Прынцып працы і абслугоўванне цырконіевага аналізатара кіслароду

Тып структуры і прынцып працы цырконіевага кіслароднага зонда

Згодна з рознымі метадамі выяўлення, кіслародныя зонды з цырконія падзяляюцца на дзве катэгорыі: кіслародныя зонды для выяўлення проб і кіслародныя зонды непасрэднага ўводу.

1. Тып кіслароднага зонда для выяўлення проб

Рэжым выяўлення пробы заключаецца ў тым, што вымяраны газ падаецца ў камеру выяўлення аксіду цырконію праз накіроўвальную трубу, і аксід цырконію награваецца да працоўнай тэмпературы (вышэй за 750°C) з дапамогай награвальнага элемента. Цырконій звычайна мае трубчастую форму, а электрод - сітаваты плацінавы электрод. Перавагі вынаходніцтва заключаюцца ў тым, што на яго не ўплывае тэмпература выяўленага газу, і ўтрыманне кіслароду ў газах рознай тэмпературы можна выявіць з дапамогай розных накіроўвальных труб, і гэтая гнуткасць ужываецца ў многіх прамысловых анлайн-выяўленнях. Недахопам з'яўляецца павольны час рэакцыі. Складаная канструкцыя можа лёгка паўплываць на дакладнасць выяўлення. Пробаадборная трубка лёгка забіваецца, калі ў выяўленым газе ёсць шмат прымешак. Сітаваты плацінавы электрод схільны да карозіі з-за серы і мыш'яку ў газе і закаркоўвання дробным пылам. Награвальнік звычайна награваецца электрычным провадам, і тэрмін яго службы невялікі.

Калі тэмпература выяўленага газу нізкая (0-650°C) або выяўлены газ чысты, падыходзіць метад выяўлення тыпу пробы, напрыклад, вымярэнне кіслароду з дапамогай апарата для вытворчасці азоту і вымярэнне кіслароду ў лабараторыі і г.д.

2. Прамое ўстаўленне кіслароднага зонда для выяўлення

Тып выяўлення з прамым устаўленнем заключаецца ў тым, што цырконій непасрэдна ўстаўляецца ў вымяраны газ з высокай тэмпературай для непасрэднага выяўлення ўтрымання кіслароду ў газе. Метад выяўлення падыходзіць для тэмпературы выяўленага газу ад 700°C да 1150°C (спецыяльная канструкцыя таксама можа выкарыстоўвацца для высокай тэмпературы 1400°C). Высокая тэмпература вымяранага газу выкарыстоўваецца для дасягнення працоўнай тэмпературы цырконіем без выкарыстання награвальніка (малюнак 3). Ключавой тэхналогіяй кіслароднага зонда з прамым устаўленнем з'яўляецца высокатэмпературнае ўшчыльненне і праблема з керамічным матэрыялам электрода. Пералічаны два тыпы структуры кіслародных зондаў з прамым устаўленнем.

(1) Інтэграваная трубка з цырконія

Форма распрацавана на аснове формы трубкі з аксіду цырконію, якая выкарыстоўваецца ў спосабе выяўлення проб, гэта значыць, зыходная трубка з аксіду цырконію падоўжана, каб аксід цырконію можна было непасрэдна падоўжыць у вымяраны газ высокай тэмпературы. Гэтая канструкцыя не патрабуе ўліку праблемы герметызацыі пры высокай тэмпературы.

(2) Кіслародны зонд з цырконія прамога тыпу

З-за неабходнасці непасрэднага ўвядзення аксіду цырконія ў газавы дэтэктар патрабаванні да даўжыні кіслароднага зонда вышэйшыя, яго эфектыўная даўжыня складае каля 500 мм ~ 1000 мм, а даўжыня ў спецыяльных умовах можа дасягаць 1500 мм. Патрабаванні да дакладнасці выпрабаванняў, стабільнасці працы і тэрміну службы вельмі высокія, таму кіслародны зонд з непасрэдным увядзеннем цяжка прыняць усю трубчастую структуру традыцыйнага кіслароднага зонда з аксіду цырконія, і часцей за ўсё выкарыстоўваць структуру злучэння паміж аксідам цырконія і алюмініевай трубкай з больш высокімі тэхнічнымі патрабаваннямі. Герметычнасць з'яўляецца адной з найважнейшых тэхналогій гэтага кіслароднага зонда з аксіду цырконія. У цяперашні час самым перадавым спосабам злучэння ў свеце з'яўляецца зварка аксіду цырконія і алюмініевай трубкі разам, што забяспечвае выдатную герметычнасць. У параўнанні з метадам выяўлення пробы, выяўленне з непасрэдным увядзеннем мае відавочныя перавагі: аксід цырконія непасрэдна кантактуе з газам і мае перавагі высокай дакладнасці выяўлення, хуткай рэакцыі і невялікіх выдаткаў на абслугоўванне.

