氧化锆传感器的安装与标定
AMETEK WDG210 user manual 氧化锆
WDG210/Insitu 氧分析仪使用维护手册
氧分析仪的报警连接可通过软件设定报警激发的各种情况，标志如下： ALM1 ALM2 参阅报警键章节中更为详细的内容，包括报警原因和报警运行的内容。
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WDG210/Insitu 氧分析仪使用维护手册
第三章 Series210 用户界面
这一章节对用户怎样使用 Series210 控制器操作一个简要描述，包括以 下内容： □ 控制器显示 □ 控制器按键 □ 选择菜单操作 □ 取消退出菜单 控制器显示
控制器的供电电源连线使用控制器上的导线插孔，用地线终端作为 仪器的接地。
为了连接导线，先用十字螺丝刀将螺丝和电刷松开，插入导线后， 上紧螺丝和电刷。 Series210 控制器中的 SW1 可让用户选择 115/230V 的操作电源。 （一般情况选择 230V 电源）。
EMC 接地、屏蔽和防噪声
L 注意：出于 EMC 的目的，在任何时候都要使电缆的一头或两头连
扰进入系统。（传感器须连接瞬变调节器后再与控制器相连，瞬变调 制器尽可能的接近传感器）。 □ 交流电源主线不能和大负载的工业用电使用同一导线。 □ 信号线不能与高压线使用同一电缆或导线。 □ 为了最好的防止噪声，控制器的主供线连接的环路应与可能引入瞬变 到系统的环路分开。例如，不以使用接有马达、鼓风机或空调器的同 一环路或导线。
控制器显示
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控制器按键
12
选择菜单操作
13
退出菜单操作
13
从菜单上输入数值
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Setup 键
14
Display (显示)
14
Sensor Config. (传感器确认)
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System Tests .(系统测试)
氧化锆说明书1
其中E是氧电势, R是气体常数,T是绝对温度值, PO2 INSIDE是氧在氧化锆管里部的气压值
,PO2 OUTSIDE是氧在氧化锆管外部的气压值.根据公式当氧化锆管里部和外部的氧浓度不同时,就会产生相应的氧电势.
从计算公式可知道当氧化锆管里部和外部的氧浓度相同时,氧电势应该是0毫伏.
220V的灯泡来替代加热器进行测试,当加热电压输出时(发光二极管闪亮时,电灯泡也应该同时闪亮.当一切测试正常后再把加热器接入.这样测试比较保险,不易损坏加热器
仪器有7键，每键有两种功能。一种是运行时的功能，一种是设定时的功能。当仪器在运行状态RUN时，按Display键，仪器的下行显示仪器的有关信息，比如探头的温度TEMP，探头氧的电信号EMF，探头的阻抗IMP等各种有用的参数。如报警指示灯闪亮，按ALARM键，可在下行显示报警指示的信息。CAL1键在运行状态时，可执行校正功能。CAL2键是校正功能第二键，该仪器可用2种标准气体进行自动和手动的校正（一般用于精度高的测量，可按低值和高值氧的标准气自动进行校验，详细情况请查阅使用手册）。PURGE键是清尘键。另外Autocal键在设定状态时按此键，可对仪器自动校正，运行时可手动检查探头的阻抗值。当按Setup键时，该指示灯亮进入设定状态，此时按△Function键和▽Function功能键，可显示要设定的状态，在显示屏的上行会出现1，2，3，4……76等，按△Option和▽Option选择键时，可设定有关的值。每次改变有关的设定后，必须按ENTER确认键，以便仪器记住要改变的值，这时在显示屏的右下角会出现*星号，如无此*星号出现，改变值无效。
5.528.615Βιβλιοθήκη 030.654.532.90
4.035.42
氧化锆氧传感器
氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一个微型电炉内，位于整个探头的顶端，其结构原理图如下图所示。
氧化锆管是由氧化锆材料掺以必然量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳固的氧化锆陶瓷烧结体。
由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。
