氧化锆氧量仪.docx
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氧化锆氧量仪
氧化锆氧量仪
一.氧化锆氧量探头
1.检查氧化锆探头
A.外观检查：
过滤器应清洁、畅通，无机械损伤；氧化锆管应清洁，无裂纹、弯曲，无严重磨损和腐蚀；各引线完好；法兰接合面无腐蚀，密封垫完好严密。
B.探头内阻的检查：
在温度为750±50℃，测量氧化锆探头内阻，对新制造的仪表一般不应大于80Ω，使用中及修理后的仪表应不大于800Ω。
C.探头本底电势的检查：
在探头温度为750±50℃，从工作气口通入空气，测量探头的本底电势不应超过±5mV。
2.检修项目与质量要求
A.温度控制准确性校准：
将探头温度升到给定值，稳定30min，测量热电偶温度，其值与给定值之差不应超过±5℃。
B.温度稳定性校准：
每隔5min测量一次热电偶温度，连续测量10次，10次读数的最大差值不应超过±4℃。
C.转换器的校准：
用电位差计在“氧势”输入端分别输入相当于含氧量为0.5%、2%、4%、6%、8%、10%的毫伏信号，测量转换器输出电流值，其值与标准输出值之差不应超过0.01mA。
D.恒流性能校准：
输出电流为10mA时，负载电阻在规定范围内每变化1KΩ，输出电流的变化不应超过0.01mA。
E.整套仪表的示值校准：
调好仪表的起点和终点指示，分别将含氧量为1%、5%、10%，流量为120L/h的标准气通入探头，待指示稳定后记录读数，指示值与实际含氧量之差不应超过±（氧量标准值的5%+0.2%）O2。
F.整套仪表示值稳定性校准：
通入标准气，稳定运行30min后，读取第一个数，每隔两小时读取第二个数，两次读数的差值不应超过±0.2%O2。
G.重复性检查：
在实际相同的测量条件下，对同一被测气体进行6次测量，测量结果的重复性应不超过基本误差的1/2。
3.检定条件：
A.被测气体的流量，按制造厂规定，如无特殊规定，均按300mL/min，但流量波动均不得大于±50mL/min。
B.气体流量计：
准确度：
不低于2.5级；
测量范围：
＜100L/H；
公称直径：
≤4mm。
C.高温炉温度测量控制仪：
最高温度不低于800℃，控制不超过±5℃。
D.仪表基本误差的检定点不得少于3点，一般应选择满度值的10%、50%、85%附近三点。
其他量程一般不少于2点。
E.仪表校验时，应按从低氧量到高氧量的顺序逐点检定。
F.仪表在进行标定时，被检系统应处于稳定状态，稳定时间应不少于4H，然后才能逐点进行标定。
G.在检定过程中，读数一定要在仪表显示器示值稳定后才读，并作好记录。
二.ZO—4Ⅲ型氧量分析仪
1.仪表操作：
接线完成后接通电源，电源指示灯亮，控制加热电炉自动升温，由室温到工作温度（750℃）约需20分钟，以后加热炉一直稳定在750℃。
当炉温在750℃左右时变送器才能对检测器所有数据进行处理和计算，液晶显示中文操作提示，3位LED显示被测气体氧含量。
2.仪表校验：
校验是在分析仪通电一段时间稳定后进行。
A.量程校准：
将接近量程（10%）或环境空气（20.4氧含量）、流量为400—600ml/min的标准气，通入检测器的标准气接口，观察氧量值的变化，待稳定后，通过功能键（FUNC）选择量程校正状态，调节上调键“∧”或下调键“∨”，使显示值与标准气体标称值相符，然后按下存储—测量键“S—M”以存储已设定的各个参数。
B.零位校准：
量程校准后，再通入低氧量标准气（1%氧含量）作标准气，观察氧量值的变化，待稳定后，通过功能键（FUNC）选择零位校正状态，调节上调键“∧”或下调键“∨”，使显示值与标准气体标称值相符，然后按下存储—测量键“S—M”以存储已设定的各个参数。
零位、量程校准后，再重复校验直至零位、量程显示在仪表允许范围之内。
