YC100 系 列 氧 化 鋯 氧 量 分 析 儀
1、概述
1889年能斯特（Nernst）發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)的離子導(dǎo)電現(xiàn)象。從此氧化鋯成為研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種固體電解質(zhì)，它已在高溫技術(shù)，特別是高溫測(cè)試技術(shù)上得到廣泛應(yīng)用。由于氧探頭與現(xiàn)有測(cè)氧儀表(順磁式氧分析儀、電化學(xué)氧分析儀等)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間短(0.1s～0.2s)，測(cè)量范圍寬(從ppm到百分含量)，使用溫度高(600℃～1200℃)，運(yùn)行可靠，安裝方便，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金、化工、電力、陶瓷、汽車、環(huán)保等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。在爐窯燃燒過(guò)程中，當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)小，即氧含量不足時(shí)，由于未燃燒損失增加而導(dǎo)致熱效率降低和冒黑煙；當(dāng)氧含量過(guò)大時(shí)，又由于排煙損失大，SO2和NOX量增加，也將導(dǎo)致熱效率低和污染環(huán)境。因此，利用YC100系列氧量分析儀能自動(dòng)地對(duì)各種爐窯煙氣中氧含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)的特性，來(lái)控制的空/燃比，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒，才能得到的熱效率和減少對(duì)環(huán)境的污染。YC100氧量分析儀不僅能為操作人員調(diào)節(jié)空/燃比提供有用參數(shù)，更能實(shí)現(xiàn)熱控的自動(dòng)化，達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)目的。
氧量分析儀的核心元件氧傳感器是由穩(wěn)定氧化鋯材料制造的，材料的熔點(diǎn)在2200℃以上，它本身耐高溫、抗腐蝕的性能較好。氧化鋯煙氣氧分析儀能適應(yīng)高溫、大粉塵、有腐蝕性的環(huán)境，是其他方法的，是近幾十年來(lái)各國(guó)普遍采用的儀器。
1889年能斯特（Nernst）發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)的離子導(dǎo)電現(xiàn)象。從此氧化鋯成為研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種固體電解質(zhì)，它已在高溫技術(shù)，特別是高溫測(cè)試技術(shù)上得到廣泛應(yīng)用。由于氧探頭與現(xiàn)有測(cè)氧儀表(順磁式氧分析儀、電化學(xué)氧分析儀等)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間短(0.1s～0.2s)，測(cè)量范圍寬(從ppm到百分含量)，使用溫度高(600℃～1200℃)，運(yùn)行可靠，安裝方便，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金、化工、電力、陶瓷、汽車、環(huán)保等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。在爐窯燃燒過(guò)程中，當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)小，即氧含量不足時(shí)，由于未燃燒損失增加而導(dǎo)致熱效率降低和冒黑煙；當(dāng)氧含量過(guò)大時(shí)，又由于排煙損失大，SO2和NOX量增加，也將導(dǎo)致熱效率低和污染環(huán)境。因此，利用YC100系列氧量分析儀能自動(dòng)地對(duì)各種爐窯煙氣中氧含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)的特性，來(lái)控制的空/燃比，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒，才能得到的熱效率和減少對(duì)環(huán)境的污染。YC100氧量分析儀不僅能為操作人員調(diào)節(jié)空/燃比提供有用參數(shù)，更能實(shí)現(xiàn)熱控的自動(dòng)化，達(dá)到節(jié)能增產(chǎn)目的。
氧量分析儀的核心元件氧傳感器是由穩(wěn)定氧化鋯材料制造的，材料的熔點(diǎn)在2200℃以上，它本身耐高溫、抗腐蝕的性能較好。氧化鋯煙氣氧分析儀能適應(yīng)高溫、大粉塵、有腐蝕性的環(huán)境，是其他方法的，是近幾十年來(lái)各國(guó)普遍采用的儀器。
2、工作原理
檢測(cè)器
在本系統(tǒng)中，檢測(cè)器是最重要的工作部件，它直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能、壽命，其中，鋯管組件是主要的工作器件，它是把氧濃度變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)變化的關(guān)鍵。其測(cè)氧原理如下，鋯管是在純氧化鋯中摻入氧化釔或氧化鈣，在高溫下燒結(jié)成的穩(wěn)定氧化鋯，它是一種固體電解質(zhì)，一般做成管狀。在600℃以上高溫條件下，它是氧離子的良好導(dǎo)體。在氧化鋯電解質(zhì)(ZrO2管)的兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑（Pt）電極，在一定溫度下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)(空氣)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（4e）結(jié)合形成氧離子O2-，使該電極帶正電，O2-離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)的Pt電極上放出電子，轉(zhuǎn)化成氧分子，使該電極帶負(fù)電，氧化鋯管就成為一個(gè)氧濃差電池，在兩個(gè)鉑電極上將發(fā)生如下反應(yīng)：
