ZO-FⅡC型氧化锆氧分析仪
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中国原子能科学研究院
目      录
1  概述	1
2  仪器测量原理	1
3  仪器主要技术参数	2
4  仪器简介	3
4.1  仪器组成	3
4.2  各部分简介	3
max.book118.com  探头简介	3
max.book118.com  变送器简介	4
max.book118.com.1  基本结构	4
max.book118.com.2  基本设置	4
5  仪器检验	5
6  仪器安装	6
6.1  安装前的准备	7
max.book118.com  探头安装位置的选择	7
max.book118.com  炉体法兰的焊接	7
6.2  安装	8
max.book118.com  变送器的安装	8
max.book118.com  探头的安装	8
6.3  现场配线及连线	9
7  仪器校准	10
7.1  校准前的准备	10
7.2  校准方法	10
8  仪器日常维护与常见故障排除	11
8.1  仪器日常维护	11
8.2  常见故障的分析与排除	12
1  概述
氧化锆氧分析仪主要用于测定锅炉烟气中的氧分压即氧气的体积百分数含量（简称氧含量或氧量），对于保障锅炉运行安全、提高燃料燃烧效率及减少环境污染将起到重要作用。我院ZO系列氧化锆氧分析仪中的ZO-FⅡC型氧分析仪为防爆系列产品，主要应用于工业生产中如下可能存在爆炸危险性的场所：
● 石化工业锅炉；
● 火电厂锅炉；
● 惰性气体厂锅炉；
● 炼油厂加热炉和输油管道加热炉；
● 冶炼厂加热炉和均热炉；
● 轻纺、食品加工、制药、水泥、造纸和采暖等企业的工业锅炉。
ZO-FⅡC型氧化锆氧分析仪采用隔爆型及防水防尘设计，产品防爆性能经过国家仪器仪表防爆安全监督检验符合国家标准GB3836.1-2000”《爆炸性气体环境用电气设备的有关规定GB3836.2-2000”《爆炸性气体环境用电气设备的有关规定用户可按规定选用本产品应用于相应爆炸性危险场所。                     (1)
式中：
E — 浓差电池电动势，mV；
R — 气体常数，8.3145J·mol－1·K－1；
F — 法拉第常数，96485.309C·mol-1；
T — 绝对温度，K；
P0 — 参比气体氧分压，%；
P — 被测气体氧分压，%。
由于受各种因素的影响，实际测量并非在理想状态下进行，因此需要对（1）式进行校正，校正后得到新的方程：
                            （2）   
本设计中P0为空气中氧含量（20.6％），k和E0值均可以通过校正得到。通过测定氧化锆电池电势信号Em，并将其输送至变送器，变送器将根据（2）式，计算出被测气体的氧含量P 值。
① 严格地说，氧化锆氧分析仪测量的是惰性气体中的氧含量，当烟气中含有可燃性气体时，测得的氧含量值将偏小。		
  3  仪器主要技术参数
● 测量范围：0～20.6Vol%O2；
● 测量精度：1级；
● 量程选择：0～10Vol%O2或0～20Vol%O2；
● 工作温度：750℃±5℃；
● 响应时间： 3秒（达到90%）；
● 输出方式：DC 0～10mA或DC 4mA～20mA电流线性输出；
● 探头长度：500mm～1200mm；
● 变送器箱体尺寸（高×宽×深）：
ZO-FⅡC型：426mm×280mm×150mm；
● 安装点烟气温度：  800℃(最佳烟气温度值为350℃～450℃)；
● 安装点允许最大压差：2KPa；
● 环境温度：变送器0℃～70℃, 探头＜70℃；
● 工作电源：AC 220V±22V，50Hz；
● 危险场所：爆炸危险场所为?区、Ⅱ区，具有ⅡC类T1~T4组爆炸气体 
或蒸汽混合物；
● 防护等级：IP65；
● 防爆标志：ExdⅡCT4 。
4  仪器简介
4.1  仪器组成
 该仪器主要由探头和变送器两大部分组成。探头实际上是一种装有氧化锆电池的氧传感器，其主要作用就是输出被测氧量所对应的电势信号值。变送器主要有两大功能：一是稳定控制探头的工作温度；二是将从探头输入的电势信号值转换为对应的氧量值，并将氧量值转化为对应的电流值输出。
4.2  各部分简介  
max.book118.com  探头简介
探头由氧化锆元件、加热炉、K型热电偶、过滤器、信号引线、接线盒及不锈钢壳体等组成，其结构如图1所示：
                  图1  探头结构示意图
1.过滤器  2.加热炉  3.K型热电偶  4.标气管  5. 氧化锆元件 6.安装法兰 
7.接线盒法兰    8.接线盒  9.接线盒盖  10.电缆引入装置  11.接地
各主要部件作用：氧化锆元件是探头的核心部件，由其产生电势信号；加热炉将氧化锆元件加热到设定的工作温度；热电偶作为温度传感器，用来测量加热炉的温度；信号引线将氧化锆元件所产生的电势信号输送到变送器。
max.book118.com  变送器简介
max.book118.com.1  基本结构
变送器主要由主电路板、机箱面板、内操作显示面板，接线端子、机箱等组成。外形结构如图2所示：
1. 铭 牌
2. 观 察 窗
3. 机箱面板
4. 接 地
5. 校准旋钮
6. 电缆接入装置
7. 内六角螺钉  
8. 安 装 孔
图2  变送器外形结构图
变送器现场运行时严禁带电开盖操作，只可进行标气校准操作，具体方法见“7 仪器校准”。现场运行时变送器机箱面板观察窗显示氧量值。内操作显示面板含显示窗及操作按键，按键基本操作见“5 仪器检验”。
max.book118.com.2  基本设置
量程设置：变送器主电路板上设置了量程转换跳线开关。当把跳线插在左边两个并排的引脚上即靠近电路板S1位置时，选择氧量量程为0～20%，此时电流输出值DC 0～10mA或DC 4mA～20mA都是分别与该量程对应的值；当把跳线插在右边两个并排的引脚上即远离S1位置时，选择氧量量程为0～10%，此时电流输出值
DC 0～10mA或DC 4mA～20mA都是分别与该量程对应的值。出厂时量程设置为0～20%，如需0～10%量程，可在现场安装前将跳线插在右边两个引脚上即可。
电流输出设置：变送器设有两档电流输出：DC 0～10mA和DC 4mA～20mA。初始电流设置为DC 4mA～20mA信号输出，如用户需要DC 0～10mA信号输出，需在订货时注明。
5  仪器检验
仪器在发货前已经过严格的质量检验，并附合格证，但运输过程中可能因碰撞使其损坏。因此，用户在使用仪器前，应先进行开箱检验，检查仪器外壳有无裂纹、损伤，并确定仪器正常后方可上炉安装。具体操作步骤如下：
（1）打开探头接线盒，用万用表分别测量加热炉及热电偶两端的电阻值，判断在运输中有无造成断线或接触不良现象。（加热炉阻值一般为150Ω±20Ω，热电偶阻值一般为3.5Ω±0.5Ω）。
（2）判断无故障后，用三组导线分别将探头“加热炉”、“热电偶”和“信号”接线端子与变送器对应接线端连接好（参考图3）。
（3）将外接电源接在变送器“AC2
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