氧化锆分析仪原理及日常检修技术.pdf

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1、氧化锆分析仪原理及日常检修技术陈烨(天津津滨石化设备有限公司，天津300271)摘要：氧化锆氧分析仪是用来监测和控制燃烧气体、锅炉及工业炉中的氧浓度的一种分析仪。采用高可靠性的氧化锆传感器，其加热器装置可在现场进行更换。本文对氧化锆氧分析仪工作原理及日常检修技术进行简要阐述。关键词：氧化锆氧分析仪；准确；技术维修l氧化锆工作原理通过加热的电化学反应池所产生的电压值来表征被测气体的百分比氧浓度。电化学反应池(氧化锆锆池)是一稳定的、盘状的氧化锆结晶体(氧化钇·氧化锆)，多孔金属电极焙烧在锆池两侧。根据能斯特方程，在高温时(7040C)，锆池的输出电压为：EMF=KTloglO(P1／P2)

2、+C其中：P2表示氧化锆锆池与被测气体接触一侧的氧分压；P1表示氧化锆锆池与参比空气接触一侧的氧分压；T代表绝对热力学温度，C代表锆池常数；K代表电化学算法校正系数2氧化锆分析仪的组成氧化锆氧量计的主要部件：氧化锆氧量计是由防尘装置、氧化锆管元件(固体电解质元件)、热电偶、加热器、校准气体导管、接线盒以及外壳壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构，以增加整个装置的密封性能。材料采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制作，以提高使用寿命。防尘装置由防尘罩和过滤器组成，能防止烟气中的灰尘进入氧化锆锆管内部，使锆管元件免受污染，并能起到缓冲气样的作用。氧化锆管元件是氧探头的核心部件，由它产生氧浓

3、差电势信号。氧化锆管元件是陶瓷类金属氧化物，使用时必须避免剧烈震动，以免损坏锆管元件。热电偶是为测量锅炉、窑炉烟道中被测气体的温度和加热器恒温控制之用。加热器的作用是提供氧化锆固体电解质元件正常工作所需的温度，从而使其在低于600℃的被测烟气环境中正常工作3氧化锆分析仪的安装3．1安装点的烟气温度应符合相关要求一般来说，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)。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，

4、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IZl，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。3．2炉墙上的检测器固定法兰用钢材做成过渡架，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。3．3检测器的安装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

5、，以免空气漏入烟道，影响测量准确度。4氧化锆分析仪的检修过程4．1氧量指示修前记录：记录下正常运行时氧量指示值。记下温度毫伏示值，是否稳定。断开氧化锆电源后拆线，将所有拆下的线用胶带包好，并做好标记。4．2氧量探头拆卸4．2．1拆氧量探头时应拉开探头电源，并用验电笔验电，确认无电后方可工作。4．2．2将电源、热电偶、信号接线均拆下，并做好标志。拆卸探头时防止烫伤。4。3氧化锆校验(1)用毛刷清除氧化锆探头积灰，打开探头接线盒，用万用表测量加热丝两端及热电偶两端的电阻，判断有无断线或接触不良现象，判断无故障后，将三组接线柱与变送器相应接线端子连接好(注意热电偶与信号两组线的正负极)，将外接

6、电源接在变送器AC220V电源端子上。接通电源后仪器开始升温，按下“池温”键仪器显示温度值，当温度达到工作温度后，按下“氧量”键，仪器便转为氧含量显示。(2)自检仪器达到稳定工作温度后，按下“自检”键，氧量显示5．0±O．2(％02)，说明变送器氧量转换系统正常。实际测量时一定要弹出“自检”键。(3)探头检验当温度达到工作温度并且稳定一段时间后，测量探头信号两端的电阻及电势值，如电阻小于1KQ，氧量显示逐渐稳定在21％，表明探头完好，可以进行现场安装。4．4线路检查(1)接线端子应完整无损，螺丝不得秃扣，连接牢固，铭牌、接线标志字迹清楚、齐全、正确，且与图纸相符；端子排、配线等处不得积灰

7、，电缆孔应密封完好。(2)绝缘电阻测试用兆欧表测量线间及线对地的绝缘电阻，应大于20Mfl。4．5氧化锆探头、变送器回装探头回装时动作要轻，以防锆管断裂。变送器接线正确，不能把电源串入信号线。5氧化锆分析仪检修中注意事项5．1检修前准备工作人员应做好如下准备工作A．工器具检查：螺丝刀、扳手、万用表、兆欧表常用工具等B．资料检查：说明书、安装图、接线图、所需数据资料、明确检修步骤C．已做好修前的安全措施准备及开具合格工作票5．2过程中