因其这一特性，在必然高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它即是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气别离位于内外电极。
在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反映：O（P0）+4e-→2O-2氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反映：2O-2 →O（P0）+4e-由于氧浓差致使氧离子从空气边迁移到烟气边，因此产生的电势又致使氧离子从烟气边反向迁移到空气边，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,该电势信号符合"能斯特"方程：E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)式中R、F别离是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度（K）, P0是空气氧含量（%O2）, P 是烟气含量。
由（1）式可见，在必然的高温条件下（一般）600℃），必然的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量见下表。
附表被测气体温度、氧浓差电势与氧浓度对照表注：参比气为大气，在理想状况下（本底为零时），热电偶为K分度号。
0 0 0 0 0 0 0 0 0在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时，其输出电势E值为0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情形均不是理想状态。
故事实上的锆管是偏离此值的。
实际上，必然氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，咱们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势，此值的大小又在不同温度下呈不同的值，而且随锆管利用期延长而转变。
氧化锆原理——精选推荐
氧化锆氧传感器原理及应用摘要：氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
关键词：氧化锆氧传感器，氧传感器，测氧原理，传感器一、序言人们早就知道，某些固体氧化物、卤化物、硫化物等具有离子导电性能，其中最著名的是1989年Nernst发现的稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
在此后的一段时期内，尽管人们对这种具有离子导电性能的物质——固体电解质进行了种种研究，但始终进展不大。
直到1957年，K.kiukkala和C.Wagner首次用固体电解质组装原电池并从理论上阐明其原理以后，这方面的研究和应用才得以迅速发展。
在所有固体电解质，氧化锆是目前研究和开发应用得最普遍的一种。
它不仅用来作高温化学平衡，热力学和动力学研究，而且已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。
氧探头这种以氧化锆固体电解质为敏感元件，用以测定氧浓度的装置就是一个典型的例子。
1961年，J.Weissbart和R.Ruka研制成功的第一个氧化锆浓差电池测氧仪。
七十年代初出现商业用氧化锆氧探头以后，引起科学界和工业界的普遍重视，特别是西德、日本、美国等国都进行了深入的研究和产品开发工作。
到七十年代中期，氧探头的理论和实践已趋成熟，开发出了多种结构形式的氧探头。
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1-0.2秒)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧传感器测氧原理氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
下面介绍氧化锆陶瓷是如何来完成测氧功能的。
滁州锅炉氧化锆氧量计的标定
滁州锅炉氧化锆氧量计的标定一、氧化锆氧量计介绍氧量计是一种检测锅炉燃烧室内氧气浓度的设备，主要用于锅炉控制中监测燃烧过程的氧化还原状态，以确保锅炉燃烧效率优化，并降低锅炉燃烧产物中NOx等危险气体的排放。
氧化锆氧量计通过测量氧化锆电解池中电极上的电势差来计算氧气浓度，广泛应用于石油、化工、钢铁、纸浆、食品、医药等行业中，特别是在热电厂和化工厂中，氧化锆氧量计具有广泛的应用前景。