Прамысловае прымяненне кіслароднага зонда

1. Прымяненне прамысловых катлоў і ацяпляльных печаў

Пры выкарыстанні кіслароднага зонда існуе два спосабы ўводу вымяранага газу, а менавіта прамое ўвядзенне і вымярэнне пробы. Час водгуку пры прамым увядзенні кароткі, награвальнік не патрэбны, канструкцыя простая, памер невялікі і партатыўны, але тэмпературу вымяранага газу неабходна вымяраць адначасова. Паколькі тэмпература кіслароднага зонда кантралюецца награвальнікам, дакладнасць вымярэння высокая, а праца надзейная, але час водгуку залежыць ад хуткасці патоку газу.

Прамоўныя аналізатары кіслароду шырока выкарыстоўваюцца для вызначэння ўтрымання кіслароду ў дымавых газах катлоў і награвальных печаў (малюнак 4). Кіслародны зонд, які выкарыстоўваецца для гэтай мэты, у асноўным мае трубчастую структуру, прычым трубка можа быць адкрыта з абодвух канцоў або з аднаго канца, апошні з якіх з'яўляецца найбольш распаўсюджаным на рынку ў цяперашні час. Порыстыя плацінавыя электроды пакрытыя на ўнутранай і вонкавай сценках трубкі ZrO2, прычым унутраны і вонкавы электроды адпаведна працягваюцца да канца трубкі, а правады NiCr падключаны да канца трубкі ў якасці выхаднога сігналу, тым самым кіруючы сістэмай гарэння для дасягнення нізкакіслароднага гарэння, дасягнення мэтаў зніжэння цепластрат і эканоміі энергіі.

Усталёўка кіслароднага датчыка

Разумная ўстаноўка з'яўляецца ключом да забеспячэння надзейнай працы кіслароднага датчыка. Шматлікія праблемы з выкарыстаннем выкліканы няправільнай устаноўкай кіслароднага датчыка.

1. кропка вымярэння адбору проб

Вызначэнне кропкі вымярэння — гэта першачарговая праца, якая павінна адпавядаць наступным прынцыпам:

(1) Абраная кропка вымярэння патрабуе, каб выяўлены газ у печы мог быць правільна адлюстраваны, каб забяспечыць сапраўднасць выхаднога сігналу кіслароднага датчыка і максімальна пазбегнуць мёртвага кута зваротнага паветра;

(2) Пункт вымярэння не павінен знаходзіцца занадта блізка да кропкі згарання або сопла, бо газ у гэтых месцах знаходзіцца ў стане інтэнсіўнай рэакцыі, што прывядзе да ваганняў і рэзкіх скажэнняў значэнняў кіслароднага датчыка; Не размяшчайце занадта блізка да абсталявання, якое генеруе паветра, напрыклад, вентылятараў, каб не пашкодзіць датчык вібрацыяй рухавіка;

(3) Вынаходніцтва дазваляе пазбегнуць размяшчэння ў становішчы магчымага сутыкнення, каб пазбегнуць пашкоджання зонда ў выніку сутыкнення і забяспечыць бяспеку датчыка.

2. Спосаб усталёўкі і падключэння кіслароднага датчыка

(1) Кіслародны зонд можна ўсталяваць гарызантальна або вертыкальна, прычым вертыкальны варыянт з'яўляецца найлепшым. Незалежна ад абранага спосабу, кірунак накіроўвалай пласціны трубкі для адбору проб зонда павінен быць максімальна накіраваны ў бок вымяранага патоку паветра, і пры першапачатковай усталёўцы асноўны кірунак вызначаецца на аснове ведаў працэсу. Пасля ўключэння сістэмы для нагрэву зонда кірунак трубкі для адбору проб паварочваецца, і лічбавы мультыметр назірае за ваганнямі выхаднога патэнцыялу кіслароду, каб канчаткова вызначыць найлепшы кірунак накіравання.

(2) Злучэнне, якое выкарыстоўваецца для ўстаноўкі кіслароднага датчыка, уяўляе сабой спецыяльнае фланцавае злучэнне, а азбеставая пракладка прыціскаецца для забеспячэння герметычнасці, інакш, паколькі ў звычайнай печы адмоўны ціск, уцечка праз фланцавае злучэнне можа паўплываць на дакладнасць вымярэнняў або выклікаць ваганні сігналу.

(3) Каб ліквідаваць перашкоды, вывадная лінія сігналу кіслароднага датчыка пераважна павінна быць экранаванай. Найлепшы спосаб - выкарыстоўваць два двухжыльныя кабелі: адзін двухжыльны экранаваны кабель для вываду кіслароднага патэнцыялу і адзін двухжыльны кабель кіравання KVV для кіравання зондам для нагрэву злучальнага канца. Калі ўмовы поля адсутнічаюць, можна выкарыстоўваць 4-жыльны кабель KVV для непасрэднага падключэння сігналу кіслароднага патэнцыялу зонда і награвальнага канца.

