氧化锆分析仪测氧原理及应用

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氧化锆氧量分析仪的工作原理

氧化锆氧量分析仪的工作原理

氧化锆氧量分析仪的工作原理
氧化锆氧量分析仪的基本原理是:以氧化锆作固体电解质,高温下的电解质两侧氧浓度不同时形成浓差电池,浓差电池产生的电势与两侧氧浓度有关,如一侧氧浓度固定,即可通过测量输出电势来测量另一侧的氧含量。

在600~1200℃高温下,经高温焙烧的氧化锆材料对氧离子有良好传导性。

在氧化锆管两侧氧浓度不等的情况下,浓度大的一侧的氧分子在该侧氧化锆管表面电极上结合两个电子形成氧离子,然后通过氧化锆材料晶格中的氧离子空穴向氧浓度低的一侧泳动,当到达低浓度一侧时在该侧电极上释放两个电子形成氧分子放出,于是在电极上造成电荷累积,两电极之间产生电势,此电势阻碍这种迁移的进一步进行,直至达到动平衡状态,这就形成浓差电池,它所产生的与两侧氧浓度差有关的电势,称作浓差电势。

这样,如果把氧化锆管加热至一大于600℃的稳定温度,在氧化锆两侧分别流过总压力相同的被测气体和参比气体,则产生的电势与氧化管的工作温度和两侧的氧浓度有固定的关系。

如果知道参比气体浓度,则可以根据氧化锆管两侧的氧电势和氧化锆管的工作温度计算出被测气体的氧浓度。

为了正确测量烟气中氧含量,使用氧化锆氧量分析仪时必须注意以下几点:
(1)为确保输出不受温度影响,氧化锆管应处于恒定温度下工作或
在仪表线路中附加温度补偿措施。

(2)使用中应保持被测气体和参比气体的压力相等,只有这样,两种气体中氧分压之比才能代表两种气体中氧的百分容积含量(即氧浓度)之比。

因为当压力不同时,如氧浓度相同,氧分压也是不同的。

(3)必须保证被测气体和参比气体都有一定的流速,以便不断更新。

氧化锆氧量计测氧原理

氧化锆氧量计测氧原理
要控制过剩空气系数为最佳值,则需要测量值 , 由于值很难准确测量,分析发现值与 O2 成确定单 值对应函数关系 。
一、分析烟气含氧量意义 2 与O2的关系
过剩空气系数与氧含量O2之间不仅具有单值函数 关系,且受燃料品种、燃烧方式和设备结构影响小。
α = 21 21 0.91O2
可见分析氧含量O2的意义就是为了控制过剩空气系 数为最佳值,保证锅炉燃烧的经济性。
热工控制与保护
氧化锆氧量计 测氧原理
一 、分析含氧量意义 二 、氧化锆测氧原理 三 、氧化锆注意事项
一、分析烟气含氧量意义
1 与环保经济性的关系
为了保证锅炉燃烧环保经济性,监视炉膛内燃料 燃烧状况,确保安全运行,需要及时控制燃料和空气 的比例,即保持烟气过剩空气系数为最佳值,一般 为1.02~1.20。
3 氧化锆探头与氧浓差电池
掺杂氧化锆管,内外附上多 孔的金属铂电极,使其处于高温 状态下,当电解质两侧气体中氧 气的浓度不同时,两铂电极间会 形成氧浓差电势,这个装置称作 氧浓差电池。
“氧浓差电势”是如何形成的?
二、氧化锆氧量分析仪原理 4 工作原理分析
在高温(650~850℃)下,氧气从分压大的 参比侧向分压小的烟气侧扩散。
这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从参比侧 到烟气侧,而是氧分子离解成氧离子后,通过 氧化锆的过程。
在750℃左右的高温中,在铂电极的催化 作用下,在参比侧发生还原反应:O2 + 4e 2O2-
烟气侧 铂电极 参比侧
2O2- 4e+O2
二、氧化锆氧量分析仪原理
4 工作原理分析
这些氧离子进入电解质后,通过 晶体中的空穴向前运动到达左侧的铂 电极,在烟气侧发生氧化反应,氧离 子在铂电极上释放电子并结合成氧分 子析出,即: 2O2- - 4e O2

氧化锆氧量分析仪原理

氧化锆氧量分析仪原理

氧化锆氧量分析仪原理
氧化锆氧量分析仪是一种常用的分析测试仪器,用于测量气体中的氧含量。

其工作原理基于电化学测量技术,包括以下几个主要步骤:
1. 气体进样:气体样品通过进样口进入氧化锆氧量分析仪内部。

进样口通常与样品气体来源相连,例如气瓶、气流管道等。

2. 传感器结构:氧化锆氧量分析仪内部包含一个氧离子传感器,该传感器由两个电极组成,分别是一个氧化锆电极和一个参比电极。

氧化锆电极表面镀有一层氧化锆陶瓷,可以与气体中的氧发生电化学反应。

3. 氧离子传输:当氧气进入氧化锆氧量分析仪内部后,氧气分子会在氧化锆电极表面与陶瓷层上的氧离子发生反应,并形成电荷。

这些氧离子会从氧化锆电极经过固体电解质传输到参比电极。

4. 电化学测量:在氧离子传输过程中,通过对电流进行测量,可以确定氧气的浓度。

当氧气浓度较高时,氧化锆电极表面的氧离子转移速率会增加,电流也会相应增大;而当氧气浓度较低时,电流减小。

通过测量电流的变化,可以精确测量氧气的含量。

5. 数据处理:氧化锆氧量分析仪通常配备有数据处理模块,可以将测得的电流信号转换为氧气含量的数值,并显示在仪器的屏幕上。

同时,一些氧化锆氧量分析仪还可以实现数据记录、
导出和远程监控等功能。

总之,氧化锆氧量分析仪通过氧离子传感器的电化学反应,测量气体中氧气的含量,并将结果显示出来。

该仪器在环境保护、工业生产等领域中广泛应用,有助于监测和控制气体中的氧气含量。

氧化锆分析仪工作原理

氧化锆分析仪工作原理

1、氧化锆工作原理及特性:氧化锆陶瓷是一种固体电介质,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。

