氧化锆氧量计气体分析仪探头

该传感器适用于锅炉、窑炉、石油、化工、发电厂等需用煤、油等加热燃烧的炉膛及烟道，氧含量的测量，能准确、快速的反映炉膛燃烧时的即时氧含量。可及时有效的控制烟道挡板、油门、风门等，对提高燃烧热效率、节约能源、减少污染有明显的作用。氧化锆探头插入点的烟道必须为负压，因为氧化锆探头的参比气为空气，是自然流动的，烟道必须为负压才可以使空气吸入探头产生电势。

氧量是锅炉实现经济燃烧的重要参数，因此要求测量准确。实际上锅炉不同位置的氧量是不同的，因此一台锅炉应设计2～4台氧分析器。一般实现热控自动化的锅炉至好要设计4台。尚未实现热控自动化的锅炉，670t/h以下的锅炉设计左、右2台

探头本身由分析仪加热至700℃，但经过实践证明，安装点烟气温度过高会缩短探头使用寿命，又因烟气不稳定而导致氧量波动大；安装点烟气温度过低，会造成低温腐蚀（SO2和SO3蒸汽）同样会使探头寿命缩短，一般位于省煤器至引风机之间。除此以外，安装点要求烟气流通好，便于操作。切忌将安装点位置选择在死角位置和烟道缩口处。同时安装点位置要考虑水气少、灰尘少的位置。

氧化锆探头和分析仪上各有6个接线端子，分别为： ① 氧势+、氧势-  ② 热偶+、热偶-  ③  加热、加热

①仪表氧势+ 接 探头氧势+，仪表氧势- 接 探头氧势-，这二根线敷设在穿A内，线采用1.5mm2屏蔽线。

②仪表热偶+ 接 探头热偶+，仪表热偶- 接 探头热偶-，这二根线敷设在穿A内（可以与氧势线同管），采用K分度补偿导线。

③二个加热端子不分正负级，用2.0mm2导线，使探头与仪表对接，敷设于B管内（切忌不可敷设到A管内，避免信号干扰）。

 注意事项：K分度补偿导线在连接仪表与探头时，正负级不能接反，否则会造成损失。

五、氧化锆传感器的测量原理以及结构特点:

氧化锆传感器的核心构件是氧化锆固体电解质，氧化锆固体电解质是由多元氧化物组成的。常用的这类电解质有ZrO2·Y2O3，它由二元氧化物组成，其中，ZrO2称为基体，Y2O3称为稳定剂。ZrO2在常温下是单斜晶体，在高温下它变成立方晶体(萤石型)，但当它冷却后又变为单斜晶体，因此纯氧化锆的晶型是不稳定的。所以当在ZrO2中掺人一定量的稳定剂Y2O3时，由于Y3+置换了Zr4+的位置，一方面在晶体中留下了氧离子空穴，另一方面由于晶体内部应力变化的原因，该晶体冷却后仍保留立方晶体，因此又称它为稳定氧化锆。据上分析，稳定氧化锆在高温下(650℃以上)是氧离子的良好导体。

典型的氧化锆传感器是
Pt,P''O2│ZrO2·Y2O3│P'O2,Pt
在上述电池中，Pt表示两个铂电极，它是涂制在氧化锆电解质的两边，两种氧分压为P''O2和P'O2的气体分别通过电解质的两边。作为氧传感器，其中P''O2是参比气，例如通人空气(20.6%O2)，P'O2是待测气，例如通入烟气。在高温下，由于氧化锆电解质是良好的氧离子导体，上述电池便是一个典型的氧浓差电池。
在高温下(650---850℃)，氧就会从分压大的P''O2一侧向分压小的P'O2侧扩散，这种扩散，不是氧分子透过氧化锆从P''O2侧到P'O2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P''O2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(O2-)进入电解质，即:O2(P''O2)+4e→2O2-

