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概述
　　ZrO₂-II型直插式微機化氧量自動分析儀是在總結氧化鋯氧量分析儀多年研究和應用經驗后，研制成功的新型氧量分析儀，適用于各種工業鍋爐、窯爐及加熱爐中煙氣的含氧量。它的主要特點是氧量檢測器的結構設計及鉑電極的化學配方、制作工藝充分考慮了被測爐氣組分復雜這一特點，可保證檢測器在水平直插條件下應用時具體足夠長的壽命。而其信號轉換部分以單片微處理器為核心，通過軟件實現儀表大部分功能，硬件配置重點強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使用壽命，并使儀表具備與檢測器要求相適應的自診斷功能及抗*力。本儀表在完善氧化鋯頭金屬化工藝及儀表信號轉換器實現智能化等方面較大改進，具體內容如下：

（1）多孔性鉑電極的化學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）儀表溫度控制系統所給出的升溫曲線能滿足氧化鋯材料對升溫速度的要求。
（4）儀表信號具有必要的自診斷功能。
1、工作原理
　　本儀器依據濃差電池原理構成，和其他電池一樣，它具有兩個半電池，而在兩電極之間，用固體電介質氧化鋯聯結。
　　在高溫下，當氧化鋯兩側有氧濃差時，就形成了氧濃差電池，電池電動勢的大小可依據Nernst公式計算，即：

式中：E-濃差電池輸出，mV; n-電子轉移數，在此為4;
R-理想氣體常數，9.314 W*S/mol; F-法拉第常數,96500 C;
T-溫度,K; P"Q-高濃度側氧分壓; P’Q-低濃度側氧分壓。
　　當電池工作溫度固定于700℃時，上式為：

　　由上式可知，在溫度700℃時，當固體電介質一側氧分壓為空氣（20.6%）時，由濃差電池輸出電動勢E，就可以計算出固體電介質一側氧分壓，這就是氧化鋯氧量自動分析儀的測氧原理。
2、主要技術參數
2.1 測量范圍
　　顯示：0~25.0%？：（三位數字顯示）
　　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 響應時間：≤5S（90%測量值）
2.4 溫度精度：700±1℃
2.5 顯示內容：氧濃（）、氧勢（mV）、爐溫（℃）、加熱電壓（V）、量程上、下限（）、報警上、下限（）
2.6 鍵盤設定：報警上、下限設定，探頭零電勢校正
2.7 自診斷內容及故障類別符號：
　　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 信號轉換器的使用條件
3.1.1 儀器安裝環境應無易燃、易爆和強腐蝕性氣體，并要求通風良好。
3.1.2 工作環境溫度：0-50℃
3.1.3 工作環境溫度：≤90%
3.1.4 供電電壓：220V.AC±10%Hz
3.1.5 功率消耗：150W
3.2 氧量檢測器的現場按裝條件
　　檢測器的現場按裝場所必須滿足下列條件：
3.2.1 避開震動場合；
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定范圍內。（煙氣溫度＜650℃）
4、儀器的組成
　　整套儀器由氧量檢測器、信號轉換器及有關附件組成。
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、測溫熱電偶、接線盒以及殼體等主要部件組成。整個裝置采用全封閉型結構，以增加整個裝置的密封性能，提高使用壽命。
　　氧化鋯管是該檢測器的核心，由它產生氧濃差電勢信號，使用時應注意避免劇烈震動，以免損壞。
檢測器內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℃的環境中仍能正常工作。
4.2 信號轉換器
　　Zr02-Ⅱ型微機化氧量自動分析儀的信號轉換器實際上是一個小型的測控系統，由單片機作為*控制系統。
　　將來自氧量檢測器的模擬信號（氧勢、熱電勢）分別調制成0-10KNz調頻信號，經光電隔離后送至計算機，采用調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*力。應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構編制，便于修改、增加軟件功能，以滿足不同用戶的特殊需要。程序運算采用了三位浮點數，保證了運算勞動精度，對氧濃、爐溫的計算，采用查表線性插值法，對爐溫的控制采用增

1、投用儀器后，為什么不能立即進行校驗？
答：這是因為：冷機投運24小時內，指示是不正常的，投用一天后，再用標氣進行校準。這是因為，冷機檢測器或新裝檢測器內會存在一些吸附水分或可燃性物質，熱機后，在高溫下，這些吸附水分蒸發，可燃性物質燃燒，會消耗參比側電池中的參比空氣，導致參比空氣的氧含量低于正常值20.6%，會出現檢測器信號偏低，甚至出現負信號，造成測量的氧含量值偏高，甚至大于20.6%的現象，這時的測量值是不準確的。應該等到檢測器內部的水分和可燃性物質被新鮮空氣置換干凈后，才能使測量準確。所以，氧化鋯檢測器至少需要熱機一天以上才能進行校準。

2、為什么需要定期對分析儀進行校準？
答：氧化鋯分析儀在使用過程中存在許多干擾因素，如鋯管的老化、積灰、SO2和SO3對電極的腐蝕等。運行一段時間后，儀器的性能會逐漸變化，給測量帶來誤差，因此必須定期對儀器進行校準！校準周期通常為1--3個月，這要看儀器的使用環境和使用情況而定。
校準時，不能使用純N2作為零點氣，通常零點氣應為滿量程的10%；量程氣是滿量程的90%；BYG現場采用的是干燥空氣作為量程氣；零點氣則采用100PPMO2，這是考慮到，零點100PPM以下，標氣誤差對儀器的影響太大且校驗吹掃時間太長，又不易吹到位；測量值采用測量線性的下延線。實踐證明，我們的選擇是明確而有效的！