(4) Стандартны газавы порт кіслароднага зонда звычайна зачынены і выкарыстоўваецца толькі пры каліброўцы газу; Порт для падачы паветра для прадзьмуху злучаны з паветраным помпай або трубаправодам сціснутага паветра, уваход паветра ў порт для прадзьмуху звычайна кіруецца клапанам, такім як электрамагнітны клапан, клапан адкрываецца адзін раз у пэўны перыяд, газ падаецца ў трубку для адбору проб газу, клапан зачыняецца, калі зонд выяўляецца нармальна, і ніякі іншы газ не можа паступаць у трубку для адбору проб. Зонд для сканавання сціснутага паветра вытворцы павінен гарантаваць, што сціснутае паветра не ўтрымлівае вады, гэта значыць, што выкарыстоўванае сціснутае паветра павінна быць аддзелена ад вады.

Выкарыстанне і абслугоўванне кіслародных датчыкаў

1. падключэнне кіравання ацяпленнем

Кіслародны зонд тыпу выяўлення пробы можа працаваць нармальна толькі пасля падключэння кіслароднага датчыка да рэгулятара нагрэву, і выхадны сігнал у халодным стане з'яўляецца выпадковым сігналам, які не мае ніякага значэння. Пасля падключэння кіслароднага датчыка да рэгулятара нагрэву можна пачаць нармальнае выяўленне газу пры пакаёвай тэмпературы. Звычайная ўстаноўка нуля зонда адбываецца пры пакаёвай тэмпературы. Пасля нагрэву зонда шляхам вымярэння паветра лічбавы мультыметр выкарыстоўваецца для вымярэння выходнага значэння мілівольт зонда ў гэты час. Гэта значэнне з'яўляецца значэннем адхілення нулявога становішча зонда. Адхіленне нулявога становішча неабходна дадаць да індыкатара прыбора, каб выправіць канцэнтрацыю кіслароду, якая адлюстроўваецца прыборам.

2. Меркаванні пры ўсталёўцы або замене кіслароднага датчыка

Пры ўсталёўцы або замене кіслароднага датчыка неабходна адкарэктаваць значэнне канцэнтрацыі кіслароду, якое паказвае аналізатар кіслароду. Без гэтай працы канцэнтрацыя кіслароду, якая выяўляецца аналізатарам кіслароду, можа адрознівацца ад фактычнай канцэнтрацыі пасля замены датчыка, што паўплывае на вымярэнне.

3. Прынцып і метад карэкцыі канцэнтрацыі кіслароду.

Выхадны сігнал датчыка кіслароду — гэта канцэнтрацыя вымеранага газу і стандартнае значэнне рознасці патэнцыялаў паветра, якое мы называем патэнцыялам кіслароду. Гэта значэнне патэнцыялу ў нулявой кропцы (гэта значыць, вымярэнне паветра). Розныя пачатковыя адхіленні выхаднога патэнцыялу зонда і выхадны патэнцыял праз пераўтварэнне мадэлі могуць мець памылку, таму каліброўка сігналу зонда ў аналізатары кіслароду вельмі неабходная, інакш канцэнтрацыя кіслароду і фактычная вымераная канцэнтрацыя газу будуць значна адрознівацца і не змогуць задаволіць патрэбы вытворчасці ў палявых умовах, нават калі гэта ўводзіць у зман кантроль, гэта ўплывае на вытворчасць.

Канкрэтная карэкцыя звычайна праводзіцца з дапамогай эталоннага газу. Метад заключаецца ў тым, што эталонны газ, пацверджаны вымярэннем, уводзіцца ў зонд праз порт для эталоннага газу, вымяраецца патэнцыял кіслароду на выхадзе і канцэнтрацыя кіслароду, якая паказваецца на прыборы. Канцэнтрацыя кіслароду, якая паказваецца на прыборы, павінна быць такой жа, як канцэнтрацыя эталоннага газу. Калі ёсць якія-небудзь адхіленні, карэктуецца лінейны параметр прыбора. Для эталоннага вымярэння патрабуецца як мінімум тры розныя сістэмы каліброўкі эталоннага газу з рознай канцэнтрацыяй, каб лінейнасць сістэмы карэктавалася некалькі разоў падчас трох калібровак і забяспечвалася нармальная праца сістэмы.

