Prinsip kerja dan penyelenggaraan penganalisis oksigen zirkonia

Jenis struktur dan prinsip kerja probe oksigen zirkonia

Mengikut kaedah pengesanan yang berbeza, prob oksigen zirkonia dibahagikan kepada dua kategori: prob oksigen pengesanan persampelan dan prob oksigen pemasukan langsung.

1. Probe oksigen jenis pengesanan persampelan

Mod pengesanan persampelan ialah gas yang diukur dibawa masuk ke dalam ruang pengesanan zirkonium oksida melalui paip panduan, dan zirkonium oksida dipanaskan pada suhu kerja (melebihi 750°C) melalui elemen pemanasan. Zirkonia secara amnya menggunakan bentuk tiub, dan elektrod menggunakan elektrod platinum berliang. Ciptaan ini mempunyai kelebihan iaitu ciptaan ini tidak terjejas oleh suhu gas yang dikesan, dan kandungan oksigen dalam pelbagai gas suhu boleh dikesan dengan menggunakan paip panduan aliran yang berbeza, dan fleksibiliti digunakan untuk banyak pengesanan dalam talian industri. Kelemahannya ialah masa tindak balas yang perlahan. Strukturnya kompleks, yang boleh menjejaskan ketepatan pengesanan dengan mudah. ​​Tiub persampelan mudah disekat apabila terdapat lebih banyak bendasing dalam gas yang dikesan. Elektrod platinum berliang mudah terdedah kepada kakisan sulfur dan arsenik dalam gas dan penyumbatan debu halus. Pemanas biasanya dipanaskan oleh wayar elektrik, dan hayatnya tidak lama.

Apabila suhu gas yang dikesan adalah rendah (0-650°C) atau gas yang dikesan adalah bersih, kaedah pengesanan jenis persampelan adalah sesuai, seperti pengukuran oksigen oleh mesin pembuat nitrogen dan pengukuran oksigen di makmal, dsb.

2. Probe oksigen pengesan sisipan langsung

Pengesanan jenis pemasukan terus ialah zirkonia dimasukkan terus ke dalam gas yang diukur pada suhu tinggi untuk mengesan kandungan oksigen dalam gas secara langsung. Kaedah pengesanan ini sesuai untuk suhu gas yang dikesan pada 700°C~1150°C (struktur khas juga boleh digunakan untuk suhu tinggi 1400°C). Suhu tinggi gas yang diukur digunakan untuk membawa zirkonia mencapai suhu kerja tanpa menggunakan pemanas (rajah 3). Teknologi utama prob oksigen yang dimasukkan terus ialah masalah pengedap suhu tinggi dan elektrod bahan seramik. Struktur dua jenis prob oksigen yang dimasukkan terus disenaraikan.

（1）Tiub zirkonia bersepadu

Bentuk ini dibangunkan daripada bentuk tiub zirkonium oksida yang digunakan dalam cara pengesanan persampelan, iaitu, tiub zirkonium oksida asal dipanjangkan, supaya zirkonium oksida boleh dilanjutkan terus ke dalam gas yang diukur pada suhu tinggi. Struktur ini tidak perlu mempertimbangkan masalah pengedap suhu tinggi.

（2）Probe oksigen zirkonia jenis pemasukan lurus

Disebabkan keperluan untuk memasukkan zirkonia secara langsung ke dalam gas pengesanan, panjang prob oksigen mempunyai keperluan yang lebih tinggi, panjang berkesannya adalah kira-kira 500mm ~ 1000mm, dan panjang persekitaran khas boleh mencapai 1500mm. Ketepatan ujian, kestabilan kerja dan hayat perkhidmatan semuanya adalah keperluan yang sangat tinggi, jadi prob oksigen yang dimasukkan terus sukar untuk menerima pakai keseluruhan struktur tiub zirkonia prob oksigen zirkonia tradisional, dan lebih banyak menerima pakai struktur sambungan antara zirkonia dan tiub alumina dengan keperluan teknikal yang lebih tinggi. Prestasi pengedap adalah salah satu teknologi terpenting prob oksigen zirkonia ini. Pada masa ini, cara sambungan paling canggih di dunia adalah dengan mengimpal tiub zirkonia dan alumina secara kekal bersama-sama, prestasi pengedapnya sangat baik, berbanding dengan kaedah pengesanan persampelan, pengesanan memasukkan terus mempunyai kelebihan yang jelas: Zirkonium oksida bersentuhan langsung dengan gas, dan mempunyai kelebihan ketepatan pengesanan yang tinggi, kelajuan tindak balas yang cepat dan jumlah penyelenggaraan yang kecil.