在一定温度下,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。

在高温600℃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,从而产生浓差电势E。

氧浓差电势E的大小,不仅与参比气体氧分压(一般用空气,值为20.6)和烟气中的氧分压有关,还和氧化锆的工作温度有关,更为重要的是氧化锆的导电特性和温度有直接关系。

对氧化锆的导电特性——工作温度关系,一般情况下:氧化锆的导电特性——工作温度关系测试结果氧化锆工作温度/0℃ 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750氧化锆电极内阻/Ω 136k 23k 18k 13k 8k 2.8k 400 123 44 19由此可见,温度过低时,氧化锆探头巨大的内阻影响了它的导体特,二次分析仪已无法得到准确的氧浓差电势。

为此,通常把氧化锆的理想工作温度定在650~800℃之间。

2、氧化锆氧量计的主要部件:氧化锆氧量计是由防尘装置、氧化锆管元件 ( 固体电解质元件 ) 、热电偶、加热器、校准气体导管、接线盒以及外壳壳体等主要部件组成。

整个装置采用全封闭型结构,以增加整个装置的密封性能。

材料采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制作,以提高使用寿命。

防尘装置由防尘罩和过滤器组成,能防止烟气中的灰尘进入氧化锆锆管内部,使锆管元件免受污染,并能起到缓冲气样的作用。

氧化锆氧分析仪的原理

氧化锆氧分析仪的原理

氧化锆氧分析仪的原理当今社会,氧化锆氧分析仪已成为广泛应用于工业生产、环境保护、医疗保健等领域的关键仪器之一、其紧要工作原理基于氧化锆电化学传感器,能够实时监测气体中氧气浓度的变化,帮忙人们把握和调整工作环境中的氧气含量,保障生产和生活的安全和健康。

