氧化锆分析仪的工作原理

氧化锆分析仪的工作原理

氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内，位于整个探头的顶端。
氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（20.6%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子

一、 概述

   氧化锆烟气氧量分析仪是近几十年发展起来的新型测氧器，因其具有结构简单、维护方便、反应速度快、测量范围广等特点，而广泛应用于电力、冶金、供暖、建材、电子等部门，分析各种工业锅炉及窑炉中烟气的氧含量，提高燃烧效率，节约能源，减少环境污染。

   氧化锆氧量分析仪由转换器和检测器（俗称氧探头）组成，在检测器的核心元件氧化锆浓差电池上，采用了纳米材料和优良的生产工艺，在电极涂层上添加抑制电极老化的添加剂。大大提高了氧化锆测量探头的精度和使用寿命。检测器采用直插式探头结构，不需取样系统，能及时反映锅炉内燃烧状况，如与自控装置配合使用，可有效地控制燃烧状况。转换器采用单片机智能化设计，汉字液晶显示，使数据显示、功能控制更具有人性化；可与各类型DCS数据接入设备连接。使仪表的操作变的简单，容易掌握。具有以下特点：

? 1. 通用性较强，可以直接替换其它厂家氧量分析仪。

   2. 大屏幕蓝底白字ＬＣＤ显示。

? 3. 全中文操作菜单(出口产品可以提供英文菜单)。

? 4. 氧量量程0.01-25.00％内自由设定（量程0-5%）。

   5. 温度采用ＰＩＤ控温，恒温点７００℃和７５０℃（可现场选择）。

? 6. 可设置氧量上、下限报警指示，温度上、下限报警指示。

? 7. 本底电势一键校正。

? 8. 可用标准气在线校准。

? 9.  4~20mA标准电流输出与主电路光电隔离，可直接远传进入DCS系统。

?  10. 多种故障信息提示。

二、工作原理

    氧化锆是一种高温电解质浓差电池，在高温环境下，具有能产生氧离子迁移的导电性能，由于被测气体（烟气或其它气体）与参比气

体（空气或其它气体）在氧化锆两侧铂电极的氧分压不同，在两极间有一定数量的氧离子迁移而产生了氧浓差电势，其电势值与氧浓度的关系，可以用能斯特（Nernst）公式来表示：

             E=RT/4F×LnP₁/P₂

式中：E—氧浓差电势（V）

      R—理想气体常数（8.314J/moLK）

      T—绝对温度值（K）

      F—法拉第常数（96500c/moL）

      P1—参比气体分压（空气）

      P2—被测气体分压

    变送器把所测量出的数据，经单片机计算转换，将氧含量在液晶屏上显示出来，同时转换成电流信号供计算机或计录仪使用。

    700℃和750℃时氧浓度与氧浓差电势关系见附表．

三、 技术指标

??          量程：   0.01～25.00%O₂(量程从5.00％－25.00％内自由设置）

     输出信号： 4 ～20mA 负载电阻≤500Ω 隔离

     重复性：   满量程的±0.5%

     基本误差： ≤±1%（满量程）

     稳定性：   ≤±1%（仪器连续检定4h）

     响应时间： 当标准气体从检测器入口引入时计，5秒内达到90%的响应

     环境温度： 检测器 -10℃～80℃   转换器 0℃～40℃

     电源及功耗：电源220±10%VAC，功耗最大为150W

??  样气温度：   ≤700℃（700℃以上协商供货）

?      样气压力范围：±10KPa

??  检测器长度：  0.4m;0.8m;1.0m;1.2m；（其他长度可根据用户要求生产）

四、 检测器的构造

     检测器由防尘装置、氧化锆管、加热炉、热电偶、气体导管、接线盒以及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，提高使用寿命。对高粉尘的检测环境，为达到更好的过滤效果，加装了多孔陶瓷过滤器。

    检测器内的氧化锆管是核心元件 ，属陶瓷易碎品，运输和安装使用过程中应避免剧烈震动，以免损坏。检测器内加热炉的作用是提供氧化锆元件正常工作所需的温度，为延长加热炉的寿命，在工艺上作了特殊的处理。因检测器本身带有加热装置，从而在低于700℃的环境中能正常工作。