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1、1概述12仪器测量原理23仪器主要技术参数34仪器简介34.1 仪器组成34.2 各局部简介44.2.1 探头简介44.2.2 变送器简介44.2.2.1 根本构造44.2.2.2 根本操作54.2.2.3 本设置65仪器检验66仪器安装86.1 安装前的预备86.1.1 探头安装位置的选择86.1.2 炉体法兰的焊接96.1.3 现场布线96.2 安装106.2.1 变送器的安装106.2.2 探头的安装106.3 现场连线117仪器校准11*欧阳光明*创编7.1 校准前的预备117.2 校准方法118仪器日常维护与常见故障排解138.1 仪器日常维护13分 析 与 排 除 138.2 常见
2、故障的1概述氧化错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量简称氧含量或氧量，对于保障锅炉运行安全、提高燃料燃烧效率及削减环境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,当空气过乘IJ系数太小即氧量缺乏时由于燃料未充分燃烧而导致热效率降低且排出的未完全燃烧气体也将对导致环境污染；而当空气过剩系数太大即氧量过多时，虽然能使燃料充分燃烧，但过剩空气带走的热量多,也导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大,同
3、样导致环境污染。因此通过安装氧化错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，在节能减排与安全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大型科研基地是我国两弹一艇事业的摇篮。氧化错开发争论室是院下属的集科研、产品开发和市场营销为一体的综合性实体,从事氧化错测氧技术的争论已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果奖。在这一系列科研成果的根底上，成功研制出ZO系列氧化错氧，该产品曾在北京国际博览会上获同类产品最高质量奖并在
4、全国氧化错*欧阳光明*创编2023.03.07氧行业质量评比中荣获一等奖。2023年该产品通过IS09001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卷氧，以满足不同用户的需求。2仪器测量原理Zo系列氧化错氧是利用氧浓差电池原理来测定气体中氧含量的电化学器。在抱负状态下,当氧化造元件到达工作温度且内外电极外表的氧含量不相等时,便构成一个氧浓差电池产生电池电动势，电池电动势与电极外表氧浓度今系符合能斯特(NemSt)方程：ln-p(1)式中：E浓差电池电动势，mV；R-气体常数8.3145Jmol-K-;F-法拉第常数96485.309Cmol-;T确定温度K;p0参
5、比气体氧分压%；P被测气体氧分压，%。由于受各种因素的影响实际测量并非在抱负状态下进展,因此需要对(1式进展校正校正后得到的方程：PE=kIn2+En,P02本设计中PO为空气中氧含量21.00%k和Eo值均可以通过校正得到。通过测定氧化错电池电势信号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。3严格地说氧化精氧测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 测量范围：025.00Vol%02; 测量精度：1级；量程选择：010Vol%C2或020Vol%C)2； 工作温度:750oC5oC; 响应时间：3秒到达90%; 输出
6、方式：DC0IOmA或DC4mA20mA电流线性输出； 探头长度：500mm1200mm; 变送器箱体尺寸高X宽X深：墙挂式Q型:320mm240mmIlOmm;盘装式P型:160mm160mm400mm;80mm160mm320mm卧式;160mm80mm320mm立式;直插式探头安装饰烟气温度：600oC1300-500。C最正确； 安装饰允许最大压差：2KPa; 环境温度：变送器555,探头70; 工作电源：AC220V22V50Hz。对于不同型号探头,其值可能略有不同,本文均以工作温度为750。C的ZO-12B探头为例说明。假设工作温度不同将文中涉及温度750。C改为对应工作温*欧阳光
7、明*创编2023.03.07q度值即可。产4不同型号探头长度不同。仪器简介4.1 仪器组成该仪器主要由探头和变送器两大局部组成。探头实际上是一种装有氧化错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。变送器主要有两大功能：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。4.2 各局部简介4.2.1 探头简介探头由氧化铸元件、加热炉、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1 .过滤器2.氧化管元件3.加热炉4.外壳5.信号引线6 .标气管7.元件法兰8.K型热电偶9.法