氧化锆氧分析仪的工作原理已在上一个回答中进行了认真介绍。

在此我们将重点介绍氧化锆氧分析仪在不同领域的应用及其优势。

在工业生产中,氧化锆氧分析仪被广泛用于监测高温反应炉、加热炉、焊接设备、氧化锌生产过程中的氧气含量。

同时,氧化锆氧分析仪也用于钢铁、化工、电子、玻璃等行业的生产过程掌控中,以保证生产过程的安全和质量。

在环境保护领域,氧化锆氧分析仪可以用于测量废气中氧气浓度,以监测排放的氧气浓度是否符合环保要求。

另外,氧化锆氧分析仪还可以用于监测废水中的溶解氧含量,以及土壤中的氧气浓度,帮忙环保人员实现对环境的保护和整治。

在医疗保健领域,氧化锆氧分析仪用于监测患者呼吸氧气浓度,以确保患者得到充分的氧气供应。

此外,氧化锆氧分析仪还可以用于监测麻醉气体中的氧气浓度,以及在体外循环手术中监测氧气浓度。

总的来说,氧化锆氧分析仪具有响应快、精准性高、使用寿命长等优点。

它能够帮忙人们实时监测气体中氧气浓度的变化,为生产和生活带来了更大的便利和安全保障。

另外,氧化锆氧分析仪还具有一些其他的优点:1、高精度:氧化锆氧分析仪能够达到特别高的测量精度,通常在0.1%左右。

这种高精度使得它可以用于一些对氧气浓度要求特别严格的应用中。

2、高灵敏度:氧化锆氧分析仪对氧气的浓度变化特别敏感,能够实时监测到氧气含量的微小变化。

这种高灵敏度使得氧化锆氧分析仪可以用于监测气体中氧气浓度的变化趋势。

3、耐用性强:氧化锆氧分析仪接受高温传感器,能够承受高温环境下的长时间工作。

同时,氧化锆陶瓷材料的耐腐蚀性也特别强,能够适应各种恶劣的工作环境。

4、易于维护:氧化锆氧分析仪通常具有自我诊断和故障检测功能,能够适时检测到故障并进行修复。

氧化锆氧量分析仪工作原理

氧化锆氧量分析仪工作原理

氧化锆氧量分析仪工作原理氧化锆氧量分析仪是一种常用于燃气分析的仪器,在燃煤、燃油、天然气等燃料的燃烧过程中,能够快速、准确地测量燃气中氧气的含量。

为了更好地理解氧化锆氧量分析仪的工作原理,需要从以下方面进行介绍。

仪器结构氧化锆氧量分析仪由控制系统、测量系统和信号输出系统三部分组成。

控制系统是仪器的核心部件,包括主控板、电源、输入输出接口等组成部分。

测量系统中主要包含传感器组、放大器、滤波器等。

信号输出系统则是实现了信号的放大和转换,将测量得到的数据通过标准信号输出,用于控制、存储和处理。

工作原理氧化锆氧量分析仪的工作原理基于的是氧气传感器的特性。

氧气传感器采用了固态氧离子传导技术,即将氧气分子在温度较高的条件下通过一种氧化物离子导体(通常为氧化铈或氧化锆等)传导到电极上,生成电势差。

当氧气浓度发生变化时,电势差也会发生变化,从而实现对氧气浓度的测量。

在具体的工作中,氧气传感器通过传感器组来埋入到燃气管道中,接受燃气中的氧气分子发生反应。

在这个过程中,由于氧气分子的存在,导致氧化物离子和电极上的氧化还原对发生反应,产生一定的电信号。

经过传感器做量化处理后,可以得到一个与氧气浓度成正比的电信号,根据这个电信号就可以获得燃气中氧气的含量。

值得注意的是,由于氧化锆氧量分析仪采用了固态氧离子传导技术,因此需要保证传感器工作温度满足要求。

具体来说,氧化锆氧量分析仪的工作温度通常为600-900°C,因此需要使用加热元件,使其处于这个温度范围内,才能正常工作。

优缺点分析氧化锆氧量分析仪具有以下优点:1.准确度高:氧化锆氧量分析仪能够快速、准确地测量燃气中氧气的含量,其测量误差通常在±1%左右。

2.反应速度快:氧化锆氧量分析仪具有很高的灵敏度和响应速度,能够及时反馈燃气中氧气含量的变化情况。

3.维护方便:氧化锆氧量分析仪的工作原理简单、结构清晰,拆卸、清洗和更换传感器等维护操作非常方便。

当然,它也存在一些缺点:1.价格昂贵:相比其他类型的氧气传感器,氧化锆氧量分析仪的价格较为高昂,使得它并不适用于所有的燃气分析应用场景。

抽吸式氧化锆氧分析工作原理

抽吸式氧化锆氧分析工作原理

抽吸式氧化锆氧分析工作原理
氧化锆氧分析仪是一种用于测量气体中氧含量的仪器。

它采用了抽吸
式的工作原理,能够实时快速准确地测量氧含量。

1.取样抽气:氧化锆氧分析仪首先通过抽吸泵提供负压,抽取被测气
体样品。

被测样品经过预处理后,进入氧分析仪的传感器模块。

2.氧传感器工作:氧分析仪的核心部件是氧传感器,它由氧离子传输
颗粒、两个电极(阳极和阴极)以及电极之间的氧离子导电固体电解质组成。

在稳态工作时,阳极表面注入一定的电流,通过电解质中的氧离子传
输到阴极表面,与电子发生反应,生成水。

电解质上的离子传导过程与氧
分压成正比,即高氧分压会促进高离子传导速率。

3.氧含量测量:在稳定的工作状态下,通过电路控制模块对传感器中
的氧流动速率进行测量。

电路模块会产生一定的电压信号,并通过探测电
极测量氧流动速率。

电路为了保持稳定的工作状态,会自动调整供电电流,使得电化学氧传感器在整个测量过程中保持在一个稳定的工作状态。

4.输出结果显示:通过电路模块处理和分析传感器测得的氧流动速率,可以计算出气体样品中准确的氧含量,并将结果显示在控制面板上。

抽吸式氧化锆氧分析工作原理的优点是具有快速、准确、稳定等特点。

它可以实时监测和控制气体中的氧含量,是很多工业领域中常用的气体分
析仪器。

例如,在钢铁、化工、环保等行业中,抽吸式氧化锆氧分析仪被
广泛应用于炉窑燃烧控制、气体制氧和气体纯化等工艺过程中。

氧化锆氧量分析仪的测量原理

氧化锆氧量分析仪的测量原理

氧化锆氧量分析仪的测量原理氧化锆氧量分析仪(又称氧化锆氧分析仪、氧化锆分析仪、氧化锆氧量计、氧化锆氧量表),主要用于丈量焚烧过程中烟气的含氧浓度,相同也适用于非焚烧气体氧浓度丈量。

在传感器内温度稳定的电化学电池(氧浓差电池,也简称锆头)发生一个毫伏电势,这个电势直接反应出烟气中含氧浓度值。

氧传感器的关键部件是氧化锆,在氧化锆元件的表里两边涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。

它坐落传感器的顶端。

为了使电池坚持额外的工作温度,在传感器中设置了加热器。

用氧分析仪内的温度操控器操控氧化锆温度稳定。

氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪(又称变送器、变送单元、转换器、分析仪)以及它们之间的连接;电缆等构成。

氧传感器; 传感器装置由不锈钢外壳、丈量电池、加热器、热电偶、过滤元件以及电缆接线端子等构成。

丈量电池本体分为3 层:铂(电极)─氧化锆(电解质)─铂(电极)。

铂电极是多孔性的。

烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入丈量电池被测气体一侧,而另一侧为参比空气(含氧20.60%)两种含氧浓度不同的气体作用在丈量电池,便发生一个以对数为规则的电势(两边的氧浓度差愈大, 电势信号愈大)。

毫伏信号经氧分析仪转换成4-20mA 规范电流。

此电流由氧分析仪接线端子输出。

丈量电池的工作温度设置为高于650℃-700℃的稳定温度, 为了坚持工作温度稳定,用一支K型热电偶丈量电池的工作温度,经氧分析仪内的温度操控器调理加热器的加热电压。

当丈量烟气温度高于700℃时,传感器构成中省去加热器和测温热电偶。

为了使丈量电池的工作温度到达700℃,氧分析仪承受传感器中的K型热电偶输出的温度mV 信号,与微处理器预置温度(毫伏) 相对比,然后操控电池温度。

氧分析仪选用环境温度作为热电偶冷端对比点。

氧分析仪对氧传感器输入的氧mV 信号进行扩大,然后将扩大的电压信号通过。

氧化锆氧量分析仪讲义

氧化锆氧量分析仪讲义

氧化锆氧量分析仪讲义摘要:氧化锆作为一种耐火原料,以其熔融温度高达2900℃的独特的热稳定性,被广泛应用在工业测量设备——氧量分析仪的制造上。

氧化锆氧量分析仪又被称为氧化锆氧量计,通常用来测量燃烧过程中烟气的含氧浓度以及非燃烧气体氧浓度测量。

该分析仪氧传感器的关键部件由氧化锆制成,内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池,传感器内温度恒定的电化学电池产生一个毫伏电势,直接反应出烟气中含氧浓度值。

