燃料量
运行人员常会发现装与炉膛两侧的氧化锆氧分析仪氧量指示偏差较大,这不一定是仪器故障,而往往是由于燃烧工况发生变化后未能及时进行调整所致,运行人员如能根据炉膛燃烧工况及时调整风量和燃料量,几分钟后指示就能恢复正常。
（5）加强日常维护和管理
新投运的氧化锆氧分析仪至少每2月校验1次,以后可根据实际情况适当延长,定期清楚探头过滤器上的积灰,必要时可拆下处理,标准气管应畅通,探头每季度应在线标定一次,发现问题及时处理,锅炉停用较长时间应切断加热炉电源,以延长其寿命,要加强日常的技术管理,对氧化锆氧分析仪的更换,故障原因,处理结果等应作详细的记录。本地电势调节1、工作原理：氧化锆是一种固体电介质,它具有离子导电性质,是测量装置中将烟气氧浓度转换成电信号的关键元件 。氧化锆测量管内外两侧通以不同氧浓度的气体：内侧通空气,作为参比气体,外通过被测烟气。当内外两侧气体的氧浓度不同时,氧化锆测管内外两侧将产生氧浓度差电势,内侧多孔性铂参比电势为正极,外侧多孔性铂电极为负极。两根引线将氧浓差电势送至二次仪表进行放大显示,也可转换为标准信号用作其他控制。
在高温600℃以上时,氧化锆管的高氧分压面（通空气的氧化锆管内壁）发生还原反应：O2+4e→2O2-管内壁氧化锆给出电子而带正电,生成的O2-通过氧化锆空穴到达低氧分界面。低氧分压在氧化锆管外侧，它的表面发生氧化反应：2O2--→O2+4e氧化反应生成电子,使管外壁电极带负电。得出“温度、电势测定、对照关系表进行标定”的方法。在标气的情况下,我们可以采取测算氧化锆管温和测量氧浓差电势的方法进行查表标定,方法如下：
（1）准备“温度——氧浓差电势——烟气含氧量（%）”关系对照表。可以借助有关技术资料,也可以用关系式E＝-T(0.034027＋0.049595lgPx)mV 进行计算;
（2）测算锆管温度,根据热电偶的温度信号和热电偶冷端补偿信号计算锆管温度,并化为相应的热力学温度（开尔文温度）;
（3）确定锆管温度稳定在正常使用范围后,对二次表进行“零点”毫伏标定,即断开氧浓差毫伏信号,按相应的温度查关系对照表,对二次仪表加对应的“零点”毫伏信号,调整二次仪表的“调零”,使其显示为“零”,输出4mA 或0 mA;
（4）满值标记:即把“校验阀门”打开,检查氧浓差电势毫伏值为零,调整二次仪表“量程”,使其显示满值（即20.6％）,且输出满量程信号（4～20ma或0～10ma）：调整完毕后关闭“校验”气阀。
（5）测量氧浓差电势,根据所测算的温度（T）和氧浓差电势（E）,差关系对照表,并按查得的百分含氧量,检查标定是否正确,如误差在允许范围内,则标定完毕,否则须检查二次仪表是否合格,确定后再重新标定。2、标气标定步骤(1)探头在空气里：仪表接线正确无误后通电，仪表开始对电极进行加热，加热过程约需20分钟左右，等仪表达到正常工作温度后，稳定30分钟，查看此时氧电极电势，即为此电极的本底电势，一般在±3mV以内，修改参数Eo为此数值即可。(2)探头在烟道中，并且在动态测氧：准备一瓶已知氧含量百分比的标准气，拧开探头标准气螺钉，通入标准气，流量为100～200ml/min，稳定一分钟看二次表氧含量，若偏离标准气，修正参数Eo，使显示值相等即可，(若通入标准气后，电极实测电势为E实，再根据此标准气的百分数查此时温度下此百分比对应的理论电势值E理，则Eo应设为E实-E理)例如，在650℃时，通入10%的标准气，查表此时的理论输出电势E理应为14.36mv，而电极实际输出电势E实为14.03mv，则Eo应为E实-E理=14.03-14.36=0.33mV。 (3)本底电势设定完成后，可将含氧量分别为l％，5％，9％左右的标准气输入氧化锆探头，待读数稳定后，误差应在±O.3％范围内。