Aplikasi industri bagi probe oksigen

1. Penggunaan Dandang Perindustrian dan Relau Pemanasan

Apabila prob oksigen digunakan, terdapat dua cara untuk memasukkan gas yang diukur, iaitu memasukkan terus dan mengesan persampelan. Masa tindak balas jenis memasukkan terus adalah pendek, pemanas tidak diperlukan, strukturnya mudah, saiznya kecil dan mudah alih, tetapi suhu gas yang diukur perlu dikesan secara serentak. Oleh kerana suhu prob oksigen dikawal oleh pemanas, ketepatan pengukuran adalah tinggi dan operasinya boleh dipercayai, tetapi masa tindak balas bergantung pada kadar aliran gas.

Penganalisis Oksigen yang dimasukkan terus telah digunakan secara meluas dalam penentuan kandungan oksigen dalam gas serombong dandang dan relau pemanasan semula (Rajah 4). Prob oksigen yang digunakan untuk tujuan ini terutamanya menggunakan struktur tiub, dan tiub boleh dibuka pada kedua-dua hujung atau pada satu hujung, yang terakhir adalah yang paling biasa di pasaran pada masa ini. Elektrod Pt berliang disalut pada dinding dalam dan luar tiub ZrO2, dan elektrod dalam dan luar masing-masing memanjang ke hujung tiub, dan wayar Ni Cr disambungkan pada hujung tiub sebagai output isyarat, sekali gus mengawal sistem pembakaran untuk mencapai pembakaran oksigen yang rendah, mencapai tujuan mengurangkan kehilangan haba dan menjimatkan tenaga.

Pemasangan sensor oksigen

Pemasangan yang munasabah adalah kunci untuk memastikan operasi sensor oksigen yang boleh dipercayai. Banyak masalah penggunaan disebabkan oleh pemasangan sensor oksigen yang tidak betul.

1. titik pengukuran persampelan

Penentuan titik pengukuran adalah kerja utama, yang harus mengikuti prinsip berikut:

(1) Titik pengukuran yang dipilih memerlukan gas yang dikesan dalam relau dapat dipantulkan dengan betul, untuk memastikan keaslian isyarat output sensor oksigen dan mengelakkan sudut mati udara balik sebanyak mungkin;

(2) Titik pengukuran tidak boleh terlalu dekat dengan titik pembakaran atau muncung, dan gas di bahagian ini berada dalam tindak balas yang kuat, yang akan menyebabkan nilai pengesanan sensor oksigen berubah-ubah dan memesongkan dengan mendadak; Jangan terlalu dekat dengan peralatan penjana udara seperti kipas, supaya tidak merosakkan sensor oleh getaran motor;

(3) Ciptaan ini boleh mengelakkan daripada diletakkan pada kedudukan yang mungkin berlaku perlanggaran bagi mengelakkan kerosakan pada prob akibat perlanggaran dan memastikan keselamatan sensor.

2. Pemasangan dan mod sambungan sensor oksigen

(1) Pemasangan prob oksigen boleh menggunakan mod mendatar atau menegak, di mana pemasangan menegak adalah ideal. Tidak kira apa jua cara yang digunakan, arah plat panduan tiub persampelan prob hendaklah sejauh mungkin ke arah aliran udara yang diukur, dan pada pemasangan awal, arah asas ditentukan dengan mengetahui proses tersebut. Selepas sistem dihidupkan untuk memanaskan prob, arah tiub persampelan diputarkan, dan turun naik potensi oksigen output diperhatikan oleh multimeter digital untuk akhirnya menentukan arah panduan yang lebih baik.

(2) Sambungan yang digunakan untuk pemasangan sensor oksigen ialah sambungan bebibir khas, dan pad asbestos disusun untuk ditekan bagi memastikan pengedap. Jika tidak, kebocoran pada sambungan bebibir boleh menjejaskan ketepatan pengukuran atau menyebabkan turun naik isyarat kerana relau biasa bertekanan negatif.

