马拉松氧探头操作手册

MS1操作手册
一、介绍：
氧化锆传感元件提供了一种唯一的测量热元件体O2的方法。

安装在一个探头上可以测量很低的O2浓度或是很大范围的氧浓度。

这个探头允许一种就地测量，测量的方式用以热环境。

二、技术说明
碳测量是一种氧化锆的特别产品，设计用于在严酷的环境下操作，这种环境非常容易导致传感器过早的失效。

氮化锆传感物质是一个插头，它和一些低熔点物质一起被密封在一个铝管内。

传感面的电接触是通过维持外壳空腔底部的压力来实现的。

所以外壳是负极，而且是不能改变的。

任何改变外鞘的行为都会使外鞘探头破坏掉并导致保质期无效。

同时还提供周期性的燃碳装置，这是为了预防残碳的累计。

请看第5部分第6页。

三、操作原则
外部电极暴露的气体内，如果探头温度在推荐的范围内，那么两极间会产生势差，依照两极间氧分压不同，根据公式：E=2.303（RT/4F）log10（P1/P2）（V）R—气体常数 1.987 cal/ C moll P1，P2—氧的分压（两极上）
T—绝对温度F—法拉第常数（23.060 al/V equiv.）
如果在一端的氧的分压已知那么通过势差就可以测出另外一端的氧的分压。

如果假设在炉内气氛中平衡状态占优势，那么有关碳传感的反应可以表现为：
CO<<C+1/2O2
同时响应的反应表现为：K=P O2*（Ac）/P co K—平衡温度常数
P O2，P co分压，Ac为碳的活度——与温度、势能相关联的热动力的数值。

如果用碳传感器O2的输出来替换，我们可以建立关于传感输出和碳活度的关系：
E=0.0992T R[log10(0.4577Ac/K/Pco)]MV
最终的等于：
E=0.0551T R[A-logPco+log10f(C%,T R)]+B
A、B—常数TR—绝对温度（）华氏度数表示的绝对温标）
f—碳活度，作为碳势和温度常数
四、操作范围
电池内阻即电极间的电解质阻抗会随温度上升而呈指数下降，所以我们推荐电导率的降低，会使电势测量值使用温在1300 F以上。

最大的承受温度受两个因素控制：a、在固体电解质内，低于理论值。

b、外部电极退化。

电传导的发生点是氧势和温度共同作用的。

对氧化锆，它将发生在低氧浓度和高温下。

当电传导开始时，它会随氧浓度降低而升高，随温度升高而升高。

推荐使用温度在1300 F~2100 F之间，最好是1850 F~2050 F。

五、拆包装：本手册所指的传感器非常脆弱，拆包和拿放时必须十分小心。

每一根从马拉松公司发出的都经过可靠的包装。

“这个包装应该保存，以便需要将探头寄回马拉松公司时使用”
包装包括一个外盒和一个内部有三个部分的传感器周围。

1. 氧化感器准确性标识
2. 氧探头
3. 操作手册
4. 保证卡
5. 燃尽装置
拆包装程序
1. 将包装放置在一个平的表面上
2. 从外盒顶部剪数据封条
3. 移开外盒的泡沫
4. 将氧探头小心取出
5. 依照安装图小心安装
6. 重新包装外盒以备寄回
“注意”：请填写保证卡，在安装时并寄出，这将延长你的保证期。

这样闲置时间将不计在内。

六、安装：重要的说明
1. 保证氧探头水平
2. 氧探头应尽量靠近炉子主控热电偶
3. 氧探头应靠近不应有的接触（辐射管、加热器）等热源或风扇
4. 不应直接触载气的进口
5. 氧探头应放置在工作区的上1/3高度上
6. 氧探头在炉子上的安装孔1 寸
7. 保证安装孔中心线和氧探头中心线在一条线上
8. 安装与炉壳密封焊
9. 保证所有靠近探头外部安装均密封
10. 保证探头伸入炉内2"~6"。