本文主要讲述氧化锆氧量分析仪的原理、应用及故障处理。

关键词:氧化锆氧量分析仪原理、应用、故障处理。

一、概述:1、参比概念:reference 为仪器仪表性能试验或保证测量结果能有效比对而规定的一组带有允差的影响量的值或范围。

2、原理:氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极,当氧化锆两侧的氧分压不同时,氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移,结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电,而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电,因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。

此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差(氧浓差)有关。

若一侧氧气含量已知(如空气中氧气含量为常数),则另一侧氧气含量(如烟气中氧气含量)就可用氧浓差电势表示,测出氧浓差电势,便可知道烟气中氧气含量。

设 P0>P1,在高温下(650~850℃)氧就会从分压大的P0侧向分压小的P1侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P0侧到P1侧,而是氧分子离解成氧离子后通过氧化锆的过程。

在750℃左右的高温中,在铂电极的催化作用下,在电池的P0侧发生还原反应,一个氧分子从铂电极取得4个电子,变成两个氧离子进入电解质,即O2(P0)+4e 2O^2-;P0侧的铂电极由于大量给出电子而带正电,成为氧浓差电池的正极或阳极。

反之,在电池P1侧发生的是氧化反应,氧离子在铂电极上释放电子并结合成氧分子析出。

氧化锆(ZrO2)是一种陶瓷,一种具有离子导电性质的固体。

在常温下为单斜晶体,当温度升高到1150℃时,晶型转变为立方晶体,同时约有7%的体积收缩;当温度降低时,又变为单斜晶体。

氧化锆分析仪的培训资料

氧化锆分析仪的培训资料

典型案例二:某石油化工企业应用案例
总结词
某石油化工企业通过使用氧化锆分析仪,实现了对石 油裂解过程中气体成分的精准控制,降低了生产成本 。
详细描述
该企业在石油裂解过程中,需要对气体成分进行严格 控制,以确保产品质量和降低生产成本。然而,传统 的分析方法具有滞后性和不准确性,无法满足实时控 制的要求。为了解决这个问题,该企业引入了氧化锆 分析仪,对石油裂解过程中的气体成分进行实时监测 和分析,从而实现了精准控制,降低了生产成本。
在使用过程中,应注意安全,避免接触高温、高压和 有毒物质。
在处理样品时,应注意样品的温度、压力和成分等参 数,避免对样品造成损坏或影响分析结果。
03
氧化锆分析仪维护与保养
日常维护
保持仪器表面清洁
每天用干净的抹布擦拭仪器表面,避免灰尘和污 垢的积累。
检查连接线
确保仪器的电源线和信号线连接良好,没有松动 或破损。
03
中的氧含量。
氧化锆分析仪的应用场景
钢铁行业
用于测量高炉、转炉和轧机等设备 中气体成分,控制炉温和产品质量 。
有色金属行业
用于测量熔炼和精炼过程中气体成 分,优化工艺参数和防止金属氧化 。
化工行业
用于测量合成和反应过程中气体成 分,确保生产安全和优化工艺参数 。
环境监测
用于测量大气和工业废气中氧含量 ,为环保监测提供数据支持。
02
氧化锆分析仪操作规程
操作前准备
确认仪表是否完好,检查连接是否牢固,检查电源是 否稳定。
了解氧化锆分析仪的原理、使用方法和安全注意事项 。
准备好使用氧化锆分析仪所需的工具和材料,如手套 、分析仪、样品等。
确认样品是否符合分析要求,如温度、压力、成分等 。

氧化锆氧量分析仪

氧化锆氧量分析仪

第一部分1 工作原理氧量检测仪表是用于检测过剩空气系数的一套装置,用于测量锅炉烟道烟气含氧量。

氧化锆氧量检测是在600℃以上的恒温条件下,利用传感器两侧的氧量分压之差,即分压高的一侧氧离子通过Z r02组织向分压低的一侧运动,带电离子的运动趋势形成了浓差电势,这个电势和我们要测的气体中的氧分压有一定的函数关系。

其关系式表达如下:E=(RT÷nf)×Ln(P÷P-K)公式中: E:氧浓差电势 mV;R:气体常数8.32J/(mol.k);T: 热力学温度 K;F: 法拉第常数9.6487*104c/mol;n: 参加反应的每一个分子输送的电子数n=4;P: 待测烟气中的氧分压Pa;P K: 空气中的氧分压P K=21227.6Pa(在标准大气压下)。