(3) Talian keluar isyarat sensor oksigen sebaiknya menggunakan talian perisai untuk menghapuskan gangguan. Cara terbaik adalah dengan menggunakan dua kabel dua teras, satu kabel berpelindung dua teras untuk mengeluarkan potensi oksigen, dan satu kabel kawalan KVV dua teras untuk mengawal prob bagi memanaskan hujung sambungan. Jika keadaan medan tidak wujud, kabel KVV 4 teras boleh digunakan secara langsung untuk menyambungkan isyarat potensi oksigen prob dan hujung pemanasan.

(4) Port gas standard bagi prob oksigen ditutup secara normal, dan hanya digunakan apabila gas dikalibrasi; Port udara bertiup disambungkan dengan pam udara atau saluran paip udara termampat, saluran masuk udara port udara bertiup biasanya dikawal oleh injap seperti injap elektromagnet, injap dibuka sekali dalam tempoh tertentu, gas dimasukkan ke dalam tiub persampelan bertiup gas, injap ditutup apabila prob biasanya dikesan, dan tiada gas lain boleh memasuki tiub persampelan. Prob pengimbasan udara termampat pengeluar mesti memastikan bahawa udara termampat tidak mengandungi air, iaitu, udara termampat yang digunakan mesti dipisahkan daripada air.

Penggunaan dan penyelenggaraan sensor oksigen

1. kawalan pemanasan sambungan

Probe oksigen jenis pengesanan persampelan boleh berfungsi secara normal hanya selepas sensor oksigen disambungkan dengan kawalan pemanasan, dan output dalam keadaan sejuk adalah isyarat rawak, yang tidak mewakili sebarang makna, selepas sensor oksigen disambungkan dengan kawalan pemanasan, pengesanan gas biasa boleh dimulakan pada suhu bilik. Penetapan sifar probe umum adalah pada suhu bilik, selepas memanaskan probe, melalui pengukuran udara, multimeter digital digunakan untuk mengukur nilai milivolt output probe pada masa ini, nilai ini adalah nilai sisihan kedudukan sifar probe, sisihan kedudukan sifar perlu ditambah dalam instrumen paparan untuk membetulkan kepekatan oksigen yang dipaparkan oleh instrumen.

2. Pertimbangan semasa memasang atau menggantikan sensor oksigen

Semasa memasang atau menggantikan sensor oksigen, nilai paparan kepekatan oksigen penganalisis oksigen hendaklah dibetulkan. Tanpa kerja ini, kepekatan oksigen yang dikesan oleh penganalisis oksigen mungkin menyimpang daripada kepekatan sebenar selepas penggantian sensor baharu, sekali gus menjejaskan pengukuran.

3. Prinsip pembetulan dan kaedah kepekatan oksigen.

Output sensor oksigen ialah kepekatan gas yang diukur dan nilai potensi perbezaan udara piawai, kita panggil potensi oksigen, nilai potensi ini pada titik sifar (iaitu, pengukuran udara), sisihan potensi output awal probe yang berbeza, dan potensi output melalui penukaran model kepekatan oksigen output mungkin ralat, jadi dalam penganalisis oksigen untuk menentukur isyarat probe adalah kerja yang sangat diperlukan, jika tidak, kepekatan oksigen dan kepekatan gas yang diukur sebenar akan wujud sisihan yang besar, tidak dapat memenuhi keperluan pengeluaran di lapangan, malah mengelirukan kawalan pengaruh pengeluaran.

Pembetulan khusus biasanya dijalankan oleh gas piawai, kaedahnya ialah gas piawai yang disahkan oleh pemeteran dimasukkan ke dalam prob melalui port gas piawai, potensi oksigen output dan kepekatan oksigen paparan instrumen pada masa ini diukur, kepekatan oksigen paparan instrumen hendaklah sama dengan kepekatan gas piawai, jika terdapat sebarang sisihan, parameter linear instrumen dibetulkan, pemeteran piawai memerlukan sekurang-kurangnya tiga sistem penentukuran gas piawai kepekatan yang berbeza, supaya kelinearan sistem dibetulkan berulang kali melalui tiga kali penentukuran, dan operasi normal sistem dipastikan.