C.以实际被测气体的氧含量附近的标准气（5%）通入仪表，可检验仪表的准确性。
如果是新的仪表，一般能满足准确性的要求，但使用一段时间后，达不到上述要求，需更换氧化锆元件。
D.校正结束，将带有橡皮垫圈的螺堵旋在检测器的标准气嘴上，撤去标气，旋紧钢瓶开关。
3.故障处理：
A.热电偶回路故障：
检查热电偶接线是否有脱落，极性是否接反，并用电阻表测量热电偶回路电阻是否过大或开路。
若接线均好时，则可能是热电偶内部开路，需更换。
B.加热炉回路故障：
用电阻表测量加热炉回路，当电阻远大于或小于60Ω时均需检查接线是否完好，否则为加热炉内部开路或短路，需更换氧化锆探头。
C.氧浓差电势回路故障：
检查氧浓差电势回路接线是否有脱落，极性是否接反。
D.锆管故障：
用电阻表测量氧化锆探头内阻，使用中及修理后的仪表应不大于800Ω。
若内阻过大，则表明锆管使用期已结束，需更换新的氧化锆元件。
E.仪表无法显示氧含量：
仪表工作温度过低，无法达到氧量显示所需要的温度。
检查热电偶回路正常，则可能是温度补偿元件AD590故障，需更换。
4.运行维护
A.投运前的准备
a）检查探头、连接导线、显示仪表等是否符合要求。
b）对于新安装的仪表，应检查取样点出烟温是否符合要求。
C）探头一般应在锅炉点火前安装好，随锅炉启动逐渐升温。
若在锅炉运行中安装或更换探头，应将探头缓慢逐步推进，使探头有一个缓慢的升温过程。
B.投运
a）投入电源
b）当探头温度升到额定值时，稳定30min，检查设备工作状态。
C.停用
a）切断仪表电源
b）随锅炉检修停运的仪表，应在检修前将探头抽出烟道并保管好。
三.Ronyin1231型氧化锆氧分析仪
1.氧分析仪功能
A.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4－20mA输出。
B.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。
C.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：
a.单点校准，即通一种标准气校准探头的电池常数。
b.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。
D.仪器校准：
仪器校准功能包括：
a.校准分析仪毫伏氧电势测量精度；
b.校准分析仪温度测量精度；
c.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。
E.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。
2.仪器面板、拨码开关及主板发光二极管功能
氧分析仪面板布置如下图所示：
ParameterProg.Alarm
+/-Param.Prog.Enter←→
5
A.仪器面板
仪器面板由显示屏、指示灯、按键三部分组成。
显示屏是40位5*7点阵液晶显示模块，分上下两行，每行20个字符，内容为英文、数字、百分比符号、温度及电量单位。
在测量状态下，上行显示氧气含量、氧电势；下行显示温度、输出标准电流等。
指示灯由三只红色发光二极管组成，其指示含义如下：
指示灯明暗状态
仪器工作状态
仪器操作功能
Prog.暗、Parameter暗
实时测量状态
正常测量
Prog.暗、Parameter亮
参数显示状态
显示仪器的参数，但不能进行修改
Prog.亮、Parameter亮
编程状态
修改仪器的参数设置和校准
Alarm亮
报警指示，报警指示一般不影响仪器的工作，少数情况除外
仪器共有16只按键，0-9为数码键，+/-为参数的正负符号键，另外五只不同标示按键的功能分别为：
键符
键名
操作功能
Param.
参数
乒乓键，进入和退出参数显示状态
Prog.
