氧化鋯分析儀維修規程

氧化鋯分析儀維修規程

一、氧化鋯分析儀原理及組成

氧化鋯氧量分析儀(又稱氧化鋯氧分析儀、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計、氧化鋯氧量表)，主要用於測量燃燒過程中煙氣的含氧濃度，同樣也適用於非燃燒氣體氧濃度測量。在傳感器內溫度恒定的電化學電池(氧濃差電池，也簡稱鋯頭)產生一個毫伏電勢，這個電勢直接反應出煙氣中含氧濃度值。

氧傳感器的關鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內外兩側塗上多孔性鉑電極製成氧濃度差電池。它位於傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設置了加熱器。用氧分析儀內的溫度控製器控製氧化鋯溫度恒定。

在額定的溫度下，電池輸出電勢用下麵的公式計算（Nernst方程）：

式中： 

Ｐ1──在電池內側參比氣體(如空氣)的氧分壓；   

Ｐ2──在電池外側被測氣體(如煙氣)的氧分壓；

Ｒ-----氣體常數；         

Ｆ-----法拉第常數；   

Ｔ-----絕對溫度=( 273 + t ℃)；

Ｃ-----電池常數。

參比氣體應為幹燥清潔無油的空氣( 含氧20.60％ )。在參比氣側與被測氣體側氧濃度不同時，氧離子從高的一側遷移到低的一側。電池輸出就以對數的規律反應出被測氣體中的氧濃度值。

氧化鋯氧分析儀由氧化鋯檢測器（探頭）、顯示控製儀（溫度控製器、送送器及顯示記錄）兩部分組成，探頭的作用是將氧濃度轉化為電勢信號，而顯示控製儀的作用是恒定探頭中氧濃差電池溫度並將電勢信號轉化為氧濃度。

氧化鋯管是氧化鋯探頭的核心，它由氧化鋯固體電解質管、鉑電極和引線構成，管子內部通入參比氣體，管子外部通入被測煙氣等。

溫度控製器連接熱電偶和加熱器，采用控溫電加熱方式使氧化鋯管維持正常工作所需的恒定溫度（850），使之恒定在某一設定溫度上。

變送器接收探頭輸出的氧濃差電勢信號，並轉換為標準電流信號，送給顯示儀表進行顯示。

二、調校/標定

（一）在標定過程中，要使用兩種已知濃度的標氣，根據這兩種標氣計算的斜率和鋯池常數，可以確定在工業應用中氧濃度測量是否準確。

（二）在標定之前，要驗證標氣濃度，設置標氣流量c) 通過流量計，將標氣流量設定為5標準立方英尺/小時，但是，隻有在將新的擴散元件安裝到分析儀上時，才將標氣流量設定為5標準立方英尺/小時。而在其他任何時候調整標氣流量都會對鋯池產生壓力，使標定產生偏差。

（三）在含塵量較高的應用中，鋯頭擴散元件會由於長期使用而產生堵塞情況，這將延長氧化鋯頭的響應時間。檢驗氧化鋯頭擴散元件是否堵塞的最好方法，是將標定完的分析儀放回測量係統，觀察其恢複正常讀數所需的時間。另外，通過觀察標定時流量計的讀數是否降低（輕微），也可以判斷氧化鋯頭擴散元件是否堵塞。

（四）如果標定時標氣流量計讀數有輕微下降，或響應時間過長，則需要更換氧化鋯頭擴散元件。每次更換完氧化鋯頭擴散元件，需要將標氣流量重新設定為5標準立方英尺/小時，並重新標定分析儀。更換氧化鋯頭擴散元件的詳細步驟，

（五）標定方法可分為手動、半自動和全自動三種。

1：自動標定

自動標定不需要操作人員動手，但是，標氣一定要通過管線，送至分析儀，變送器的邏輯輸入/輸出端口需經由HART/AMS界麵，

2：半自動標定

半自動標定需要操作人員動手按一下啟動鍵，但是，標氣也一定要通過管線，送至分析儀

3：手動標定

手動標定要在分析儀的安裝現場進行，要求操作人員參與全過程。在變送器右側機殼蓋內，可以看到手動標定步驟。

將控製回路放在手動檔；

驗證標氣參數；

如果用CALIBRATION 的LED或CAL的LED滅進行手動標定，則從步驟1開始；

如果用CALIBRATION 的LED或CAL的LED亮進行手動標定，則從步驟2開始；

（1） 按CAL鍵，CALIBRATION的LED亮，而CAL的LED狀態固定不變。如果用萬用表測量TP5和TP6，則讀數為鋯池的百分比氧濃度值；

（2）按CAL鍵，CALIBRATION的LED滅，CAL的LED連續閃爍，此時可以組態，其4-20mA輸出信號保持在標定前的數值，默認的狀態是輸出跟蹤，CAL的LED連續閃爍表明準備接受第一瓶標氣進行標定；

（3）接第一瓶標氣（如果步驟4在30分鍾內沒有完成，則電子單元中斷標定）；

（4）按CAL鍵，CAL的LED狀態固定不變，定時器被觸發，使足夠的標氣進入（默認的時間是5分鍾）。在定時器的定時結束時，可以讀到第一種標氣的讀數，此時，CAL的LED連續閃爍，表明0準備接受第二瓶標氣進行標定；

（5）取下第一瓶標氣，接第二瓶標氣（如果步驟6在30分鍾內沒有完成，則電子單元中斷標定）；

（6）按CAL鍵，CAL的LED狀態固定不變，定時器被觸發，使第二種標氣進入。在定時器的定時結束時，CAL的LED將閃2次或3次（閃2次是默認標定，閃3次是不默認標定）。如果斜率或鋯池常數超過設定值，則診斷報警的LED閃爍，在吹掃結束後，診斷報警消失。如果閃3次而沒有診斷報警，則說明第二瓶標氣與第一瓶標氣相同，或者沒有將標氣切換好。CAL的LED閃爍表明標定完成；