特氟龙密封胶带是比较好的材料
11. 插入速度1"/分种（抽出也一样），过快会导致热震动和失效
12. 用提供的特氟龙绝缘，防护信号线，仔细观察报性，不能将防护罩接在将
头上。

13. 将清洁的高温参比气管与探头参比气管联接起来
14. 参比气在探头的头上。

七、维修
探头不需机械维修。

任何拆除行为均可导致不可修复的损坏和失效。

预防性维修
除了纠正的终端振动和机械震动源，我们几乎没有什么操作状况可以增长炉子和探头的寿命。

周期性燃烧：
长时间在高碳和高温环境下运行必会导致大多数炉子元件包括探头的破坏。

我们推荐经常性的轻微燃烧会避免积碳的危害。

“轻度”燃烧通常在1500~1600 F之间而且能够监测到是否完成：碳传感器输出降到200mv，并且在燃尽后在15分钟内不能开到250mv。

这用一个简单的碳汽化或多功能碳汽化过程使用可以完成。

燃尽时间根据每次不同，通常在60~90秒之间。

氧探头环境：
马拉松公司认识到用户很难负担起这样频繁的炉子燃烧，并且从1985年起，两项致力于发展在恶劣环境下能够延长氧探头的寿命的两项专利技术。

而意想不到的是：我们发现统计曲线的重现性及其在干扰后的恢复方面得到了显著提高。

第一点：这技术适用于运行条件下所有类型传感器。

当在炉子操作温度气氛下在电气上短接两极时。

因为氧化锆的唯一特性，电流被氧离子携带，而非电子。

结果是激烈运动的新生氧反应在电极表面：消耗积碳，重新在电极上形成传导氧化膜。

就是这种膜的破坏和电极的膨胀促成了，在碳传感器中传感电阻的缓慢增加，最近达到开放循环条件。

第二点：这种环境技术从根本上减少在开高碳点反应的内部的烟灰的生成，以提高和增大渗碳为代表。

碳沉积是由于铝保护壳下镍的催化作用而增加的。

这些烟灰的生
成可以减少探头表面和炉气的接触，并创造一个人的高碳势输出。

控制者可以基于这种技术。

减少富化气，导致一个低碳或无碳环境。

通过增加探头与外壳之间环形面积的空气，随着相应程序，烟灰会消除。

下面的数字可以说明这两项技术在马拉松控制系统中提供的作用。

除举例的控制系统的各个元件均可以从马拉松公司获得。

例如：远程参比气和燃尽系统或是为用户安装的独立构件。

测量系统
曲型的氧探头可以用在任何高阻抗的测量系统。

在操作温度下，传感器的阻抗一般是10K~50K欧姆。

测量系统的输入阻抗一般是106欧或更高。

排查故障的检测表核实问题：
（1）探头测量系统与其它参照测量仪器的检测结果不符合。

仪表和电压检测
1. 探头热电偶的显示与炉子主探热电偶的测量误差范围在±25ºF之间；
2. 将过程指标设定在合适的值上；
3. 氧压毫伏读数与数字电压表的读数差别，在±6MV。

范围内数字电压表的直流精度
为0.5%，具有最小100M欧姆的阻抗输入；
4. 当一个探头导线没有连接到探头的终端时，探头终端的数字电压表的读数不会超
过2mV；
5. 当探头短接15秒后，在30秒内它会回到原始读数±10mV（用电压表测量）；
6. 连接线应当干净并具能很好地与氧探头的端子接触。

