Fehlerdiagnose und -behandlung von Zirkonoxid-Analysatoren

1. Warum kann das Instrument nicht unmittelbar nach der Inbetriebnahme überprüft werden?

Antwort: Die Anzeige ist innerhalb von 24 Stunden nach Inbetriebnahme des Kaltgeräts fehlerhaft. Die Kalibrierung mit Standardgas erfolgt nach einem Tag Betrieb. Grund dafür ist, dass sich im Kaltgerätdetektor oder im neu installierten Detektor Adsorptionswasser oder brennbare Substanzen befinden. Nach dem Erhitzen verdunstet dieses Adsorptionswasser bei hohen Temperaturen, und die brennbaren Substanzen verbrennen. Dabei wird die Referenzluft im Referenzsystem verbraucht, wodurch der Sauerstoffgehalt unter den Normalwert von 20,6 % sinkt. Dies führt zu einem niedrigen oder sogar negativen Detektorsignal und somit zu einem höheren gemessenen Sauerstoffgehalt, der sogar über 20,6 % liegt. Der Messwert ist daher ungenau. Um eine genaue Messung zu gewährleisten, muss gewartet werden, bis die Feuchtigkeit und die brennbaren Stoffe im Detektor durch Frischluft ersetzt wurden. Daher benötigt der Zirkoniumoxiddetektor mindestens einen Tag im Wärmegerät zur Kalibrierung.

2. Warum muss der Analysator regelmäßig kalibriert werden?

A: Beim Betrieb eines Zirkonoxid-Analysators treten zahlreiche Störfaktoren auf, wie z. B. die Alterung des Zirkoniumrohrs, Ascheablagerungen, Korrosion der Elektroden durch SO₂ und SO₃ usw. Nach einer gewissen Betriebsdauer verändert sich die Leistung des Geräts allmählich, was zu Messfehlern führt. Daher muss das Gerät regelmäßig kalibriert werden! Die Kalibrierungsintervalle betragen in der Regel 1–3 Monate, abhängig von den Umgebungsbedingungen und der Nutzung des Geräts.

Bei der Kalibrierung darf reines N₂ nicht als Nullpunktgas verwendet werden. Üblicherweise sollte das Nullpunktgas 10 % des Messbereichs betragen. Das Messgas entspricht 90 % des Messbereichs. Am BYG-Standort wird trockene Luft als Messgas verwendet. Das Nullpunktgas beträgt 100 ppm Methanol. Bei einem Nullpunkt von 100 ppm oder darunter hat der Standardgasfehler einen zu großen Einfluss auf das Instrument, die Prüf- und Reinigungszeit ist zu lang und die Kalibrierung ist nicht einfach durchzuführen. Der Messwert wird linear absteigend dargestellt. Die Praxis hat gezeigt, dass unsere Wahl klar und effektiv ist!

3. Warum wechselst du das Instrument nicht öfter?

A: Dafür gibt es zwei Gründe: Erstens ist das Zirkonoxidrohr ein Keramikrohr. Obwohl es eine gewisse Temperaturwechselbeständigkeit aufweist, kann es beim Abschalten aufgrund der schnellen Abkühlung, der schnellen Erwärmung und der isothermen Erwärmung zu einem Bruch des Zirkonoxidrohrs kommen. Daher sollten unnötige Abschaltvorgänge vermieden werden. Zweitens ist der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen der auf dem Zirkonoxidrohr aufgebrachten Platinelektrode und dem Zirkonoxidrohr selbst unterschiedlich. Nach einer gewissen Nutzungsdauer kann es beim Öffnen und Schließen leicht zu einem Ablösen der Elektrode kommen, was den Innenwiderstand der Sonde erhöht und sogar den Detektor beschädigen kann. Vermeiden Sie daher unnötige Ausfallzeiten!