编程
乒乓键，进入和退出编程状态
Enter
确认
输入参数后，按Enter键仪器才真正接受输入的参数
仪器显示菜单中指定的其他操作功能
←
后退
1）在显示屏上跟踪仪器的参数、状态及设置
2）仪器显示菜单中指定的其他操作功能
B.拨码开关
在主电路板上,有两只四路DIP拨码开关,下面一只标注为SW1，上面一只标注为SW2。
四路DIP拨码开关从下到上对应的拨码编号分别为1#、2#、3#、4#。
当某一路拨在左边时,开关状态为ON,拨在右边时,开关状态为OFF。
a.SW1的1#微动开关作用：
仪器上电前,如果处于ON状态,仪器在上电时恢复初始的缺省参数设置。
此功能用于仪器参数丢失后和更换主电路板时；
b.如果处于OFF状态,仪器保持已有的参数设置不变,仪器正常工作时一般处于OFF状态；
c.用户可用自己设定的密码进入编程状态。
如果忘记了密码,将1路微动开关拨到ON位置,然后输入0000作为密码,进入编程状态,仪器显示遗忘的密码。
注意完成后要将微动开关拨回OFF位置。
SW1的2#微动开关确定仪器氧量运算方式:
传感元件处烟气温度
开关位置
热电偶
加热线
仪器氧量运算方式
>700℃
温度变化大
ON
需测量烟气温度
不需要加热
以本底电势、实测的氧电势和探头温度计算氧量
>700℃
温度变化不大
OFF
不需测量烟气温度
不需要加热
以本底电势、实测的氧电势和斜率计算氧量
<700℃
OFF
需测量烟气温度
需要加热
以本底电势、实测的氧电势和斜率计算氧量
<700℃
ON
需测量烟气温度
需要加热
以本底电势、实测的氧电势和探头温度计算氧量
传感元件处烟气温度确认方法：
仪器电源关闭，约1小时后探头内传感元件处温度由烟气温度确定，打开仪器电源，仪器最初显示的温度就是传感元件处烟气温度。
a.SW1的3#4#微动开关确定温控采样周期，对大部分种类探头位置都在左边（ON），下图所示：
SW1
4
3
2
ON1OFF
SW2的微动开关设置：
3#4#微动开关设定控制温度数值，组合功能如下:
4#开关位置
3#开关位置
控制温度点
OFF
OFF
650℃
OFF
ON
700℃
ON
OFF
750℃
ON
ON
800℃
b.1#2#微动开关设定控制温度上升速度，设置如下:
2#开关位置
1#开关位置
温度变化速率
OFF
OFF
1倍
OFF
ON
2倍
ON
OFF
4倍
ON
ON
8倍
c.一般位置（对大部分种类探头，取温控700℃，8倍温度变化速率）
在电路板的左边有一个X4接线端子排,正常情况下，端子排插头3、4、5、6脚和安装在仪器内部的环形加热变压器的四根引线的连接图如下。
对应的拨码开关位置如右图：
X4
┏━━┓SW2
┃8┠→─┐COM2
┣━━┫继电器2触点44
┃7┠→─┘NO23
┣━━┫2
┃6┠→─┐220VAC_N—→环形变压器红色线2ON1OFF
┣━━┫经电源滤波器输出
┃5┠→─┘220VAC_A—→环形变压器红色线1
┣━━┫
┃4┠←─┐----←----环形变压器蓝色线4
┣━━┫输入加热电源
┃3┠←─┘-----←---环形变压器蓝色线3
┣━━┫
┃2┠→─┐220VAC_N
┣━━┫输出220VAC（备用）
┃1┠→─┘220VAC_A
┗━━┛
d.特殊位置（对应1231氧探头，温控700℃）
在有些情况下（如1231氧化锆传感器可以使用220VAC加热电源）不使用环形加热变压器的加热电源，使用220VAC加热电源，这时断开X4端子3脚4脚和环形变压器蓝色线的连接，将X4端子1脚和4脚连接，2脚和3脚连接。
对应的拨码开关SW2位置如下：
SW2
ONOFF
注：
黑色表示拨码开关对应的位置
C.主板发光二极管
在仪器的主电路板上,有L1（上）、L2（中）、L3（下）三只发光二极管，状态功能如下：
L1（上）发光二极管以相同的周期（约2秒）明暗交替,表明仪器电脑部分工作正常。
L2（中）发光二极管点亮表示仪器处于对探头的温控加热状态;发光二极管不亮表示由于某种原因（如热电偶断开、接反、探头过热）,仪器对探头进行热保护,断开了加热电压。
L3（下）发光二极管点亮表示仪器正输出加热电压;不亮表示仪器未输出加热电压。
仪器按PID方式控制探头温度,所以发光二极管明暗闪烁的周期是变化的。
如果不连接显示电路板，主电路板能独立工作，通过发光二极管和输出电流也可以判断主电路板和探头工作是否正常及工作状态。
3.传感器和氧分析仪的安装
为了使氧分析仪正常运行，安装工作必须由专业人员指导进行。