1.准备工作首先要检查氧化锆氧量计是否处于正常工作状态，以保证后面的标定过程的精确性。
然后制备标准气体，要求浓度准确、稳定，氧气浓度可从空气中获得，若需要其他浓度的标准气体，可从相关单位或公司购买或制备。
2.将氧化锆氧量计接入标定回路将滁州锅炉氧化锆氧量计接入标定回路，按照接线图连接。
根据氧量计说明书的要求，设置测量方式。
建议采用恒定电流法，电流值可根据氧量计说明书标定。
3.让系统达到恒定状态通过调整氧化锆氧量计的温度和流速等参数，达到恒定状态。
这个状态的目的是保证氧气浓度测量准确性。
4.读取氧气浓度并记录数据将标准气体引入氧化锆氧量计，调节流量至所需浓度，然后等待数分钟，直到系统达到稳定状态，再将稳定的浓度数据记录下来，重复3次后取平均数作为标定结果。
需要注意的是，在每一次测量之前必须检查氧化锆电解池膜和杂质的清洁程度。
5.根据测量结果进行校准将读取的氧气浓度和滁州锅炉氧化锆氧量计的输出电压进行比较，计算标定系数。
计算公式为：标定系数=读取氧气浓度÷ 氧化锆氧量计的输出电压。
6.检测标定结果将标定系数插入氧化锆氧量计，再次将标准气体引入氧化锆氧量计，检测输出结果是否符合实际氧气浓度。
如果误差范围在标定要求范围内，表示滁州锅炉氧化锆氧量计标定成功。
记录标定日期和标定数据，下次标定时间要考虑前一次标定的误差范围。
总体来说，滁州锅炉氧化锆氧量计的标定流程并不复杂，需要关注的是标定过程中要保持一些稳定状态，才能确保标定结果的准确完整。
氧化锆说明书
AMETEK／Thermox承诺提供给用户在工业应用中最好的技术支持，如果用户需要技术服务或提供帮助，请打AMETEK电话（412）828－9040，或者AMETEK／Termox代理商－上海旭能电子科技有限公司(/35303992/35303996/35303998或AMETEK上海代表处的电话。
参数
氧浓度
标气
锆头温度
故障信息
锆头/热电偶信息
模拟量输出
单通道隔离，菜单可选择0~10，0~20，2~20，4~20mA
量程
选择范围0~1到0~25%体积O2
阻尼
1~100可选
串行输出
RS485 Modbus协议
故障指示
LED显示故障代码
标定
选择跟踪或锁定
标定形式
手动，自动（需要选择自动标气控制器）远程触发
当两边的电极镀层接触到的气体(在同样标准压力下)有不同的氧浓度，(或不同压力下),根据氧含量比例，锆管会产生一个电压。如果其中一种气体的氧含量是已知的(参比气常常是空气--20.9%)。另外一种氧含量直接被锆头的电压反映出来。
对于测量没有可燃物气体的氧,分析器的标定按照下述公式:
E=ATLOG20.9%AT=48.2AT700℃
图3-4选择测量点
安装控制器
所有的单位都用mm（英寸）
图3-5控制器尺寸
安装控制器
用四个7mm安装孔把控制器安装在横平、竖直的位置，见图3-5。
图3-6安装详图
标定配制
如图3-7a和3-7b所示，标气进口在两个传感器上的位置。当标定时把标气通到标气进口。
图3-7aWDG-1200标气口
图3-7bWDG-1210标气口
铝合金
机械数据
氧化锆氧量分析仪校准规程
氧化锆氧量分析仪校准规程氧化锆氧量分析仪校准规程1 目的为了规范氧化锆氧量分析仪的校准操作，确保分析仪运行正常，检测、分析数据准确、可靠，制定本规程。
2 范围本规程适用于氧化锆氧量分析仪的校准。
3 校准条件3.1 标气：a) 空气：氧含量，20.6%；b) 零点标气：0.5%或5%含氧量的平衡氮气。
4 校准方法4.1 校准前注意事项4.1.1 在仪器面板显示屏上有错误或警告报警信息出现时，不能实施校准工作。
4.1.2 标准气体容器到标定管进气口之间应使用尽量短的连接管线。
4.1.3 仪器处于稳定工作状态。
4.2 空气校准：4.2.1按“菜单键”显示器提示输入用户密码，输入密码进入用户模式，显示第一个项目：空气校准。
4.2.2 在分析仪传感器两侧都为空气的状态下（或在线工作状态时，将分析仪的标准气入口的密封螺钉拧下，用泵送入空气时，流量控制在500~600ml/min范围内，先调好流量，再把空气管路接入检测器的标准气入口），按“确认键”进入，显示的测量值开始闪动。
如测量值与标准值20.6相差在2%以内，可不必调整，连续按两次“确认键”即可；如误差超出2%，按“↑”或“↓”键调整测量值到20.6，连续按两次“确认键”保存校准结果。
4.3标气校准：4.3.1 把标准气流量调整到500~600ml/min范围内，将分析仪的标准气入口的密封螺钉拧下，将标气管路接入分析仪标准气入口，通入标气，按“确认键”进入，输入所用标气的标称值，连续按两次“确认键”保存校准结果。