8、兰10.接线盒各主要部件作用：氧化错元件是探头的核心部件由其产生电势信号；加热炉将氧化结元件加热到设定的工作温度；热电偶作为温度传感器用来测量加热炉的温度；信号引线将氧化铮元件所产生的电势信号输送到变送器。*欧阳光明*创编2023.03.074.2.2变送器简介4.2.2.1 根本构造变送器主要由主电路板、操作显示面板、接线端子和机箱等组成。主电路由氧浓差电势信号放大器、热电偶电势信号放大器、电源单元、中心处理单元、温控单元、显示单元及输出单元等局部组成。从图2可见,探头产生的氧浓差电势信号、热电偶电势信号经分别放大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
9、氧量值再经D/A转换、光电隔离及V/I转换最终得到DC0IOmA或DC4mA20mA的电流信号输出。4.2.2.2 根本操作变送器的根本操作都在操作显示 面板上完成。变送器操作显示面板如 图3所示。各局部功能：中心为LED数码显 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，氧化话领空气校准 air calib 标气校湘 stan gascalibCal*欧阳光明*创编2023.03.071.ED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变送器操作显示面板图器,用来校准仪器以提高测量精度。下方为操作按钮由其打算LED显示内容。具体操作：
10、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。当加热炉温度到达600。C时%。2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显示内容由操作按钮打算。如：当按住单检可TO2”指示灯亮LED显示自检氧量值；当按住眄寸mV指示灯亮LED显示电池电势信号值；当按住单叼时,指示灯亮LED显示加热炉温度值；当按下叩寸cal指示灯亮,此时可以校准仪器；校准以后按下产量ILED显示被测氧量值,仪器进入测量状态。*仪器校准的具体操作详见第7章仪器校准局部。*22假设安装的是探头开机后可能消灭mV指示灯亮、LED显示为.3基hHHHHm并闪耀的现象这是由于探
11、头内保温材料含水分宛多造成氧电势信本设号过大而超出量程,一般状况下开机后1小时左右仪器将正常工作。置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Sl位置时选择氧量量程为020%，此时电流输出值DC0IOmA或DC4mA20mA都是分别与该量程对应的值；当把跳线插在右边两*欧阳光明*创编2023.03.07个并排的引脚上即远离SI位置时选择氧量量程为O10%此时电流输出值DC0IOmA或DC4mA20mA都是分别与该量程对应的值。初始量程设置为020%如需010%量
12、程，将跳线插在右边两个引脚上即可。电流输出设置：变送器设有两档电流输出：DC0IOmA和DC4mA20mA。初始电流设置为DC4mA20mA信号输出，如用户需要DCO-IOmA信号输出需在订货时注明。5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安装。具体操作步骤如下：(1)翻开探头接线盒用万用表分别测量加热炉及热电偶两端的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6.1.3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
13、5。(3)将外接电源接在变送器AC220V”端子上。(4)接通电源，加热炉开头升温当到达600。C后仪器自动转为氧量值显示。按住操作面板上的甬键，假设显示为5.000.20，说明变送器氧量转换系统正常。E量程转换只影响对应电流输出值,而与变送器本身的氧量值显示无关。(5对于ZO-12B型探头加热炉阻值一般为15020热电偶阻值一般为稳定3.5Q0.5Q。对于不同型号产品,其值略有不同。详见,l4.2.2.2根本操作局部。*欧阳光明*创编2023.03.07一段时间后测量探头信号线两端的电阻及电势值，假设电阻小于IKQ、电势确定值渐渐减小且稳定后小于IOmV,说明探头完好，可以进展现场安装。盘装
14、式变送器接线端子探头接线端子图5盘装式变送器与探头接线图6仪器安装6.1 安装前的预备6.1.1 探头安装位置的选择正确选择探头安装饰,对于提高测量准确性和延长探头使用寿命有着重要意义。选择安装饰的原则： 安装饰的烟气温度不宜过高否则会缩短探头的使用寿命，推举安装饰最正确烟气温度在300C500C范围内； 安装饰应选在烟气流淌性好的位置，切忌安装在炉内侧、死角、涡流或缩口处。由于炉内侧和死角处氧量变化响应滞缓涡流处氧量波动大,而缩口处冲刷大易灰堵； 安装饰处应有操作平台有利于探头的安装、校准和维护； 安装饰负压不能过大一般应2KPa,以免产生测量偏差； 安装饰四周应确定密封不应消灭漏气现象否则
15、会使氧量测量值偏高； 探头安装位置应符合锅炉构造特点。对于电厂锅炉和工业炉来说，推举安装饰如图6所示。旁路烟道安装图如图7所示。推举安装选点区域图6电厂锅炉和工业炉推举安装饰6.1.2 炉体法兰的焊接图7旁路烟道安装图ZO系列氧化造氧的炉体法-兰大小一样,但长度不同。炉体法兰构造示意图如图8所示。*欧阳光明*创编2023.03.07为了保证炉体法兰在焊接后有良好的密封性，用户需自备一段长度等于炉壁厚的102mmX5mm的炉墙管和一块约5mm厚的方形钢板大小视现场状况而定。在方板中心开一个图8炉体法兰90mm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。图9炉体法兰的焊接6.1
