氧化锆ROYTEC210-211中文说明书

ROYTEC210/211

氧化锆氧分析仪

安 装 使 用 说 明 书

简体中文编译版

2008年7月

目 录

1 2 2.1 2.2 2.3 2．3．1 2．3．2 2．3．3 3 3.4 4 4.1 4.2 4.3 4.4 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 6 7 8 8.1 8.2

附录1 附录2 附录3 附录4 附录5 附录6

测量原理 ------------------------------------------------4 系统组成 ------------------------------------------------4 传感器 --------------------------------------------------4 氧分析仪 ------------------------------------------------5 仪器面板、主板拨码开关及主板发光二极管功能---------------6 仪器面板 ------------------------------------------------6 主板及拨码开关 ------------------------------------------7 主板发光二极管 ------------------------------------------8 传感器和氧分析仪的安装 ----------------------------------8 电缆的连接-----------------------------------------------9 氧分析仪工作状态 ---------------------------------------11 实时测量显示状态 ---------------------------------------11 显示系统工作参数状态 -----------------------------------12 编程状态 -----------------------------------------------13 服务状态 -----------------------------------------------15 系统校准 -----------------------------------------------15 两点校准 -----------------------------------------------16 标准方法 -----------------------------------------------16 简便方法 -----------------------------------------------17 标准气体 -----------------------------------------------17 单点校准 -----------------------------------------------18 标准方法 -----------------------------------------------19 简便方法 -----------------------------------------------20 常规检查和维护 -----------------------------------------20 故障诊断与排除 -----------------------------------------21 氧化锆氧分析仪技术数据 ---------------------------------25 氧分析仪 -----------------------------------------------25 传感器 -------------------------------------------------25 实验室检验校准步骤--------------------------------------26 氧化锆探头搬运储存安装注意事项--------------------------26 210型氧分析仪安装尺寸图---------------------------------27 氧化锆探头安装尺寸图------------------------------------28 210/211型氧化锆氧分析仪系统接线图-----------------------29 氧化锆氧分析仪系统组成示意图----------------------------30

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注意:

1)仪器和探头带电时,除面板操作外,不得进行其他任何操作,以免触电危及生命!

2)探头内锆管是易脆品,务必轻拿轻放,不得与包括地面在内的任何物体碰撞,以免锆管断裂、破碎!

3)仪器的软件和本说明书未经著作权人同意,任何人不得影印、复制、摘录、修改、传播其中内容,否则将承担相应的法律责任!

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1 测量原理

210型氧化锆氧分析仪，主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。

氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆内外两侧涂有多孔性铂电极制成氧浓度差电池。氧浓差电池位于传感器的顶端。为了使电池保持额定的工作温度，在传感器中设置了加热器。氧分析仪内的温度控制器控制氧化锆的温度, 温度恒定在预先设定的值。 在额定的温度下，电池输出电势用下面的公式计算（能斯特方程）： ＲＴ Ｐ1

ｍＶ＝------Ｌｎ--- ＋Ｃ ４Ｆ Ｐ2

式中 Ｐ1──在电池内侧参比气体(如空气)的氧分压； Ｐ2──在电池外侧被测气体(如过程气)的氧分压； Ｒ-----气体常数； Ｆ-----法拉第常数；

Ｔ-----绝对温度=( 273 + t ℃)；

Ｃ-----电池常数。

参比气体应为干燥清洁无油的空气( 含氧20.60％ )。若参比气侧与被测气体侧氧浓度不同时，氧离子从高的一侧迁移到低的一侧。电池就以对数的规律反应出被测气体中的氧浓度值。

若被测气体中的氧含量减少，电池的毫伏信号就会增加。电池工作温度在700℃时，氧浓度每减少一个数量级, 毫伏信号约增加约48mV。

ROYTEC210型氧化锆氧分析仪可配接直插式传感器(直接安装在烟道内无需采样系统)，也可配接抽气式氧传感器。

被测气体中存在水份将直接影响传感器的输出电势。直插式测量方法是湿式测量。湿式测量比干式(除去水份的)测量，反应出的氧浓度值小。ROYTEC210型氧化锆氧分析仪可由用户设置水蒸汽体积浓度从而将湿式测量值换算为干式测量的值。