注:前两项校准完成后，应立即把标准气入口的螺钉拧紧，保持密封良好。
4.4.校准完成后，会自动返回主菜单。
5 校准结果及周期5.1 经校准修复零点和量程迁移，并作好原始记录。
5.2 该仪器校准周期为3个月。
6 本规程执行以下记录JLJL1224氧化锆氧量分析仪校准记录JLJL1224氧化锆氧量分析仪校准记录校准人：复核人：。
锅炉烟道中氧化锆探头装置的安装位置如何选择
锅炉烟道中氧化锆探头装置的安装位置如何选择
从锅炉烟道中抽取烟气样品要具有代表性，即氧化锆探头装置的安装位置选择是保证分析结果准确性的关键。
600MW超临界直流炉，锅炉系统烟气的流向主要从炉膛经过过热器、省煤器、空气预热器，经由电除尘处理后，最终由引风机送往烟囱排放大气。
如果测点过于靠近炉膛烟气的出口，由于温度过高，流速过快，此时的烟气势必会严重冲刷腐蚀探头不锈钢外壳，严重缩短使用寿命；当然，如果测点过于置后，由于风烟系统中存在漏气因素，探头的检测数据会偏高，不能如实反映炉膛中烟气真实含氧量。
综合以上因素，为了提升检测效率和准确度，我们将测点放在省煤器出口A 侧、B 侧及空预器出口，主要原因是此处距离炉内燃烧区的时滞较短。
氧化锆探头（传感器）的安装。
探头的参比气是靠空气自然对流提供的，因此需要水平安装。
同时必须保证探头端距离锅炉内壁150mm 以上，同时使过滤器的多孔陶瓷暴露部分背对烟气流向，以此来避免气体冲刷。
为防止探头受热不均爆裂，将探头推入烟道时，应当分阶段推入，一般为10~20cm/min。
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氧化锆传感器的安装与标定
1．氧化锆传感器的安装须知
1）传感器内部为陶瓷元件，容易断裂造成损坏。
因此传感器须轻拿轻放，不能碰撞。
2）为有利于传感器的使用寿命，安装地点应选择被测气体温度接近传感器工作温度、无振动且方便维修的位置。
安装时传感器须慢慢的插入，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。
4）传感器上的法兰螺栓在安装时要均匀地拧紧。
防止空气通过密封垫子漏入，造成测量时的误差。
2．氧化锆安装的相关知识
探头安装位置的选择，通常应选择在具备下列条件的地方：
a、具有一定代表性的平均气样；
b、安装点附近的炉墙必须无漏风；
c、锅炉内无吹灰设备；
d、被测气体(烟气)的压力变化不大；
e、机械振动小；
f、安装点处要有拆装传感器的空间位置；
g、环境温度不超过探头接线盒允许温度，易于维修的地方。
事实证明，烟气流场的变化对气体在探头内扩散的影响很大而且不确定，影响测量结果。
3．关于氧化锆探头标准气标定的操作！
在标定氧化锆探头，从标准气钢瓶通入标准气到氧化锆探头的时候，要注意流量太大会冲爆锆管，我们特地做了一个相关的装置，用来做标准气的压力和流量控制！
Ø入口压力:15Mpa
Ø稳压输出:0.15Mpa
Ø流量:40ml/分-400ml/分
Ø外壳经过防腐处理 - N1 b-
Ø使用范围:用于氧化锆传感器的在线调试
Ø优点:可控制调试时入口标准气的流量，避免因标准气流量过大，造成氧化锆管的损坏。
JYQ-300专用减压器使用说明
JYQ-300专用减压器示意图
3．1 图解说明
①为标准气钢瓶接口
②为标准气钢瓶压力指示
③为专用稳压器（压力稳定在0.2MPa）;
④为流量计调节阀
⑤为气体流量指示（一般控制在250ml-300ml）
⑥为标准气气体流量出口
3．2 使用说明
1）将标准气钢瓶接入①（标准气钢瓶接口），然后将④（流量计调节阀）顺时针关闭，打开标准气钢瓶阀门。
2）逆时针缓缓打开④（流量计调节阀），使⑤ (气体流量指示)为250ml
3）将⑥（标准气气体流量出口）用皮管接入氧化锆传感器的“标准气入口”，切记在流量没有调整好之前，千万不要将皮管接入氧化锆传感器。
（以防止因为流量过大，导致核心原件氧化锆管断裂，造成不必要的损失）。
4．氧化锆探头的标定程序及注意事项
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）空气对流的方式只是简单比对热电偶准确度的一种方法。
具体的修正一般通过标准气体标定进行，方法是将计量核定确认的标准气体通过标气口通入探头，测量此时输出氧电势及仪表显示氧浓度，仪表显示氧浓度应该与标准气体浓度相同，存在偏差则修正仪表线性参数；标准计量要求最少使用三种不同标准气体标定系统，这样经过三次标定重复修正好系统线性，保证系统正常工作。