由上式可知当P K一定,氧浓差电势只取决于P的数值,就可知道被测氧浓度,也就是说保持加热温度,并且保证标准侧恒定的氧分压是保证准确测量的基本条件。

2 检修项目及质量标准2.1 仪表变送器,锆头应完整无损。

2.2 仪表应附有制造厂的说明书并附件齐全,应标明制造厂名称、仪器型号、编号及制造年、月、日;各开关、旋钮、显示器应有明确的功能标志。

2.3 整套仪器所有紧固件应无松动现象。

2.4 仪器通电、通气后,各部分都能正常工作,各调节器应能正常调节,显示器应清晰、稳定地显示测量值。

2.5 仪器电源电路及从外部可触及的其它电路与机壳之间的绝缘电阻应不小于2MΩ。

2.6 变送器的精度自检应符合制造厂要求。

2.7 二次仪表与自动平衡式显示仪的检定规程相同。

2.8 讯号电缆应浮空敷设,热偶补偿导线应屏蔽。

2.9 烟气取样系统严密无泄漏。

2.10 电路接线和回路绝缘电阻应符合设计要求。

2.11 仪表系统投入运行后用标准气样通气比较应符合标气量浓度值。

2.12 仪表用途标志清楚,检定记录字迹清楚、数据准确、项目齐全。

3 现场整套系统校验3.1 变送器与探头接线后,按下仪器面板的“炉温”键显示值应为正数,此值应由室温逐渐上升到780±10℃。

氧化锆氧量计工作原理

氧化锆氧量计工作原理

氧化锆氧量计工作原理
氧化锆氧量计是利用氧化锆作为固体电解质材料的一种气体浓度测量仪器。

其主要原理是基于氧化锆材料在一定温度下对氧气具有高离子电导率的特性。

在氧化锆氧量计中,通常将氧化锆材料制成薄膜或颗粒形式,并构成一个氧感应电极与一个参考电极。

氧感应电极与参考电极之间通过外接电路连接,形成一个测量电路。

当使用氧化锆氧量计进行测量时,首先需要提供一个稳定的温度环境。

然后将待测气体与氧化锆材料接触,使氧气能够与氧化锆相互作用。

在氧化锆与氧气相互作用的过程中,氧气分子会在氧化锆表面与氧离子进行反应生成氧化物,同时释放出电子。

随着氧化锆材料表面的氧离子与气体中的氧气进行反应,氧化锆材料表面的电荷状态发生变化,从而影响了氧化锆材料的导电性质。

具体而言,氧离子在氧化锆表面的浓度与氧化锆材料的电导率呈正相关。

因此,通过测量氧化锆材料的电导率变化,就可以间接推断出氧气的浓度。

在测量过程中,测量电路会通过测量电导率的变化来计算氧气的浓度值,并将测得的氧气浓度通过显示器等方式输出。

同时,测量电路还可以根据浓度变化在需要的情况下调整其他参数,实现自动或半自动测量。

总之,氧化锆氧量计通过测量氧化锆材料的电导率变化来间接
推断氧气的浓度值,具有较高的测量精度和稳定性,广泛应用于工业生产、环境监测等领域。

氧化锆氧量分析仪工作原理 分析仪工作原理

氧化锆氧量分析仪工作原理 分析仪工作原理

氧化锆氧量分析仪工作原理分析仪工作原理在这里介绍一种新型的氧含量分析器,其结构简单.份定性好.灵敏度高及晌应快并且价格便宜,它就是氧化锆氧量分析仪,这几年来得到了行业认可,目前正较为广泛的应用。

用氧化锆氧分析仪除可以分析氧气产品的氧纯度外,还可分析高纯氢和高纯氮中的微量氧。

只需要依据气体中微量氧的含量并将分析仪调到相应的量程档次即可。

用于氢气分析时,流量计读数在左侧;用于氮气分析时,流量计读数在右侧。

用于分析高纯氢或高纯氮时,假如将量程放在最小挡及指针还是一直停靠左边,表明气中有还原性气体,应设法除去,否则就无法测定。

氧化锆氧量分析仪工作原理:其是依据电化学中的浓差电他原理进行设计的。

氧化锆是固体电解质在高温下只有传异氧离子的特性,在氧化锆两侧装上多孔质的铂电极,其中一个铂电极与已知氧含量的气体(如空气)充分接触,另一个铂电极与待侧含氧气体充分接触。

当两侧气体中的氧浓度不同时,浓度高的一侧氧分子从铂电极取得电子变成氧离子,使铂电极成为电池的阴极。

氧离子经氧化锆电介质到达浓度低的一侧失去电子给铂电极,变成氧分使铂电极成为电池的阳极。

从而形成以氧化锆为电解质的浓差电池,两极板间将产生电动势。

由试验可知:当氧化锆被加热到确定温度时,测量气与参比气中的氧浓度之比的对数与两极板间的电动势成正比。

只要测出电动势的大小,便可知被测气体中氧的含量。

使用时注意以下事项:为了避开冲击错管导致错管分裂或损坏,不可用大流量,流量一般建议设为500mL/min。

用渐渐检漏法检查气密性来确定是漏气还是错管分裂,取出机芯检查错管有一个三通接头,简单发生漏气的有两处:一处为流量计漏气;另一处为氧化铅管分裂。

先通入微量气体,使流量转子升至顶端满刻度处,然后堵住流量计出气管口。

假如流量转子下不来,则说明流量计漏气。

假如堵住仪器出口转子下不来,则说明错管分裂。

总有机碳分析仪的适用TOC表示污水中总有机碳的含量,也是表征水体受有机物污染程度的一个指标用TOC、TOD法所测定的理论值精准度高,是对水质各指标测定中不可缺少的方法。

氧化锆分析仪

氧化锆分析仪

氧化锆分析仪氧化锆分析仪在很多生产过程中,特别是燃烧过程和氧化反应过程中,测量和掌控混合气体中的氧含量是特别紧要的。

电化学法(氧化锆属电化学类)是目前工业上分析氧含量的一种方法,具有结构简单、维护便利,反应快速,测量范围广等特点。

氧化锆氧量计是电化学分析器的一种,可以连续分析各种工业锅炉和炉窑内的燃烧情况,通过掌控送风来调整过剩空气系数α值,以保证*佳的空气燃料比,达到节能和环保的双重效果。

这里以氧化锆氧量计为例介绍氧含量的检测原理。

6.1氧化锆的导电机理:电解质溶液靠离子导电,具有离子导电性质的固体物质称为固体电解质。

固体电解质是离子晶体结构,靠空穴使离子运动导电,与P型半导体空穴导电的机理相像。

纯氧化锆(ZrO2)不导电,掺杂肯定比例的低价金属物作为稳定剂,如氧化钙(CaO2)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3),就具有高温导电性,成为氧化锆固体电解质。

氧离子空穴形成示意图为什么加入稳定剂后,氧化锆就会具有很高的离子导电性呢?这是由于,掺有少量CaO2的ZrO2混合物,在结晶过程中,钙离子进入立方晶体中,置换了锆离子。

由于锆离子是+4价,而钙离子是+2价,一个钙离子进入晶体,只带入了一个氧离子,而被置换出来的锆离子带出了两个氧离子,结果,在晶体中便留下了一个氧离子空穴。

例如:(ZrO2)0.85 (CaO2)0.15这样的氧化锆(氧化锆的摩尔分数为85%、氧化钙的摩尔分数是15%),则具有7.5%的摩尔分数的氧离子空穴,是成了一种良好的氧离子固体电解质。