2 系统组成

氧化锆氧分析仪是由安装在烟气道内的传感器(探头)、现场就地安装的氧分析仪、气体源(压缩空气或者气泵)及它们之间的连接电缆、连接气缆组成。

2.1 传感器

传感器装置由探头、探头法兰、测量电池、加热器、过滤元件以及电缆接线端子、参比气管接头及校验气口等组成。测量电池本体分为3层：铂(电极)─氧化锆(电解质)─铂(电极)。铂电极是多孔性的。被测气体通过过滤器或试验气体通过传导通道进入测量电池被测气体一侧，而另一侧通入一定流量的参比空气(含氧20.60％)。校验气口在正常测量时用堵头螺杆密封，防止空气进入被测气体一侧影响测量。

两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势(两侧的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。电势毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4－20mA标准电流。此电流由氧分析仪接线端子输出，输出负载电阻大于600欧姆。

测量电池的工作温度设置为700℃, 为了保持工作温度恒定，用一支Ｋ型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。

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2.2

氧分析仪 氧分析仪结构

2.2.1

氧分析仪机柜为壁挂式。氧分析仪电子电气部分全部集中在机柜内的两块电路板上。安装在仪器面板反面的电路板是副电路板，它是显示系统工作状态、设置系统参数、调试校准系统的人机界面。安装在仪器机箱里面的的电路板是主电路板，主电路板以电脑为核心，系统所有的监控测量工作都由主电路板承担，在系统参数设置完成后，主电路板可以脱离副电路板独立工作。机柜下部有3个电缆导引进出口和一个参比输出接头，分别是电源输入口、与传感器连接电缆口及标准电流输出口。另有一个气管接头，由仪器内气源装置产生参比空气输出，通过气管连接氧传感器的参比气入口。

2.2.2 氧分析仪功能

1、传感器氧信号处理

氧传感器输入的氧电势mV信号首先进行放大，然后将放大的电压信号经过 A/D转换器转换为数字信号。根据传感器测量电池的特性曲线，微处理器将数字信号转变为相应的氧浓度值并显示在氧分析仪显示屏上，同时将数字信号转变为线性标准模拟电流信号0—10mA或4－20 mA输出。

2、传感器温度控制

为了使测量电池的工作温度达到额定温度（700℃），氧分析仪接受传感器中的Ｋ型热电偶输出的实际温度mV信号，与氧分析仪微处理器予置温度(毫伏)相比较，通过优化PID算法输出加热电压，控制电池温度。

微处理器采用环境温度作为热电偶冷端比较点。

3、传感器校准

由于材料和制造工艺等原因，反映每只探头的测量特征的参数并不完全相等。当经过一段时间的运行后，探头也会由于气体中杂质的污染等原因逐渐引入测量误差，因此需要对系统进行校准。仪器具有两种校准方式：

（1）单点校准，即通一种标准气校准探头的电池常数。

（2）两点校准，即通两种标准气校准探头的电池常数、斜率。两点校准使测量数据在全量程范围内真实、准确、可靠。

4、仪器校准

仪器校准功能包括：

1、 校准分析仪毫伏氧电势测量精度； 2、 校准分析仪温度测量精度；

3、 校准分析仪标准毫安电流输出精度。

以上校准已由仪器生产厂家出厂时完成，在使用中不需用户再进行。

5、故障和报警

氧分析仪在运行中连续不断地进行自检，而且通过电缆对传感器进行控制和故障监督。若有故障出现，在氧分析仪显示屏上显示出故障。

除此之外，氧分析仪还有许多其他功能，例如由仪器内气源装置提供参比气、传感器过热保护、水份修正等。

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