4. Bestimmung der konstanten Detektortemperatur

A: Die Überprüfung der Übereinstimmung zwischen Detektortemperatur und Spannung im Menü hilft festzustellen, ob das Heiz- und Temperaturregelungssystem ordnungsgemäß funktioniert. Wenn die Detektortemperatur deutlich über der Solltemperatur liegt, ist das Thermoelement defekt. Da der Umrichter über eine Schutzschaltung für defekte Thermoelemente verfügt, erzeugt er in diesem Fall ein Millivolt-Signal anstelle des Thermoelementsignals. Dadurch steigt die Detektortemperatur weiter an, und die Heizleistung wird unterbrochen, um den Detektor vor Beschädigung zu schützen. Obwohl die Temperatur in diesem Fall sehr hoch ist, wird der Elektroofen tatsächlich nicht beheizt. Dies lässt sich durch Messung des Widerstands an beiden Enden des Thermoelements (bei abgetrennter Zuleitung) bestätigen. Der normale Widerstand des Thermoelements sollte unter 20 Ohm liegen.

Wenn festgestellt wird, dass die Temperatur unter einem konstanten Wert liegt, ist davon auszugehen, dass die Heizung nicht funktioniert, der Heizdraht defekt ist oder das Temperaturregelungssystem ausfällt und beschädigt ist.

5. Hohe Messung

Bevor man die Faktoren außer Acht lässt, sollte man zunächst die Leckage des Detektoreinlasses prüfen; das Instrument wurde möglicherweise seit langer Zeit nicht oder nicht ordnungsgemäß kalibriert.

6. Niedrige Messung

Instrumentenkalibrierung oder Kalibrierung erforderlich.

Das Probengas enthält brennbares Gas.

Der Gegendruck in der Entleerungsleitung ist groß.

7. Die Messwerte schwanken

Der Detektor ist veraltet, der Innenwiderstand ist hoch und der Elektrodenkontakt ist schlecht.

Das Probengas enthält eine hohe Luftfeuchtigkeit oder Wassertröpfchen und wird im Detektor vergast.

8. Gemessene Grenzwertabweichung, Signalüberschreitung

Der Detektor weist beschädigte Komponenten auf, wie z. B. einen Bruch des Zirkoniumrohrs, einen offenen Stromkreis der Elektrodenzuleitung, Alterungserscheinungen des Detektors und einen Bruch des Temperaturkompensationswiderstands (Sauerstoffgehalt 100 %).

9. Ursachen und Symptome der Sondenalterung

Üblicherweise bezeichnet die Alterung der Sonde die Alterung des Zirkonoxiddetektors, die sich hauptsächlich in einer Erhöhung des Innenwiderstands und einer Erhöhung des Hintergrundpotenzials äußert.

(1) Erhöhter Innenwiderstand

In der Praxis steigt der durch die Alterung der Sonde bedingte Innenwiderstand weiter an. Der Innenwiderstand ist der Eingangswiderstand zwischen den beiden Enden der Signalleitung und setzt sich aus dem Leitungswiderstand, dem Grenzflächenwiderstand zwischen Elektrode und Zirkonoxid sowie dem Volumenwiderstand des Zirkonoxids zusammen. Elektrodenverflüchtigung, Elektrodenablösung und die Instabilität des Zirkonoxid-Elektrolyten (von stabilem zu instabilem Zirkonoxid) führen zu einem Anstieg des Innenwiderstands. Der Innenwiderstand des Detektors kann zur Bestimmung seines Alterungszustands gemessen werden. Erfahrungsgemäß treten bei einem Innenwiderstand nahe der Betriebsgrenze Signalüberlagerungen und verlangsamte Ansprechzeiten auf. Das Hintergrundpotenzial dieser Detektoren muss nicht zwangsläufig hoch sein.

(2) Hintergrundpotential erhöht

Das Hintergrundpotenzial ist das zusätzliche Potenzial der Batterie. Es gibt zwei Faktoren, die zu einem Anstieg des Hintergrundpotenzials führen: Zum einen permanente Faktoren, wie z. B. parasitäre Einflüsse auf die Batterie, etwa SO₂- und SO₃-Korrosion oder Batterieasymmetrie; zum anderen temporäre Speicherfaktoren, wie z. B. Elektrodenasche, Luftkonvektion usw., die sich bei Verbesserung der Bedingungen wieder verringern.

