氧化鋯氧分析儀器

氧化鋯氧分析儀是近年來發展起來的一種新型測氧儀。由於它的敏感探頭可直接插入煙道內檢測，故具有結構簡單、精度較高、對氧含量變化反應迅速等特點。被廣泛用來測量各種鍋爐和窯爐中煙道氣的氧含量。此外，它可方便地與調節器配會，構成閉環氧量控制系統，實現低氧燃燒控制，從而達到節約能源，減少環境污染等目的。

基本介紹

• 中文名：氧化鋯氧分析儀器
• 檢測量程： 0-25%        
• 精確度：  ±2.5%FS
• 重複性： ≤±2%FS            
• 簡稱：氧分析儀

基本原理

被測氣體（煙氣）通過感測器進入氧化鋯管的內側，參比氣體（空氣）通過自然對流進入感測器的外側，當鋯管內外側的氧濃度不同時，在氧化鋯管內外側產生氧濃差電勢（在參比氣體確定情況下，氧化鋯輸出的氧濃差電勢與感測器的工作溫度和被測氣體濃度呈函式對應關係）該氧濃差電勢經顯示儀錶轉化成與被測煙氣含氧量呈線性關係的標準信號，供測氧儀的儀表顯示和輸出。

儀器組成結構

氧化鋯氧分析儀主要由氧化鋯探頭和氧量變送器兩部分組成。

一、氧化鋯探頭。氧化鋯探頭是氧分析器的檢測部件，其核心就是氧化鋯固體電解質氧濃差電池。它的作用是將被測氣體的氧含量轉換成氧濃差電勢。

要使氧化鋯探頭輸出的濃差電勢信號和待測氣體的氧濃度成單值函式關係，必須使探頭的工作溫度保持恆定。現常用的方法有兩種；一種是在探頭內部設定溫度控制系統，使探頭置於恆定的工作溫度之中；另一種是採用熱電偶來檢測探頭感受的實際工作溫度，然後把此熱電勢信號送至氧量變送器，在變送器中進行溫度補償運算，以消除溫度對濃差電勢信號的影響。根據所採用的方法不同，氧化鋯探頭結構有直插式、直插加熱恆溫式和恆溫抽氣式三種。其中直插式探頭採用溫度補償運算方法，後兩種探頭採用恆溫的方法。

圖1 探頭內部結構

國產氧化鋯氧分析器多數採用直插式氧化鋯探頭，其內部結構如圖1所示。它主要由氧化鋯固體電解質材料、鉑電極，碳化矽過濾器、鎧裝熱電偶(此圖中未表示出來)氧化鋁管及金屬套管等組成，碳化矽過濾器用於濾去粉塵，熱電偶用來檢測探頭感受的實際工作溫度，金屬套管則是為了使檢測部件免受機械損傷。

二、氧量變送器。氧量變送器的作用就是把濃差電勢轉挨成0-10mA或4-20mA直流電流，輸出給顯示儀表或調節器。

氧量變送器的基本組成框圖如圖2所示。它由下列幾部分組成。

(1)高阻抗變換器。氧化鋯探頭檢測部件是一個氧濃差電池，，其本身具有較大的內阻，為了使濃差電池產生的電勢信號全部(或接近全部)輸出給氧量變送器，必須使流過濃差電池的電流為零或接近於零。為此，氧量變送器的輸入迴路採用高輸入阻抗的阻抗變換級，以保證流過濃差電池的電流近似為零。

圖2 氧量變送器

(2)溫度變換級。這是為在後面的除法器電路中，進行探頭溫度補償運算而設定的。氧量變送器採用類似兩函式式相除，將其公因式相消來進行溫度補償運算。

使用注意事項

為了保證氧化鋯氧分析儀的測量準確，使用中需注意以下問題：

(1)被測氣體與參比氣體的壓力必須相等，否則氧分壓的電動勢表達式不能轉換成氧濃差表達式，測量會產生原理性誤差。

(2)由於在氧濃差電池工作過程中，高氧側的氧分子會以離子方式穿過氧化鋯進入低氧側，使氧化鋯兩側的氧濃度趨於接近，因此要保證煙氣和參比氣都有一定的流速。但也要注意，氣體的流速不能過大，以免影響氧化鋯管的溫度，造成附加誤差。

套用領域

分析儀廣泛套用於鋼鐵廠、煉油廠、化工廠、氮肥廠，金屬製品廠，熱處理，生物醫藥，玻璃光纖生產，食品，紡織，垃圾填埋，電力，沼氣，煤礦等存在工業原料氣體和鍋爐煙氣中氧含量檢測，適用於高溫，高粉塵，工業環境中套用。

另外，氧化鋯氧分析儀由於結構簡單，靈敏度高，反應迅速，煙氣中其他干擾成分影響小等優點，在燃燒控制中獲得了廣泛的套用。

技術指標

RHO-702高溫直插氧分析儀的主要技術參數如下：

零點漂移 ≤±2%FS/6h

輸入電源 AC220V跨度漂移 ≤±5%FS/6h

回響時間 T90≤10S樣氣壓力 0Pa～106kPa

樣氣流量 100ml/min～400ml/min樣氣溫度 -20～1300℃

檢測原理 氧化鋯 採樣方式 管道插入式

信號輸出 4-20mA或RS485 報警方式 觸點輸出

報警誤差 ≤±10% 報警設定值接點容量1A/220VAC或1A/24VDC

預熱時間 30MIN 防護等級 IP65

插入長度500mm800 mm 連線方式 法蘭