3、為什么儀器不要輕易開關？
答：原因有二：一是由于氧化鋯管是一根陶瓷管，雖然有一定的抗熱振性能，但在停開過程中，因急冷、急熱等溫變大而可能導致鋯管斷裂，因此，少做一些無謂的停開操作；二是涂敷在鋯管上的鉑電極與氧化鋯管間的熱膨脹系數不一致，使用一段時間后，容易在開停過程中產生脫落現象，導致探頭內阻變大，甚至損壞檢測器。停機要慎重！

4、檢測器恒溫的判斷
答：進入菜單，檢查檢測器溫度與電壓是否一致，這有助于判斷加熱和溫控系統是否正常。當檢測器溫度遠高于恒定溫度，則說明熱電偶斷路。因為轉換器內設有斷偶保護電路，一旦熱電偶斷路，它將產生一個毫伏信號代替熱電偶信號，使檢測器溫度顯示偏高，并使加熱電源斷開以保護檢測器不至于燒壞。此時，雖然溫度超高，實際上電爐并未加熱，測量熱偶兩端電阻（必須斷開引線）可以證實這一點，熱電偶正常電阻應小于20歐姆。
若檢查了發現溫度低于恒定值，這應考慮加熱沒進行或加熱絲斷或溫控系統故障與損壞。

5、測量值偏高
前段因素不考慮，首先要考慮檢測器入口漏氣；儀器*未校準或校準不當。

6、測量值偏低
儀器示校準或需要校準；
樣品氣中含有可燃性氣體；
放空管線背壓大；

7、測量值波動大
檢測器老化，內阻大、電極接觸不良；
樣品氣中有濕度大或有水滴，在檢測器內氣化；

8、測量值極限漂移，信號超量程
檢測器有部件損壞，如鋯管斷裂、電極引線開路、檢測器老化、溫度補償電阻斷裂（氧含量*）；

9、探頭老化的原因和癥狀
通常我們所指的探頭老化是指氧化鋯檢測器的老化，主要表現在內阻升高和本底電勢增大這兩項上：（1）內阻升高
實際運用中，探頭老化引起的內阻增大較多。內阻是指信號線兩端間的輸入電阻，它是引線電阻、電極與氧化鋯間界面電阻及氧化鋯體積電阻三部分之和，因此，電極揮發、電極脫落和氧化鋯電解質的反穩（由穩定氧化鋯變為不穩定氧化鋯），都將引起內阻升高。測量檢測器內阻，可以判斷其老化情況。根據經驗，當內阻增大到接近其使用極*，將出現信號大跳動現象，有些反應為響應遲緩的現象。對于這些檢測器，其本底電勢不一定很大。
（2）本底電勢增大
本底電勢是電池附加電勢。引起本底電勢增大的因素有兩種：一種屬于永存因素，它寄生的電池上，如SO2和SO3的腐蝕作用、電池不對稱因素；另一種屬于暫存因素，如電極各灰、空氣對流差等因素，一旦條件改善，本底電勢便可降低。
本底電勢的變大，往往反映檢測器的老化程度，當E0值超過分析儀的zui大調節量時，就說明檢測器已經損壞。
舉個例子：
一個氧化鋯，出廠時的E0為-5mV,其允許變化范圍為0—-30mV，使用半年后，變為-13mV；使用18個月后變為：-29mV；這種情況就表明，此檢測器已經老化，需要更換。
需要注意的是，有些檢測器的老化表現在本底電勢變大上，而有些檢測器雖然老化，但卻沒有這種現象，所以我們需要認真分析對待。當本底電勢變大的原因是由暫存因素引起時，隨著使用時間的推移，則有可能出現本底電勢先變大，再變小的現象。
由于本底電勢增大而導致探頭老化的數量比內阻增大數量要少，單純本底增大，一般不會出現信號跳動大的現象。

10、注意事項：
①需要對樣品氣進行控壓處理，通常進儀器壓力不得大于0.05MPA；
②標氣二次表輸出壓不得大于0.30MPA；
③進入儀器的所有氣路管線都必須經過嚴格的查漏，且此項工作在儀器正常工作時，每半年還必須進行一次系統查漏；
④氣路進儀器前，必須經過物理過濾器，10u；發現氣阻現象，可先行檢查過濾網（過濾器）；
⑤定期清潔分析儀風扇過濾網，每季度一次；環境惡劣，需要經常清理，以防止因通風不暢而導致的儀器過熱現象；
⑥儀器的安裝部位應當水平，遠離振動源；以防止檢測器不水平，而造成的樣品對流不均所引起的誤差；
⑦分析儀周圍環境要求通風良好，切忌密閉空間，因氧量不均衡而引起的測量誤差；
⑧分析儀周圍切忌有可燃性氣體，這會嚴重影響檢測器的準確測量；
⑨由于檢測是在高溫下操作，若待測氣體中含有H2和CO、CH4時，此物質會與氧發生反應，消耗部分氧，氧濃度降低，引起測量誤差。所以儀器在測量含有可燃性物質的氣體時應相應考慮此項因素，以避免測量失準。
⑩當測量含有腐蝕性氣體時，應先用活性炭過濾。
文章鏈接：中國化工儀器網 http://www.chem17.com/tech_news/detail/82761.html