4. Kesan pengumpulan habuk pada sensor oksigen dan kaedah pembersihan dan penyingkiran

Oleh kerana sensor oksigen merupakan peranti pengesanan dan pengukuran dalam talian jangka panjang, habuk yang dihasilkan oleh dandang dan peralatan lain (terutamanya relau pembakaran arang batu atau relau pembakaran serbuk, dsb.) akan menyekat saluran paip pensampelan panduan gas, mengakibatkan herotan berangka pengukuran, malah tidak dapat diukur. Pada masa ini, perlu mengimbas habuk secara berkala dalam paip pensampelan, panjang dan panjang masa imbasan untuk menentukan tahap pemendapan abu. Kaedah penyapuan jenis ini memerlukan penganalisis oksigen mempunyai fungsi yang sepadan atau peranti penyelenggaraan sensor oksigen yang sepadan. Jika peranti ini tidak, hanya injap manual yang boleh dipasang untuk mengawal udara termampat atau pam udara untuk kerap memasuki port peniup untuk membersihkan habuk daripada prob. Tetapi pada masa ini, perlu memberi perhatian kepada situasi berikut:

(1) Oleh kerana potensi oksigen sensor oksigen akan berkurangan semasa proses pembersihan, serendah mungkin untuk dikurangkan kepada 1.2 mV, pada masa ini potensi oksigen yang dikesan tidak mewakili atmosfera dalam relau, perkara ini mesti diperhatikan.

(2) Kadar aliran udara penyapuan harus memastikan jelaga dapat disingkirkan, nilai output potensi oksigen sensor oksigen dapat diperhatikan semasa penyapuan. Jika nilai potensi oksigen tidak berkurangan, ini menunjukkan bahawa kadar aliran udara terlalu kecil, habuk belum dibersihkan, dan saluran paip penyapuan harus dilaraskan atau diperiksa.

(3) Saluran bukaan tiupan dihubungkan secara langsung dengan relau, dan selepas tiupan selesai, injap hendaklah ditutup, lubang tiupan hendaklah disekat, dan udara tekanan negatif dalam relau hendaklah dihalang daripada masuk, yang akan menjejaskan pengesanan sensor oksigen.

Sensor oksigen harus dianggap sebagai komponen pengesanan yang berasingan apabila menganalisis kualiti sensor. Apabila mengesan potensi oksigen sensor oksigen, semua wayar yang disambungkan dengan sensor oksigen harus diputuskan sambungannya, dan potensi oksigen dikesan secara langsung pada hujung output sensor oksigen oleh meter digital dengan rintangan dalaman yang tinggi. Dengan mengesan potensi oksigen, nilai tersebut dibandingkan dengan penggunaan biasa.

Operasi sebenar

Sejak tahun 2003, relau retak kilang kami telah menggunakan penganalisis zirkonia yang dimasukkan terus suhu tinggi ZGP2+ZDT, yang kebanyakannya digunakan untuk pengukuran kandungan oksigen dalam gas serombong, mengambil bahagian dalam kawalan pembakaran relau retak, dan operasinya stabil dan boleh dipercayai. Pada Mei 2005, didapati bahawa sisihan nilai yang ditunjukkan agak besar, semuanya adalah sisihan positif, ditentukan bahawa laluan gas bocor, gas titik sifar disampaikan pada laluan gas standard, dan kebocoran meter aliran rotor ditemui. Disebabkan oleh tekanan negatif dalam sistem pengukuran, udara luar masuk, kerana pecahan isipadu oksigen di udara adalah tinggi, nilai yang diukur adalah tinggi, dan pemprosesan adalah normal. Beberapa perkara untuk perhatian dalam amalan diringkaskan:

⑴Tiub zirkonium diperlukan untuk berfungsi secara normal pada 750°C, jadi instrumen tersebut harus mengekalkan suhu yang malar

⑵Tiada kebocoran saluran paip gas

⑶Kekalkan tekanan penyuntik stabil pada 0.15MPa

⑷ Sumber gas ejektor hendaklah ditutup apabila gas standard diperiksa dan dibuka semasa pengukuran.

⑸Kewujudan H2, CO, CH4 dan gas mudah terbakar lain dalam gas pengukuran akan menjadikan keputusan pengukuran lebih rendah.

Kesimpulan

Instrumen pengukur oksigen zirkonia mempunyai kelebihan struktur mudah, masa tindak balas yang singkat, julat pengukuran yang luas, suhu penggunaan yang tinggi, operasi yang boleh dipercayai, pemasangan yang mudah, penyelenggaraan yang kecil, dan sebagainya.

Oleh itu, ia telah digunakan secara meluas dalam metalurgi, industri kimia, kuasa elektrik, seramik, automobil, perlindungan alam sekitar dan jabatan perindustrian lain.