P''O2侧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。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右侧的铂电极，在电池的P'O2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(P'O2)
P'O2侧铂电极由于大量得到电子而带负电，成为氧浓差电池的负极或阴极。这样在两个电极上，由于正负电荷的堆积而形成一个电势，称之为氧浓差电动势。当用导线将两个电极连成电路时，负极上的电子就会通过外电路流到正极，再供给氧分子形成离子，电路中就有电流通过。
其池电势由能斯特方程给出:
E=RT/4F×ln(P''O2/P'O2)
式中R为气体常数，T为电池的热力学温度(K)，F为法拉第常数.(1)式是在理想状态下导出的， 必须具有四个条件:(1)两边的气体均为理想气体;(2)整个电池处于恒温恒压系统中;(3)浓差电池是可逆的;(4)电池中不存在任何附加电势。因此称(1)式为氧化锆传感器的理论方程。由(1)式可见由于参比气氧含量P''O2是已知的，因此测得E值后便可求得待测气体氧含量P'O2值。
当电池工作温度固定于700℃时，上式为:
E=48.26lg(P''O2/P'O2)
由上式，在温度700℃时，当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%) 时，由浓差电池输出电动势E，就可以计算出固体电介质另一侧氧分压，这就是氧化锆氧量分析仪的测氧原理。

1、传感器须轻拿轻放，不能碰撞，因为传感器内部为陶瓷元件，容易断裂，造成损坏。

2、安装地点应选择被测气体温度较低的位置，宜选择在无振动且方便维修的地点，这样对传感器的使用寿命有一定的好处。

3、安装时，传感器的插入速度不能太快，一般先将传感器的1/3插至烟道里，10分钟后再插入1/3，再过10分钟后将传感器全部插入。因传感器为陶瓷元件温差不能太大，否则会造成断裂，将无法使用。

4、传感器上的法兰螺栓在安装时要拧紧，拧均匀。否则密封垫子会漏入空气（因为烟道内是负压），会造成测量时的误差。

1、切记应将标准气流量计流量调至200ml/分-300ml/分。流量不能大，否则会造成校对时的误差并对传感器造成损坏。

2、快速拧开传感器校对堵头，将标准气插上五分钟后，待数据稳定时，即校对完成。

3、去除标准气皮管，快速将堵头拧上（堵头拧下后，不能长时间放在空气中，因为空气温度低，传感器是在高温下工作，会吸入大量的空气，造成温差太大，传感器断裂）

氧化锆探头应连续使用为佳，因停炉及开炉本身对氧化锆探头的寿命会造成影响，在开炉时或停炉时会产生较大的温差，氧化锆锆头会因热胀冷缩造成断裂，同时在低温时会有较多的硫化物或氟化物产生，形成酸性气体对氧化锆锆头有较大的损伤。

建议：用户应在开炉正常后再给氧化锆探头通电加温，停炉时应先停止对氧化锆探头加温，再停炉。如用户长期不使用，则应拆下氧化锆探头及氧化锆变送器放至库房，因空气湿度的影响，会对加热电炉、热偶造成腐蚀，故需每隔一个月对氧化锆探头加温二小时，黄梅天气时尤为重要。

拆下氧化锆探头，将氧化锆探头与变送器连接好，通电加温到700°，将探头的标准气入口通入空气，流量调整至200ml/分-300ml/分，用数字万用表测量氧势端子上的毫伏信号，正常应小于-3mv，如：测量出的数值分 别为-3mv、-2mv、－1.2mv，则性能为-1.2 mv＞-2mv＞-3mv，测量其电阻，（正向电阻＋反向电阻）÷2，正常应小于200欧姆。如测量数值不在此范围内，则说明锆管使用寿命已到，需更换新的氧化锆探头(探头为易损品，正常应每年更换一次)。将探头标准气入口通入已知纯度的标准气，如5％，看变送器指示是否在5%，如不在，则用变送器的量程调节（具体见我公司使用手册）