4. Уплыў назапашвання пылу на кіслародны датчык і метад яго прачысткі і ачысткі

Паколькі кіслародны датчык з'яўляецца прыладай для доўгатэрміновага выяўлення і вымярэння ў рэжыме рэальнага часу, пыл, які ўтвараецца катлом і іншым абсталяваннем (асабліва печчу для спальвання вугалю або печчу для спальвання парашка і г.д.), будзе блакіраваць газаадборны трубаправод, што прывядзе да лікавага скажэння вымярэнняў, нават калі вымярэнне немагчыма. У гэты час неабходна рэгулярна правяраць пыл у трубаправодзе для адбору проб, працягласць і час сканавання для вызначэння ступені адкладання попелу. Гэты від метаду праверкі патрабуе наяўнасці аналізатара кіслароду з адпаведнай функцыяй або адпаведнай прылады для абслугоўвання кіслароднага датчыка. У адваротным выпадку гэтыя прылады могуць усталяваць толькі ручныя клапаны для кіравання сціснутым паветрам або паветраны помпа для рэгулярнага ўваходу ў адтуліну для выдалення пылу з зонда, але ў гэты час неабходна звярнуць увагу на наступныя сітуацыі:

(1) Паколькі патэнцыял кіслароду ў датчыку кіслароду зніжаецца ў працэсе прадзьмуху, мінімальна магчымае значэнне павінна быць 1,2 мВ. У гэты час выяўлены патэнцыял кіслароду не адлюстроўвае стан атмасферы ў печы, гэта неабходна ўлічваць.

(2) Хуткасць патоку паветра для прачысткі павінна забяспечваць выдаленне сажы, падчас прачысткі можна назіраць выходнае значэнне кіслароднага патэнцыялу кіслароднага датчыка. Калі значэнне кіслароднага патэнцыялу не змяншаецца, гэта сведчыць аб тым, што хуткасць патоку паветра занадта малая, пыл не ачышчаны, і неабходна адрэгуляваць або праверыць трубаправод для прачысткі.

(3) Канал адтуліны для выдзімання непасрэдна злучаны з печчу, і пасля завяршэння выдзімання клапан павінен быць зачынены, адтуліна для выдзімання павінна быць заблакавана, а паветра пад адмоўным ціскам у печы не павінна трапляць унутр, што паўплывае на выяўленне кіслароднага датчыка.

Пры аналізе якасці датчыка кіслародны датчык варта разглядаць як асобны кампанент выяўлення. Пры вызначэнні патэнцыялу кіслароду ад датчыка кіслароду ўсе правады, падлучаныя да яго, павінны быць адключаны, і патэнцыял кіслароду вымяраецца непасрэдна на выхадзе датчыка кіслароду лічбавым вымяральнікам з высокім унутраным супраціўленнем. Вызначаючы патэнцыял кіслароду, атрыманыя значэнні параўноўваюцца са значэннямі, якія выкарыстоўваюцца пры звычайным выкарыстанні.

Фактычная аперацыя

З 2003 года ў крэкінгавай печы нашага завода выкарыстоўваецца высокатэмпературны аналізатар цырконія ZGP2+ZDT з прамым увядзеннем, які ў асноўным выкарыстоўваецца для вымярэння ўтрымання кіслароду ў дымавых газах. Ён удзельнічае ў кантролі гарэння ў крэкінгавай печы, і яго праца стабільная і надзейная. У маі 2005 года было выяўлена, што адхіленне паказанага значэння адносна вялікае, усе адхіленні станоўчыя, была вызначана ўцечка ў газавым шляху, газ нулявой кропкі падаецца па стандартным газавым шляху, і была выяўлена ўцечка ў ротарным расходомеры. З-за адмоўнага ціску ў вымяральную сістэму паступае вонкавае паветра, таму аб'ёмная доля кіслароду ў паветры высокая, вымеранае значэнне высокае, а апрацоўка нармальная. На практыцы варта звярнуць увагу на некалькі момантаў:

⑴Цырконіевая трубка павінна нармальна працаваць пры тэмпературы 750°C, таму прыбор павінен падтрымліваць пастаянную тэмпературу

⑵Няма ўцечак з газаправодаў

⑶Падтрымлівайце стабільны ціск у інжэктары на ўзроўні 0,15 МПа

⑷ Крыніца эжектарнага газу павінна быць закрыта пры праверцы эталоннага газу і адкрыта падчас вымярэння.

⑸Наяўнасць H2, CO, CH4 і іншых гаручых газаў у вымяральным газе пагоршыць вынік вымярэння.

Выснова

Прыбор для вымярэння кіслароду з цырконія мае такія перавагі, як простая канструкцыя, кароткі час водгуку, шырокі дыяпазон вымярэнняў, высокая тэмпература выкарыстання, надзейная праца, зручная ўстаноўка, невялікія эксплуатацыйныя выдаткі і г.д.

Такім чынам, ён шырока выкарыстоўваецца ў металургіі, хімічнай прамысловасці, электраэнергетыцы, кераміцы, аўтамабільнай прамысловасці, ахове навакольнага асяроддзя і іншых прамысловых галінах.