6.2氧化锆分析仪的测量原理在一个高致密的氧化锆固体电解质的两侧,用烧结的方法制成几微米到几十微米厚的多孔铂层作为电极,再在电极上焊上铂丝作为引线,就构成了氧浓差电池,假如电池左侧通入参比气体(空气),其氧分压为p0;电池右侧通入被测气体,其氧分压为p1(未知)。

氧浓差电池原理图设p0 p1,在高温下(650…850℃),氧就会从分压大的p0一侧向分压小的p1侧扩散,这种扩散,不是氧分子透过氧化锆从P0侧到P1侧,而是氧分子离解成氧离子后,通过氧化锆的过程。

中国原子能氧化锆分析仪使用说明书

中国原子能氧化锆分析仪使用说明书

一、ZO系列氧化锆氧分析仪的测量原理
如在氧化锆(ZrO2) 中加入一定数量的氧化钙(CaO),+2价的钙离 子(Ca2+)在进入ZrO2晶体后会置换出+4价的锆离子(Zr4+),由于 钙离子和锆离子的离子价不同,因此在晶体中形成许多氧空穴。再高温 (750℃以上)下,如有外加电场,就会形成氧离子占据空穴的定向运动而 导电。带负电荷的氧离子占据空穴的运动,也就相当于带正电荷的空穴做反 向运动,因此,也可以说固体电解质是靠空穴导电的,这和P型半导体靠空 穴导电机理相似。固体电解质的导电性能与温度有关,温度越高,导电性能 越强。
O2 4e 2O
2
到达电极2后,在电极2上(阳极——进行氧化反应的电极)将产生下列反应: 2O 2 O 4e (氧化反应) 这样在电极上产生了电荷的积累,从而在两极板间建立了电场,此电场将阻止这种 迁移的进一步进行,直至达到动态平衡状态,此时在两极板间形成电势。
二、ZO系列氧化锆氧分析仪的主要技术参数
五、用户选型及订货须知
ZO系列氧化锆氧分析仪的型号及用场列于表1中。 1.新用户订货 (1)必须选用成套仪器,一套仪器包括一 支探头、一个炉体法兰(装在探头上)和一 台变送器。 (2)订购标气校准箱以作调试仪器和日常 标定仪器用。 2.老用户订货 可以增订整套仪器,也可以单独订购氧化锆探头或变送器; 3.火电厂选型 1)火电厂根据安装点可以选用以下两种探头: ZO-12B:安装点位于冷端过热器与省煤器之间或省煤器后,烟气温度 要求:400℃-500℃,这一安装点温度有利于延长探头使用寿命。 ZO-14:旁路烟道(压差<1000Pa)。
一、ZO系列氧化锆氧分析仪的测量原理
氧化锆测量含氧量的基本原理是利用所谓的“氧浓差电势”,即在一 块氧化锆两侧分别附以多孔的铂电极(又称“铂黑”),并使其处于高 温下。如果两侧气体中的含氧量不同,那么在两电极间就会出现电动 势。此电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧浓度不同而产生的, 故叫氧浓差电势,这样的装置叫做氧浓差电池。

氧化锆氧量分析仪产品介绍

氧化锆氧量分析仪产品介绍

氧化锆氧量分析仪产品介绍前言氧量分析仪是一种专业的气体分析仪器仪表,用于检测气体中的氧气含量。

其中,氧化锆氧量分析仪是一种主流的氧量分析仪,其精度和稳定性较高,广泛应用于制造、医疗、环保等领域。

产品原理氧化锆氧量分析仪工作原理是将待测试的气体样品通过特定的过滤和分离处理后,使其逐步进入测量室,由于气体分压差的作用,空气中的氧气迅速通过氧离子电导作用与固态氧化锆电极反应,而其它气体分子不会参与反应。