参比气检测：
1. 参比气由干净空气，无污染空气（非压缩空气）。

如果有疑问，请挑选参比气气源；
2. 参比气量为0.5~1.0CFH。

3. 可将参比气管从探头上，取下并且将在水的杯子里产生气泡。

（说明参比气确实
已供给探头）
4. 当仪器处于手动状态时，O2毫伏稳定输出，切断参比气供给30秒钟，不会影响
O2毫伏计显示少于5mV。

阻抗检测：
1. 当探头在1500 F最小值，阻抗检测值在0.1~50K欧姆之间。

2. 目测（通常每分钟移动探头1英寸远，如果炉子是热的）
1. 探头/外鞘结合表时没有明显的烟灰和积碳
2. 探头陶瓷外管是否完整无损
3. 整个外壳没有翘曲
你在市场上购买了最好的碳传感器，要想完全了解它的功能，请仔细阅读手册中的推荐。

请首先将资料卡寄出，在你使用时。

假如你的传感器过早损坏，请遵循以下步骤，我们会加快你的赔偿。

1. 仔细填写赔偿卡，介供给我们尽可能多的使用和损坏的信息，这样，我们可以加
快赔偿并提高我们的产品。

2. 附上赔偿卡，……
保质期——12个月
对于传感器，没有明确的或是隐含的保证，包括营销和使用的保证，由制造者或是代表处做出的，不包括：材料和专业厂对以下事项的承诺。

MS1作为制造者，保证在材料上和正常使用和装置下的不损坏。

这种保证仅限于更换和维修。

在此状况下，氧化锆碳测传感器此中列出的应该发生在保质期内。

如果
过早发生损坏，传感器属于保证赔偿形式内必须返回MS1供货处。

MS1收到后会检查并显示出传感器的损坏和在何种状况下损害。

在热震动和机械震动下的损坏不在保质范围内。

还包括错误使用，粗心或事故。

任何一支传感器都有一张使用保证为安装日开始。

当传感器在超温状态下使用，保证期将减小为
1850 F→1年
超过2050 F→没有保质期
附录A
氧探头自身清洁
实际状况：超过80%的氧探头电极的损坏源于过量积碳。

用空气燃烬积碳的方法作为氧探头的自身清洁是非常成功的，下列的条目均用于处理过程，按重要次序排列：
—燃烬的空气
—探头的周围空气循环
—积碳的位置和数量
当空气被迫进入探头鞘内，空气和炉气之间发生燃烧。

这个反应的位置将自然地固定在一个平衡点上。

通过观察探头鞘可以确定在哪里发生了燃烧。

一个“燃点”标定在位置上。

当空气量改变，燃烧的界面也会改变。

空气流量越大，探头外鞘的黑面越向外移动。

注意到界面前面的空气不含有效的氧，而界面后面的空气却含有氧。

如果自由氧与固体碳反应，移动固体碳是非常有效的。

这说明足量的空气被用于推支燃烧界面靠近探头电极，并且更好地轻微向上。

为判别自由氧水平，用氧的MV输出值来解释。

例如：在1700℉，下述值：
空气量要求一个给定的安装依赖于探头周围的炉气循环量。

值环速率越大，需要的使燃烧界面远离探头的空气量越多。

一个例子：20CFH在炉气循环下是不够的，而当负扇停止时，2CFH就足够的。

如果燃烧反应发生在探头末端，热电偶显示温度会开高200℉。

一定要将探头末端温度保持在1850℉以下。

否则，将会损坏探头。

确定CFH空气量需依靠绘制探头燃烬空气和探头MV值的曲线关系。

图4是一个曲型的数据曲线用于确定CFH的燃烬量。

在上述情形中，6~7CFH的空气量是合适的，因为这个量可以提供一个最低温度并
探头末端有一些自由氧。

如果所需要的空气量变大，那么产品运行的界面可以预料：探头将重新定位燃点并且从炉气循环系统中提供更少的烟灰。

探头的燃烧大约迟续3~6分钟，操作频率依赖于碳的积累（连续炉运用大约每天3~6次）。

极端的做法，在每次循环开始时，做一次燃尽。

为检查效率，只需简单地把探头在燃烧后拿出并检查一下。

目录B
实测：大约80%的非保质期的氧探头返因MS1，只是简单地清理，检测恢复作用，再返回用户。

目前还没有一个明确的检测可以证明氧探头是绝对准确的。

唯一的方法就是比较一根参比氧探头在同样的气氛下的读数。

可以有许多种测试，其中的任何一种方法均可以证明探头是不准确的。

参比气检测：
氧探头检测准确性必需一个连续稳定的浪量，如果这个流量不连续，氧探头的输出会以20mV/min的速度下降，如果这个速度在20mV/min与200mV/min之间，或是变化的方向是向上的，探头可能已开裂，这将导致一个错误的读数。