（7）取下第二瓶標氣；

（8）按CAL鍵，CAL的LED與吹掃時狀態一樣（默認的吹掃時間是3分鍾），吹掃完成，CAL的LED滅，從保持狀態退出，開始過程讀數。

如果標定有效，則診斷報警的LED（發光二極管）顯示正常操作，假如新標定的值，包括斜率、鋯池常數超出了變送器的設定範圍，則診斷報警的LED顯示報警（參見診斷代碼解釋）。如果標定無效，則不更新新的標定值，包括斜率和鋯池常數，返回正常操作，並執行前一次標定得到的相關參數。

三、日常維護

（一）安裝時注意

儀器到達時，小心地打開包裝並檢查儀器在運輸過程中是否損壞。另外，請檢查技術規格是否與定貨相符，需要的附件是否丟失。

1：探頭頂端的鋯池（傳感器）是由陶瓷（氧化鋯）組成。不要讓探頭跌落或承受重壓。

2：探頭安裝時傳感器（探頭頂端）不能碰到任何東西。

3：探頭安裝時避免水直接滴落到檢測器的探頭（傳感器）部分；不要將探頭頂端安裝得比其底部還高 ；如果探頭長度大於2.5米，探頭應該垂直安裝（傾斜度不超過5°）

4：通入校正氣以前檢查校正氣管路，確保無氣體泄漏。如果有氣體泄漏，測量氣體帶入的濕氣會損壞傳感器。

5：探頭（特別是在尖端）使用後會變得非常燙，在拆裝時帶上手套小心處理。

確認電源電壓與儀器的額定電壓匹時配，才能連接電源線。另外，連接電源時，應先確認電源已關閉。

四、故障判斷及處理

（一）故障1——熱電偶開路：關電源，測量熱電偶紅線和黃線間的電阻； 電阻讀數約為1歐姆； 如果熱電偶開路：要更換加熱器。

（二）故障2——熱電偶短路：更換加熱器。

（三）故障3——熱電偶接反：熱電偶紅線和黃線是否在正確的位置；

如果接線正確：則問題出自電源板，應該更換相應的電器元件。

（四）故障4——加熱器開路：關電源，取下電子麵板， 用萬用表，測量加熱器的接頭。測量值約為72歐姆；如果加熱器開路：要更換加熱器。

（五）故障5——加熱器溫度高高報警：關電源冷5分鍾，重新恢複供電； 如果顯示情況依舊，應該更換相應的電器元件。

（六）故障6——機殼溫度高報警：如果機殼溫度超過185華氏度（85攝氏度），則溫度控製器關，4-20mA輸出信號為默認值；

這表明工作的環境溫度超過了允許值，或者熱對流產生的熱量使機殼的工作溫度超過了極限值。在法蘭與變送器之間安裝一截短管（bypass），或許可以解決問題； 如果短管不能解決問題，隻能更換安裝位置。

（七）故障7——加熱器低溫報警：關電源，取下右圖電子麵板，用萬用表，測量加熱器的接頭； 如果加熱器是好的，讀數約為70歐姆。如果加熱器壞了，更換加熱器。

（八）故障8——加熱器高溫報警：可能鉑電極故障，焙燒在鋯池兩側的鉑電阻燒壞了； 更換加熱器，如果必要的話，更換鋯池法蘭。

（九）故障9——氧化鋯鋯池損壞：當鋯池的阻抗值超過最大值，則觸發鋯池壞報警； 更換鋯池。

（十）故障10——EEPROM損壞：如果EEPROM改成過時的軟件版本，則出現報警，在給變送器送電時，EEPROM不更新； 要消除該報警，斷電源，再合電源，報警消失；如果變送器運行時仍出現報警，則微處理器的硬件有問題；反複斷、合電源，均不能消除報警，更換EEPROM。

LED（發光二極管）狀態指示器 （診斷/單元報警）

1：HEATER T/C 加熱器熱電偶

2：HEATER 加熱器

3：O2 CELL 氧化鋯鋯池

4：CALIBRATION 標定

五、大修內容和檢修注意

（一）拆除

1：關閉電源；

2：關閉與變送器連接的標氣開關和參比氣（儀表風）開關；

3：斷開與儀表連接的標氣管線和參比氣（儀表風）管線；

4：正對帶羅斯蒙特標簽一麵，卸下左側防護蓋的螺絲、外殼鎖扣、墊片和防護蓋，露出子板；

5：鬆動電源端子板防護蓋的螺絲，將防護蓋旋轉180°，鬆動電源火線和中線接線端子的螺絲，取下接線。鬆動接地端子螺絲，取下接線。將電纜從電源電纜進線口抽出；

6：鬆動邏輯輸入/輸出端子和4-20mA信號端子的螺絲，將電纜從信號電纜進線口抽出；

7：拆除安裝法蘭周圍的保溫層，取下螺栓，將儀表從煙道或煙囪上取下來，放在安全、幹淨的工作場所；

8：讓變送器的工作單元冷卻到適合工作的溫度。

（二）就位（與拆除的順序相反）

1：將變送器安裝在煙道或煙囪上；

2：接邏輯輸入/輸出信號和4-20mA信號線；

3：接電源線；

4：安裝好接線端子板一側的防護蓋；

5：接好標氣和參比氣（儀表風）的管線；

6：打開標氣和參比氣（儀表風）的開關；

7：給儀表送電。