Der Anstieg des Hintergrundpotenzials spiegelt häufig den Alterungsgrad des Detektors wider. Überschreitet der E0-Wert den Maximalwert des Analysators, ist der Detektor beschädigt.

Zum Beispiel:

Bei einem Zirkoniumoxid beträgt der E0-Wert zum Zeitpunkt der Auslieferung -5 mV, der zulässige Änderungsbereich liegt bei 0-30 mV. Nach einem halben Jahr Gebrauch sinkt der Wert auf -13 mV; nach 18 Monaten Gebrauch sinkt er auf -29 mV; dies deutet darauf hin, dass der Detektor gealtert ist und ausgetauscht werden muss.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Alterung einiger Detektoren zu einem Anstieg des Hintergrundpotenzials führt, während bei anderen Detektoren die Alterung zwar sichtbar ist, aber nicht auftritt. Daher muss dieser Aspekt ernst genommen werden. Wenn das Hintergrundpotenzial aufgrund temporärer Speichereffekte ansteigt, kann es sein, dass es mit der Nutzungsdauer zunächst zunimmt und dann wieder abnimmt.

Da das Hintergrundpotenzial zunimmt, ist die Anzahl der Sondenalterungen geringer als die Anzahl der Erhöhungen des Innenwiderstands; es kommt lediglich zu einer Erhöhung des Hintergrundpotenzials, wodurch das Signal nicht sprunghaft ansteigt.

10. Vorsichtsmaßnahmen

(1) Der Druck des Probengases muss kontrolliert werden. Im Allgemeinen sollte der Druck des Instruments 0,05 MPa nicht überschreiten.

(2) Der Ausgangsdruck des Sekundärnormalzählers darf 0,30 MPa nicht überschreiten.

(3) Alle Rohrleitungen, die in das Instrument münden, müssen streng auf Leckagen überprüft werden. Diese Überprüfung muss im Rahmen des normalen Betriebs des Instruments alle sechs Monate durchgeführt werden.

(4) Vor dem Eintritt in das Instrument muss das Gas einen physikalischen Filter von 10µm passieren. Falls ein Gaswiderstand auftritt, kann zunächst das Filtersieb (der Filter) überprüft werden.

(5) Reinigen Sie regelmäßig, einmal pro Quartal, das Lüfterfiltersieb des Analysators. Bei schlechten Umgebungsbedingungen ist eine häufige Reinigung erforderlich, um eine Überhitzung des Geräts aufgrund mangelnder Belüftung zu verhindern.

(6) Der Installationsteil des Instruments muss horizontal und weit von der Vibrationsquelle entfernt sein; dadurch wird ein Fehler vermieden, der durch ungleichmäßige Konvektion der Probe am Detektor verursacht wird.

(7) Für die Umgebung des Analysators ist eine gute Belüftung erforderlich. Geschlossene Räume sind zu vermeiden, da Messfehler durch ein Ungleichgewicht der Sauerstoffmenge entstehen können.

(8) Es ist sehr schwierig, das Gas in der Umgebung des Analysators zu erfassen, was die Genauigkeit des Detektors beeinträchtigt.

(9) Da die Detektion bei hohen Temperaturen erfolgt, reagieren die zu messenden Gase, falls sie H₂, CO oder CH₄ enthalten, mit Sauerstoff. Dabei wird ein Teil des Sauerstoffs verbraucht, die Sauerstoffkonzentration sinkt und es kommt zu Messfehlern. Dieser Faktor muss daher bei der Messung von Gasen mit brennbaren Stoffen berücksichtigt werden, um Fehlmessungen zu vermeiden.

(10) Bei der Messung korrosiver Gase wird Aktivkohle zur Filterung verwendet.