安装前需对氧分析仪各组成部分进行检查，必要时在试验室内对氧分析仪进行通电试验，用已知含氧量的标准气体进行校对试验。
A.传感器安装位置的选择
安装位置的选择，通常应选择在具备下列条件的地方：
a.具有一定代表性的平均气样；
b.安装点附近的炉墙必须无漏风；
c.锅炉内无吹灰设备的地方；
d.被测气体（烟气）的压力变化不大的地方；
e.机械振动小的地方；
f.安装点处要有拆装传感器的空间位置；
g.若传感器长度达到1.5m，应在锅炉内设置支架；
h.环境温度不超过探头接线盒允许温度，易于维修的地方。
B.传感器的安装
锅炉烟道开孔与焊在烟道壁上的匹配法兰（用户自制）应和厂家提供的图纸相符。
传感器最好垂直向下安装，水平安装时应向下有一定的倾角，使烟气遇冷产生的凝结水能流向烟道。
将传感器插入烟道内，与焊在烟道壁上的匹配法兰正确对接，用螺栓均匀固定，法兰之间需用密封垫（如石棉纸垫）密封。
C.氧分析仪的安装
氧分析仪是由电子和电气元件组成的装置，故在选择氧分析仪安装地方时应尽可能符合下面的规定条件：
a.确保周围环境温度在0---50℃范围内，且温度变化尽可能小的地方；
b.当露天安装时，应防止雨淋和阳光曝晒；
c.机械振动小的地方；
d.便于操作维护的地方；
e.有足够的空间位置，使氧分析仪门能完全打开；
f.尽量靠近传感器安装的位置，减少电缆和气缆的长度；
g.安装地点确定后，氧分析仪的固定和必要的防护设施根据用户的实际条件，自行制作安装。
D.电缆的连接
在氧分析仪电路板上X2、X3两个接线端子排,1231探头接线盒内有C、B、A、F、D、E等六个电气连接点，规定如图所示。
注意事项：
a.探头热电偶与端子排X3的3、4间可采用K型热电偶补偿线连接；
b.氧化锆毫伏连接线要有屏蔽层，K型热电偶补偿线最好也有屏蔽层，屏蔽层在仪器侧连接X3的5、6，在探头侧浮空，不要触及探头的金属部分；
c.探头加热连接线不要与未经屏蔽的信号线共用同一根电缆线；
d..氧探头外壳要与大地连接，避免静电击穿；根据具体情况，可用电缆将探头的接地端G与仪器机壳连接；
e..电缆连接完成送电之前，要确保连线之间无短路、碰地现象！
E.参比气体源
氧化锆测氧是采用被测气体氧分压与参比气体（标准气体）氧分压比较（相对）的测量原理，因此测量时必须保持氧化锆敏感元件参比气体一侧的气体氧浓度恒定，为了方便一般将空气作为参比气体使用。
本系统将参比气体的含氧浓度设定为20.60%，采用干燥、清洁、无油的压缩空气（仪用气）作为参比气体是最理想的方法，一般是采用仪器内的微型气体泵，泵入空气作为参比气。
探头接线盒上的气管接头是参比气入口，如果采用压缩空气，必须经过减压阀、将流量调节到50cc/分钟左右再进入探头。
使用仪器内部提供的微型气泵时，通过配套的专用气管与探头接线盒上参比气接头连接，不需要减压调节流量，安装简便。
如果不通过压缩空气或微型气泵强制送入参比空气,而仅靠空气自然对流置换参比空气，仪器测得的氧量值将比实际值偏高。
F.启动前检查项目
氧分析仪系统在启动之前，需检查下列项目，确认无误：
a.电源电压：
220±10VAC；
b.检查电缆接线：
确认无误；
c.检查气缆：
确认传感器参比气体与微型气泵（或压缩空气）接通，探头颈部校验气体入口用堵头完全密封；
d..检查传感器对接法兰：
固定螺钉均匀拧紧，密封垫处无泄漏的可能。
e.确认电缆屏蔽层在传感器一端无触及导电体的可能；
f.测量加热器电阻（1231探头约110欧姆，SS41探头约23欧姆）；测量热电偶电阻（2－80欧姆）。
注：
如果此时锅炉已正常运行，在氧分析仪侧（端Ｘ3,端子3－4）用数字电压表测量热电偶输出电势，确认传感器安装点的温度。
G.启动和传感器加
a.合上电源开关；
b.氧分析仪开始加热传感器，控制温度，约20分钟，温度稳定在700℃。
c.如果传感器温度上升到750℃。
温度极上限2越限报警，同时仪器断开加热器电源。
当温度下降到715℃时，仪器会自动闭合加热器电源重新加热。
4.氧分析仪工作状态
根据操作人员不同的使用要求和操作，氧分析仪能工作在四种不同的状态之下。
这四种状态分别为实时值测量显示状态、显示系统参数状态，编程设置状态和服务状态。
状态之间转换如下:
实时值测量输入密码编程状态
┌───────┐按Prog.键┌───────┐┌────────┐
│actualvalues├─────┤entercode___├┬****│programmingmode│
└───┬───┘└───────┘│└────────┘
│按Param.键│按Enter键