16、.3现场布线变送器与探头之间用3组导线连接分别为：氧电势信号线：1.0mm2热电偶线：1.0mm2 1.5mm2 ,双芯银铭-银硅补偿导 线；加热炉线：1.2mm21.5mm2，双芯一般电缆。6.2安装*欧阳光明*创编1.5mm2 双芯金属屏蔽电缆；2023.03.07中囱原子能科学研究院*欧阳光明*创编2023.03.076.2.1 变送器的安装墙挂式即Q型变送器是靠四个M620的螺栓用户自备安装在现场的适宜位置图10。盘装式即（P型变送器有三种,均安装在仪表盘上,其开孔尺寸高X宽分别为153mm153mm、76mm153mm卧式）和153mm76mm立式。6.2.2 探头的安装探头可在停炉
17、状态下安装，也可以在开炉状态下安装，其安图10墙挂式变送器安装图装示意图如图11所示。由图可见，安装时将探头用4个螺栓固定在炉体法兰上即图12探头法兰尺寸图可，探头法兰标准尺寸如图12所示。图LL探头安装示意图Q型变送器安装饰环境温度为-5C55并留意防水、防尘木头安装操作格外简洁,但要留意以下环节：探头内的核心部件为陶瓷易碎品，搬运时应轻拿轻放避开猛烈振动以免损坏；*欧阳光明*创编2023.03.07 假设在开炉状态下安装应将探头在插入炉内1/3长度时停留23分钟,再缓缓插入以防骤热损坏氧化错元件； 探头过滤器的金属面必需对着烟气流向，以防过滤器陶连因受冲刷而被损坏； 两法兰之间应放置石棉垫
18、圈，并拧紧4个螺栓以防漏气。6.3现场连线待变送器和探头分别安装完毕后按要求用三组导线将变送器与探头相连。7仪器校准7.1 校准前的预备确认仪器连线准确无误后翻开变送器电源开关，探头加热炉开头升温此时变送器LED显示其温度值。当温度到达600。C时，变送器自动显示氧量值。当温度到达750。C并稳定后,仪器进入测量状态。虽然仪器进入测量状态，但在运行前期测量值可能有较大偏差或波动这属于正常状况。一般探头大约需要运行24小时后显示值才能趋于平稳虽然此时指示正常，但测量结果并不肯定格外准确，应当进展校准工作。7.2 校准方法本仪器承受两点校准法即空气校准和标气校准。第一步为空气校准，操作步骤如下：(
19、1)将探头标气入口”翻开，使空气自动进入探头；(2)待显示稳定后调整变送器操作显示面板上空气校准电位器,使显示为w21.000.20w。*详见4.2.2.2根本操作局部。*欧阳光明*创编2023.03.07其次步为标气校准，操作步骤如下：(1)将标气校准装置按图13所示与气瓶连接好；(2)确认减压阀处于关闭状态后翻开气瓶阀；(3)缓缓翻开减压阀,将标气流量调整为300mlmin500mlmin;(4)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；(5)通气约1分钟后调整变送器面板上标气校准电位器,将氧量显示值调为标准气体氧量值即可。图13仪器校准示意图08应先进展空气校准再进
20、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,否则可能因气仪器体流量过大而导致氧化错元件裂开。日常校准过程中应保证不漏气以免影响校准的准确性。维护毋k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与常阀。见故校准完毕后,应拧紧标气入口螺帽否则空气进入将使氧量测量值偏障排大。除8.1 仪器曰常维护仪器日常维护应留意以下几个方面： 变送器在发货前已调试好用户不应调整其内部电位器,以免影响测量线性及精度； 探头安装24小时以后应校准以后可依据实际状况用标气校准； 仪器安装后,应在开炉前送电，停炉后不应断电。QC探头氧化错元件为陶瓷产品高温时遇水即炸裂使用时切忌淋水。否
21、则O.Z由此造成损失将由用户担当。常见故障的分析与排解氧化造氧产品故障易消灭在探头局部下表列举了常见故障现象、缘由及排解方法。故障现象缘由分析排解方法变送器mV指示灯亮LED显示为HHHH并闪耀对于刚女装的探头来说可能是因保温材料内残存水分过多,造成电势信号超量程。本送器与探4之间”信品属于正常现象,一般状况下开机后1小时左右仪器将正常工作。连线空接、虚接或正负极反接。氧化结元件信号引线断。将对应端子正确连接。更换氧化错元件。探头内部信号引线断。更换探头内信号引线。变送器指不灯完，LED显示为HHHH并偶闪耀变送器与探头之间热电偶连线空接、虚接或正负板反接。将对应端子正确连接。假设连接正确,则
22、探头热电断。更换热电偶。变送器C指示灯亮，LED显示为常温假设探头加热炉两端角电压输入或者加热炉两端电阻值为8,说明加热炉断除更换加热炉。假设探头加热炉两端无电压输入且加热炉两端电阻值为150Q20Q,说明变送器电路有故障。返修变送器。氧量值显示偏Iw)仪器安装后从未进展校准或运行三个月以上未校准。重校准仪器。探头安装饰四周有漏气点。实行密封措施或更换安装饰。探头标气入口未密封。拧严密封螺帽。氧量值变化缓慢探头积灰严峻。去除探头积灰。对于灰堵严峻者，应考虑更换安装饰。探头安装在涡流或烟气流淌性不好的死角。更换安装饰。探头女装饰烟气温度过Iwl-氧化错元件老化。更换兀件并将探头女装到笆适烟气温度点。