如果速度超过200mV/min，探头会破坏掉。

氧探头的许多破损都源于热震动和从炉内移出时造成的。

电极电阻检测：
氧探头的阻抗是电极接触表面的作用，使用的材料、温度。

阻抗越小，电极接触表面越大。

在温度1500℉时，阻抗低于50K欧是合适的，高的阻抗值表明有问题。

新探头的阻抗值低于使用过一段时间的探头。

高温时低于低温值。

检测在低于1400℉（760℃）时无效。

电极反应时间检测
当氧探头短接时，测氧装置便转化成一个氧化泵。

氧被从参比气电极侧传送到炉气侧。

这个短接的电极将会建立一个自由的氧量。

当取掉短接时，氧完全消散的时间和氧电极界面的气恢复到最初的成分的时间是非常重要的参数。

进行这项测试，需短接探头15秒。

移动短接，测量恢复到原先毫伏读数99%的时间，如果在1500℉（816℃）以上，这个时间超过60秒，那么氧探头便是反应滞后并且在准确性有问题。

如果探头都通过了以上的测试，但仍存在问题，下一部便是取下并检查它进行物理的损坏或是固体碳（碳黑）污染，任何一种情况均会造成准确性问题。

如果还未发现问题，返回MS1进行检查。

请注意！！！
如果你在你的碳头上的电缆连接上使用了插头，请阅读此文。

为了消除在安装你的氧探头时的混乱，电缆连接线布置和所有预留的探头如下所示：
销#1——传感器负（—）
销#2——传感器正（+）
销#3——热电偶负（—）
销#4——热电偶正（+）
请检查并保证你目前的连接线配置如上所示。

如果，插入快速接头，温度值为负值时，插入导线必须改变。

如果你还有关于这篇“注意”的问题，请电话：
注意：
你的氧探头已经修改为提供空扎燃尽。

如果燃尽空气使用，代替插头传感器已用一个密封插头和压力接头填位。

下面的图表示了插头和接头的位置。

注：氧探头和外鞘完整的装配整体。

不要试图拆开。

你将使传感器失效并使保质期无效。

在制造时，氧探头已经经过测试并且经历了高温，这使外鞘有些变色。

传感器将安装在炉子上，不要从仪一月连接到护罩，而将护罩和传感器的负端连接起来。

氧探头通过炉子接地屏蔽线在仪表上不接地，而与探头的负极连接。

马拉松氧探头连接处的新设计
你的马拉松传感器目前装了一个多用电连接销，目的是提供其他牌子的传感器兼容性。

目前热电偶的连接方式和传感器信号线有两种可供选择。

第一种：你可以直接通过传感器外壳上的金属孔连接原始终端块。

只要简单地把现有的线从插孔移开，并连接你的线传感器终端块上。

第二种：你可以直接用你的带内螺纹的插头连接传感器外壳上的插座上。

插座有两种形式：4个接线柱DIN标准插座或是防松的园形塑料旋转的插座，标准的用
4销DIN插座的连接如下图。

而根据你的插头的不同，连接将是不同的。

如
果有凝问，请询句销售部门。

然而，马拉松不推荐使用更多的连接，因为连接和维修是很困难的。

我们推荐使用内部端子带作为安装你的传感器最合适的方式。

如果你需要这种连接方式，请在下次合同中注明。

如果你想用内螺纹接头来接，也请与我们联系。