┌───┴─────┐│┌────────┐
│parameterdisplay│└####│servicemode│
└─────────┘└────────┘
参数显示服务状态
A.实时测量显示状态
a.接通电源，氧分析仪微处理器首先快速进行自检；
b.自检完毕系统进入测量状态，显示氧浓度（oxygen*.**%）和温度（temperature***℃）；
c.操作人员按“→”或“←”键，显示将变换为电池电势（cellvoltage**.**毫伏）和输出电流（output**.**mA）；
d.如果有系统故障或予置的报警发生，报警指示灯（Alarm）亮。
这时按“←”或“→”键变换显示时，将显示故障类型。
在显示某一故障时，如该故障已处理排除，按（Enter）键，将清除显示屏上的该故障指示,如果该显示故障仅为一个，按（Enter）键报警（Alarm）指示灯同时熄灭。
当前工作状态显示：
↓
┌──────┐
│┌────┴────┐
││oxygen:
**.**%│氧量值:
**.**%
││temperature:
700℃│温度:
700℃
│└────┬────┘
│按→键↓
│┌────┴────┐
││cellvoltg:
**.**mV│电池电势:
**.**毫伏
││output:
**.**mA│标准输出:
**.**毫安
│└────┬────┘
│按→键↓
│┌────┴────┐
││systemfaults│系统故障显示
│││
│└────┬────┘
│按→键↓
└──────┘
B.可能出现的报警和系统故障有下列一些：
a.氧浓度变低于给定下限1（oxygenbelow**、**％）；
b.氧浓度高于给定上限1（oxygenabove**、**％）；
c.加热温度低于690℃（temperaturebelow690℃）；
d.加热温度高于715℃（temperatureabove715℃）；
e.加热温度高于750℃（temperatureabove750℃）；
f.热电偶未接（断路）（brokenthermocouple）；
g.热电偶接反（wrongpol.thermocouple）；
h.输入电压过高（inputvoltagetoohigh）。
C.显示系统工作参数状态
系统参数显示：
按Param.键
│
┌──────→│
│↓
│┌──────────┐
││output4-20mA│输出：
0-10mA
││outputmemoryON│4-20mA
│└─────┬────┘输出保持：
保持（ON）
│按→键↓ 不保持（OFF）
│┌─────┴────┐
││range10.00%│测量范围：
0-20.60％
││water00.00%│水分含量：
0-99.99％
│└─────┬────┘
│按→键↓
│┌─────┴────┐
││limitmin02.00%│报警下限:
2.00％O2
││limitmax06.00%│报警上限:
6.00％O2
│└─────┬────┘
│按→键↓
│┌─────┴────┐
││cellconst-02.77mV│电池常数：
-2.77mV
││mV/decade48.45mV│mV/数量级:
48.45mV
│└─────┬────┘
│按→键↓
│┌─────┴────┐
││testgas120.60%│校准气体1：
20.60％O2
││testgas203.16%│校准气体2：
03.16％O2
│└─────┬────┘
│按→键│
└───────┘
a.按参数显示键（Param.），显示屏将当前测量值转为显示系统参数，同时参数指示灯（Parameter）亮；
b.每按一次“←”或“→”键，显示将变换一次，显示两项参数。
依次按“←”或“→”键，所有参数都将依次循环显示。
按“←”和“→”键，循环方向相反；
c.参数显示键（Param.）是“乒乓”键，按两次所起的作用刚好相反。
在显示当前测量值时,按一次参数键,显示系统参数，参数指示灯（Parameter）亮,再按一次参数键，回到显示当前测量值，同时参数指示灯熄灭；
d.所有的系统参数都存贮在微处理器的数据存贮器中，微处理器先检查这些参数值的合法性；
e.所有显示的参数中，参数都能由用户修改，具体修改方法见编程设置状态。
11.1.1.1 编程状态
a.按编程键（Prog.）微处理器进入编程设置状态，用户可修改所有系统参数。
b
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