ZOS系列氧化鋯分析仪.doc

概述和用途 ZOS系列氧化锆分析仪是由智能化分析仪和氧化锆氧量计（简称氧探头） 组成。该仪器的工作原理是基于电化学原理，检测元件是利用氧化锆（ZrO2）制成的固体电解质，其在高温下具有传导氧离子的特性，当固体电解质两侧存在氧浓度差时，即有一与浓度成一定关系的电势产生，对此电势作补偿计算，从而可准确反映氧量。 ZOS系列氧分析仪是一种新颖的智能化工业自控仪表，它可以对诸多工业炉窑烟气中的氧含量快速、准确、在线地进行检测、比较、分析，减少低氧燃烧造成的污染，确保生产过程的安全和经济性。因此，ZOS系列氧化锆氧分析仪可广泛用于电力、化工、冶金、石油、轻工纺织领域中的燃烧控制，也可应用于电子元件、磁性材料等高温烧结的保护性气氛中的微量含氧分析。 ZOS系列分析仪是内部采用单片微机组成的智能化仪表，它可以对氧探头送来的氧浓度差电势进行测量、比较，用“能斯特”公式实时地计算出烟气中的氧含量，并且在计算中引入双参数校正法，具有氧探头本底电势调节功能，弥补了氧探头的离散性缺陷，延长氧探头使用寿命。本氧分析仪还可对氧探头实行准确、可靠的恒温控制，ZOS氧分析仪具有氧电势、温度、氧百分比浓度及本底电势显示，还具有0—10mA或4—20mA隔离模拟输出，带负载能力大，并且量程0—10%O2或者0—20.%O2相对应的标准输出可以主板一次设定。其日常维护十分方便。 技术指标 1、测氧范围：0—20.6%O2 2、仪器精度：测氧基本误差±3%满量程值（含探头） 3、变送器精度：1.0级（≤1.0%满量程值） 4、温控精度：恒温点的±5℃（恒温点450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃，可一次设定） 响应时间：≤2秒（达到90%的响应） 模拟量输出信号：4—20 mA ADC（负载0Ω—500Ω）对应氧量0—10%O2或者0—20.0%O2 0—10 mA ADC（负载0Ω—1KΩ）对应氧量0—10%O2或者0—20.0%O2 两路电流同步输出 本底修正范围：-20 mV—+20 mV 数显形式：LED四位数码管显示 电源：AC220V±10% 功耗：6W（不包括加热功率） 加热功率：约50W（平均值）可提供2000W输出功率 环境条件：温度0—40℃ 相对湿度90% 工作原理 1、氧探头工作原理 ZOS系列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，其结构原理图如图1所示。 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，发生如下电极反应： O（P0）+4e-→2O-2 氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应： 2O-2 →O（P0）+4e- 由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧 ⑶ 检测器的外观和接线盒布置 1、过滤器 2、安装法兰 3、接线盒 4、氧信号接线端 5、热电偶接线端 6、冷端补偿接线端 7、加热炉接线端 8、参比气入口 9、标准气入口 图1 ⑴ ⑵ ⑶ 离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E，该电势信号符合“能斯特”方程： RT P0 E= —— Ln —— (1) 4F P 式中R、F分别是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度（K），P0是空气氧含量（20.6%O2），P是烟气氧含量。由（1）式可见，在一定的高温条件下（一般500℃），一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量见附表。 在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时，其输出电势E值为0mV，但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我们称为无浓差条件下锆管