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<div><p>2 氧化锆氧量分析仪的工作原理<br/>氧化锆是一种固体电介质,它具有离子导电性质,是测量装置中将烟气氧浓度转换成电信号的关键元件,测量原理如图1所示。氧化锆测量管内外两侧通以氧浓度的气体,例如内侧通空气,作为参比气体,外则通过被测烟气。当内外两侧气体的氧浓度不同时,氧化锆测管内外两侧将产生氧浓度差电势,内侧多孔性铂参比电势为正极,外侧多孔性铂电极为负极。两根引线将氧浓差电势送至二次仪表进行放大显示,也可转换为标准信号用作其他控制。<br/>在高温6000C以上时,氧化锆管的高氧分压面(通空气的氧化锆管内壁)发生还原反应:O2+4e→2O2- 管内壁氧化锆给出电子而带正电,生成的O2-通过氧化锆空穴到达低氧分界面。低氧分压在氧化锆管外侧.,它的表面发生氧化反应:2O2-→O2+4e氧化反应生成电子,使管外壁电极带负电。<br/>根据涅恩斯特(Nernst)公式,氧化锆管内外两侧理论电势:<br/>式中:<br/>E—理论浓差电势(v)<br/>R—理想气体常数(8.314J/克分子*K)<br/><br/>n=4(一个氧分子反应时输送的电子数)<br/><br/>F—法拉第常数(=96500C/克分子)<br/>T—开尔文温度(K) </p><p>l—空气氧分压(%)<br/>X—被测烟气氧分压(%)<br/>一般Pl=20.6%, 则 </p><p><br/>(伏)<br/>即<br/>E=-T(3.4027+4.9595lgPx)mV<br/>由上式可知,氧浓差电势E,除了与烟气中氧含量PX有关外,还与温度T(K)有关。 </p><p>3 标定方法<br/>氧化锆氧量分析仪的测量系统可分为两大类,即直插补偿式和定温式。由于定温式一般配备定温炉和旁路烟道,设备复杂昂贵,工业使用较少。而直插补偿式则直接将氧化锆探头插在被测烟气处,结构简单,应用广泛。而在中小用户,由于用量较小,一般不配备校验设施,标定工作比较困难。通过前面对氧化锆工作原理的分析,我们不难得出“温度、电势测定、对照关系表进行标定”的方法。<br/>直插补偿式氧量分析仪测量锅炉烟气含氧量的方法如图2所示: </p><p>图中,温度信号来自锆管处的热电偶,补偿信号来自氧化锆探头末端的热电阻或其他热敏元件,温度信号和补偿信号构成锆管的温度测量回路;二次仪表根据温度测量回路的信号,对锆管进行加热,可使锆管温度维持在一定范围;氧浓差信号则是在一定范围温度下的烟气含氧量信号。<br/>根据以上分析,在没有校验设施和<br/>图2 直插补偿式氧化锆分析仪系统图<br/>标准样气的情况下,我们可以采取测算氧化锆管温和测量氧浓差电势的方法进行查表标定,方法如下:<br/>(1)准备“温度——氧浓差电势——烟气含氧量(%)”关系对照表。可以借助有关技术资料,也可以用关系式E=-T(0.034027+0.049595lgPx)mV 进行计算;<br/>(2)测算锆管温度,根据热电偶的温度信号和热电偶冷端补偿信号计算锆管温度,并化为相应的热力学温度(开尔文温度);<br/>(3)确定锆管温度稳定在正常使用范围后,对二次表进行“零点”毫伏标定,即断开氧浓差毫伏信号,按相应的温度查关系对照表,对二次仪表加对应的“零点”毫伏信号,调整二次仪表的“调零”,使其显示为“零”,输出4mA(Ⅲ型标准信号)或0Ma(Ⅱ型标准信号);<br/>(4)满值标记,即把“校验阀门”打开,检查氧浓差电势毫伏值为零,调整二次仪表“量程”,使其显示满值(即20.6%),且输出满量程信号(4~20ma或0~10ma):调整完毕后关闭“校验”气阀。<br/>(5)测量氧浓差电势,根据所测算的温度(T)和氧浓差电势(E),差关系对照表,并按查得的百分含氧量,检查标定是否正确,如误差在允许范围内,则标定完毕,否则须检查二次仪表是否合格,确定后再重新标定。<br/>4效果分析<br/>本办法沿用原始值计算后进行标定,避免了标准气配制和校验设施的不确定度带来的误差。一方面解决小火电和其它工业锅炉氧量表的校验问题,同时也可以检验已经校验的氧量表在环境改变后的精确度。<br/>《蒲北科技》 </p></div> |
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