氧离子经过电解分解后,在钨丝上消耗,从而使得氧化锆电极上出现电势变化,该变化与氧气的浓度成正比,最终通过电信号输出实现氧气浓度的实时检测。

产品特点1.高精度:氧化锆氧量分析仪在 0~21% 浓度范围内具有高精度和稳定性,可达到 ±0.5% 的精度,适用于对氧气含量要求较高的场合。

2.实时测量:氧化锆氧量分析仪的传感器响应速度快,可在几秒钟内实现对氧气浓度的实时测量和输出。

3.多功能:氧化锆氧量分析仪具有多种参数可供选择,如输出信号类型、检测浓度范围等,方便用户根据实际使用需要进行选择和调整。

4.稳定性:氧化锆氧量分析仪具有良好的温度和湿度适应性,能够在高低温环境下稳定运行,并且具备较高的防震性和抗干扰能力。

5.易操作:氧化锆氧量分析仪具有直观、简洁的操作界面和指示器,用户可通过简单的操作学习和掌握相关技能。

应用范围氧化锆氧量分析仪广泛应用于以下领域:1.制造领域:用于监控加工过程中的氧气含量,确保产品的质量和可靠性。

2.医疗领域:可用于呼吸设备、麻醉控制和氧气治疗等医疗设备中,保障医疗过程中的氧气供应。

3.环保领域:可用于监测工业排放气体、空气清洁装置、燃烧控制等环保设备中,保护生态环境和人民健康。

总结氧化锆氧量分析仪是一种精度高、稳定性强、响应速度快的气体分析仪,广泛应用于制造、医疗、环保等领域。

其多种参数可供用户选择和调整,具有直观、简洁的操作界面和指示器,易于操作和学习。

我们相信,在日益严格的氧气检测标准下,氧化锆氧量分析仪将会在更多的领域得到广泛的应用和推广。

氧化锆测量氧含量的原理

氧化锆测量氧含量的原理

氧化锆测量氧含量的原理氧含量是许多工业过程中需要进行监测和控制的一个重要参数。

氧化锆传感器是一种常用的测量氧含量的设备,其原理基于氧化锆的电化学性质。

氧化锆传感器由氧离子传导固体电解质和两个电极组成。

电解质通常由稳定的氧化锆材料制成,而电极则由金属材料制成,如白金。

氧化锆传感器的工作原理基于氧离子在高温下的传导特性。

当氧化锆传感器处于高温下,氧离子会通过电解质从一个电极传输到另一个电极。

在氧含量较高的环境中,氧离子的浓度较高,电流也会较大。

而在氧含量较低的环境中,氧离子的浓度较低,电流也会较小。

通过测量电流的变化,可以确定氧含量的大小。

一般来说,氧化锆传感器的输出电流与氧含量呈线性关系。

因此,可以根据输出电流的大小来确定氧含量的值。

氧化锆传感器的测量范围通常在几百到几千ppm之间。

对于一些特殊应用,如高温燃烧过程中的氧含量测量,氧化锆传感器可以测量更高浓度的氧。

氧化锆传感器具有许多优点,使其在工业应用中得到广泛应用。

首先,氧化锆传感器的响应速度非常快,通常在几秒钟内就可以达到稳定状态。

其次,氧化锆传感器具有较高的精度和重复性,可以提供准确的氧含量测量结果。

此外,氧化锆传感器的使用寿命较长,可以在高温和腐蚀性环境下长时间稳定工作。

然而,氧化锆传感器也存在一些限制。

首先,氧化锆传感器对温度的稳定性要求较高,需要在较高的温度下工作。

其次,氧化锆传感器对于一些干扰物质的响应较敏感,如水蒸气和硫化物等。

因此,在实际应用中,需要对传感器进行适当的保护和校准,以确保测量结果的准确性。

以氧化锆测量氧含量的原理基于氧化锆的电化学性质,通过测量电流的变化来确定氧含量的大小。

氧化锆传感器具有快速响应、高精度和长寿命等优点,广泛应用于工业过程中的氧含量监测和控制。

然而,需要注意传感器对温度和干扰物质的敏感性,以确保测量结果的准确性。

氧化锆分析仪原理及常见故障处理方法

氧化锆分析仪原理及常见故障处理方法

04 氧化锆分析仪维护与保养
日常维护与保养
清洁
保持仪器表面清洁,避免灰尘和污垢影响仪器 正常工作。
校准
定期进行校准,确保仪器测量准确性和稳定性。
防潮防震
避免仪器长时间处于潮湿环境或受到强烈震动。
定期检查与校准
1 2
检查传感器
定期检查传感器是否正常工作,如有异常及时更 换。
校准气体
定期使用标准气体对仪器进行校准,确保测量准 确性。
定期清洗传感器,保持清洁,避免污染。
传感器损坏
如发现传感器损坏,应及时更换。
电源故障处理方法
01
02
03
电源线接触不良
检查电源线是否接触良好, 如有接触不良,及时修复。
电源故障
如发现电源故障,应及时 检查电源是否正常,如有 异常,及时修复。
电源适配器故障
如发现电源适配器故障, 应及时更换。
数据传输故障处理方法
技术创新与升级
智能化技术
利用人工智能、大数据等技术提升分析仪的自动化和智能化水平, 提高检测精度和效率。
新型传感器技术
研发更灵敏、更稳定的传感器,提高分析仪的响应速度和稳定性。
微型化技术
减小分析仪的体积和重量,使其更便于携带和使用。
应用领域的拓展
环境监测
拓展在空气质量、水质监测等领域的应用,为环境保护提供有力支 持。
03
温度控制是关键,需保持恒温以获得准确测量结果。
氧化锆分析仪的应用领域
工业炉窑
实验室分析
用于监测燃烧过程中气体成分,优化 燃烧效率。
用于科研和实验中气体成分的精确测 量。
环保监测
检测工业废气中的氧含量,控制污染 物排放。
02 氧化锆分析仪常见故障及 原因

CE系列氧化锆氧分析仪说明书正文-(新1)

CE系列氧化锆氧分析仪说明书正文-(新1)

前言CE系列氧化锆氧分析仪适用于工业炉窑烟气中含氧量的连续监测,作为操作人员调节燃风配比的依据,或与自控系统连接,实现低氧合理燃烧,达到降低燃耗、稳定工艺、提高产品质量、减少环境污染等目的。

具有显著的经济效益和社会效益。

CE系列氧化锆氧分析仪检测器,采用了日本的离子镀膜技术,大幅度的提高了氧化锆探头的使用寿命,平均寿命为18个月,一般可达2-3年。

传感器采用最新工艺烧结制作,有效的克服了国内同类产品中离散性大,热震性差的问题.氧化锆探头的整体可靠性及稳定性都居于国内领先地位.该仪表转换器采用了16位的ATMEL系列单片微处理器,具有很强的运算能力,锆头控温达到±2℃,系统的测量精度≤±2%。

小信号处理及仪表电源采用多重隔离电路,有效的隔绝了工业环境中的各种干扰,仪表运行更加可靠,先进的3点标定方式,在保证测量精度的前提下,大大的减少用户的维护工作量,双节点的开关量输出更加方便的满足了用户的不同需求。

一、氧化锆测氧工作原理氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质,是在纯氧化锆中掺以一定量的氧化钙或氧化钇经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。

由于在它的立方晶格中含有氧离子空穴,因此,在高温条件下它是良好的氧离子导体。

浓差电池氧化锆探头检测框图利用它的这一特性,在一定的温度下,当传感器两侧的氧含量不同时,它便是一个典型的氧浓差电池。

如果在氧化锆管内外涂制纯铂电极,用电炉对氧化锆管加热,使其内外壁接触氧分压不同的气体,氧化锆管就成为一个氧浓差电池,在两个铂电极上将发生如下反应:+4e→2O2—在空气侧(参比侧)电极上:O2在低氧侧(被测侧)电极上:2O2-→O+4e2当这两种迁移达到平衡后,便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E。

氧电势值E符合能斯特方程:E=错误!式中:R-气体常数T—锆管的绝对温度F-法拉第常数-被测气体氧浓度百分数PXP—参比气氧浓度百分数,一般为20。

6%。

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氧化锆分析仪测氧原理及应用
作者:侯典来单位:中国国电集团公司菏泽发电厂热工
[摘要:]本文通过氧化锆分析仪在菏泽电厂的成功应用案例,详细论述了125 MW机组锅炉采用氧化锆氧量变送器测定烟气中的含氧量工作原理,仪器结构、性能和标定方法,锆头安装与更换,故障判断和消除等。

[关键词:]氧化锆,标定
1 前言
针对#1机组送风单耗升高、氧量高负荷上不去问题进行了全面分析,通过检查发现,送风机全开,氧量只有4.0%左右,同时送风机单耗上升0.45kwh/tq,引风机单耗也有0.1-0. 2 kwh/tq的升高,同时甲侧烟道伴随排烟温度降低,甲侧排烟温度约比乙侧低21℃,判断为预热器甲侧漏风,安排热力试验进行漏风测试,发现甲侧预热器漏风率高达18%以上。

#1炉预热器甲侧漏风严重,严重影响送风单耗,高负荷氧量上不去,利用停炉机会检查消除#1炉预热器内部漏风点。

本次#1炉停炉备用期间,对预热器漏风管子进行了封堵,2004年8月24日开机后观察,同负荷、同氧量下,送风耗电率降低0.029个百分点,引风耗电率降低0.009个百分点,送、引风耗电率合计降低0.038个百分点。

菏泽电厂125MW机组采用氧量信号校正风量指令,如下图1所示。

风量指令送至送风控制系统,去控制甲乙送风机偶合器勺管开度,从而控制送风量;风量指令与实际送风量的偏差经过RAFC块的PI运算输出,作为前馈信号引入引风控制系统,控制甲乙引风机偶合器勺管开度,从而控制炉膛负压。

2 测氧原理
如图2所示,在氧化锆管底的内外表面有两个铂电极,即参比电极和测量电极,分别带有两根铂引线,构成一个氧化锆测氧电池,即氧浓差电池。

该型探头主要由以下组件组成:氧化锆元件为探头的关键部件,以它为主体构成测氧
电池,包括氧化锆管及涂制在管底部的钼电极和电极引线,电极引线可将信号引出;加热
炉用于加热氧化锆管,使它恒定在设定温度(780±10℃)上;标气管用于接通标气,校准
探头;热电偶用于测量氧电池中的温度,接入变送器温控系统;接线板设有信号、热电偶
和加热炉三对接线柱,其它还有过滤器、安装法兰和探头外壳。

4 氧量变送器
原ZO-12(Q)型氧量变送器的原理图如图4所示,有两部分组成。

4.2温控部分
温控部分的作用是将探头中测氧电池的温度定在(780±10℃)范围内,由装在探头中的热电偶将池温信号ET输到温控电路,经过冷端补偿和断偶保护,再放大100倍后加到比例积分电路,并与池温设定电势3.24V比较,其比较结果送移相触发电路,产生可变周期的脉冲,以触发固态继电器,由于脉冲周期不同,所以,可控制固态继电器中可控硅的导通角,从而改变探头加热炉的加热功率,达到恒温的目的。

4.3前面板功能键
该变送器前面板功能键如图5所示,它设有七个功能键和一个本底调节,内容包括:四参数显示键:氧量——显示烟气含氧量,信号——显示探头信号,本底——显示本底电势,池温——显示探头氧化锆电池温度;上排三个键为独立操作键,互不影响,包括数显开关,两个量程转换(10%和20%),自检内设标准信号代替探头信号,用于检验变送器的氧量转换部分是否正常;本底电势用于标气校验时,调试该电位器以校准本底电势的影响。

该变送器设有两个保护功能:断偶保护用于当热电偶断后,该线路部分将输入一
个约34mV的假热偶信号,自动断开加热炉电源,保护探头以免烧坏;超温保护用于当温控系统出现故障而失控时,池温升至820℃,超温保护系统将控制电源恒定在820℃,避免探头烧坏。

5 在线标定:
氧化锆电池老化、积灰、SO2 和SO3 对电池的腐蚀等许多干扰因素的影响,运行过程中,仪器参数将发生逐渐变化,而给测量带来误差,电池老化表现在内阻升高和本底电势增大两个主要参数上。

内阻大于800Ω或本底电势增大到(―2 5~―30)mV时,氧量显示出现跳动现象,响应迟缓。

为了使测量准确,必须定期用标气进行校准。

先将标气流量调至500ml/min,然后取下探头上的标气入口堵头,将标气用导管接入标气入口,并密封好。

当标气通入约(3~5)min后,显示稳定,这时调变送器前面板上的本底调节电位器,直至氧气显示和标气值相等。

取下标气连接管,重新堵上标气入口,仪器校准完毕,按下本底键,即可读出记录该值。

[参考文献]
[1]管怡和,阮勇,周建莉.JJG535-88,氧化锆氧分析器[S].
[2]丁卫东.ZO系列氧化锆氧量分析器在黄台发电厂的使用及问题分析[J].山东电力技术,2001年增刊(热控专集):78-80,112.
[作者简介]侯典来(1963-),男,山东梁山人,汉族,1985年毕业于山东工业大学,学士学位,高级工程师,主要从事火电厂基建安装调试和生产检修工作,曾荣获山东省优秀质量管理工作者称号。

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