在空氣邊（參比邊）電極上：O2＋4e → 2O2－
在低氧邊（被測(cè)邊）電極上：2O2－→ O2＋4e
即空氣中一個(gè)氧分子奪取電極上四個(gè)電子而變成兩個(gè)氧離子。氧離子在氧濃差勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)氧化鋯遷移到低氧邊電極上，留給該電極四個(gè)電子而復(fù)合為氧分子，電池處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩電極間電勢(shì)值E恒定不變。其電勢(shì)值E符合能斯特方程：
式中：
在低氧邊（被測(cè)邊）電極上：2O2－→ O2＋4e
即空氣中一個(gè)氧分子奪取電極上四個(gè)電子而變成兩個(gè)氧離子。氧離子在氧濃差勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)氧化鋯遷移到低氧邊電極上，留給該電極四個(gè)電子而復(fù)合為氧分子，電池處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩電極間電勢(shì)值E恒定不變。其電勢(shì)值E符合能斯特方程：
式中：
R——氣體常數(shù)
T——溫度
F——法拉第常數(shù)
F——法拉第常數(shù)
Px——被測(cè)氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)
Pa——參比氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)，一般為20.60%
Pa——參比氣體氧濃度百分?jǐn)?shù)，一般為20.60%
這樣，如果把氧電池加熱至溫度，鋯管兩側(cè)分別流過(guò)被測(cè)氣體和參比氣體則產(chǎn)生的電勢(shì)與它們的濃度有一定的關(guān)系，如果知道參比氣體的濃度，則很容易定出被測(cè)氣體的氧濃度。檢測(cè)器正是利用這一原理，提供鋯管正常工作的條件以達(dá)到實(shí)用目的。
變送器
氧變送器的作用使將檢測(cè)器的氧電勢(shì)信號(hào)與溫度信號(hào)根據(jù)能斯特公式轉(zhuǎn)換成氧含量，并對(duì)鋯管工作溫度進(jìn)行控制。歸納為測(cè)溫、控溫、氧轉(zhuǎn)換、輸出等功能，為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，其外表可分為壁掛表、盤式橫表和盤式豎表三種形式以便選擇。不同種類的變送器在功能上是一致的。
氧變送器的作用使將檢測(cè)器的氧電勢(shì)信號(hào)與溫度信號(hào)根據(jù)能斯特公式轉(zhuǎn)換成氧含量，并對(duì)鋯管工作溫度進(jìn)行控制。歸納為測(cè)溫、控溫、氧轉(zhuǎn)換、輸出等功能，為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，其外表可分為壁掛表、盤式橫表和盤式豎表三種形式以便選擇。不同種類的變送器在功能上是一致的。
選型
1) 推薦安裝取樣點(diǎn)的煙氣溫度
煙氣溫度在400℃以下時(shí)選低溫型；煙氣溫度在700℃以下時(shí)選中溫型；700℃以上時(shí)選高溫型。若煙氣中含有較多的腐蝕性氣體，應(yīng)選帶有樣氣預(yù)處理裝置的抽氣式氧量分析儀。
2) 選擇探頭長(zhǎng)度
探頭總長(zhǎng)度是指安裝法蘭至氧傳感器采樣口長(zhǎng)度，實(shí)際探頭總長(zhǎng)還要加150mm接線盒的長(zhǎng)度。
探頭長(zhǎng)度 = 安裝螺釘距離100mm + 爐壁厚度 + 插入爐內(nèi)或煙道內(nèi)的長(zhǎng)度（一般選400mm左右）
3) 儀表選型
氧轉(zhuǎn)換器按照安裝形式可分為盤式表和壁掛表，盤式表包括盤式豎表和盤式橫表。壁掛表安裝位置可選在距離氧檢測(cè)器較近、調(diào)試方便的地方。
變送器滿量程氧含量有四擋可供選擇：0～5%、0～10%、0～20.6%(出廠默認(rèn)值)、0～25%，分別對(duì)應(yīng)的電流輸出4～20mA。
1) 推薦安裝取樣點(diǎn)的煙氣溫度
煙氣溫度在400℃以下時(shí)選低溫型；煙氣溫度在700℃以下時(shí)選中溫型；700℃以上時(shí)選高溫型。若煙氣中含有較多的腐蝕性氣體，應(yīng)選帶有樣氣預(yù)處理裝置的抽氣式氧量分析儀。
2) 選擇探頭長(zhǎng)度
探頭總長(zhǎng)度是指安裝法蘭至氧傳感器采樣口長(zhǎng)度，實(shí)際探頭總長(zhǎng)還要加150mm接線盒的長(zhǎng)度。
探頭長(zhǎng)度 = 安裝螺釘距離100mm + 爐壁厚度 + 插入爐內(nèi)或煙道內(nèi)的長(zhǎng)度（一般選400mm左右）
3) 儀表選型
氧轉(zhuǎn)換器按照安裝形式可分為盤式表和壁掛表，盤式表包括盤式豎表和盤式橫表。壁掛表安裝位置可選在距離氧檢測(cè)器較近、調(diào)試方便的地方。
變送器滿量程氧含量有四擋可供選擇：0～5%、0～10%、0～20.6%(出廠默認(rèn)值)、0～25%，分別對(duì)應(yīng)的電流輸出4～20mA。
3、氧量分析選型附表
| 產(chǎn)品名稱 | 類型 | 單位 | 產(chǎn)品配 置 | 技 術(shù) 指 標(biāo) |
| YC100 氧含量 分析儀 | 低溫 LT | 套 | 檢測(cè)器 | 長(zhǎng)度：180mm、400mm、600mm、800mm1000mm、1200mm |
| 變送器 | 輸出: 4～20mA DC 量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出廠默認(rèn)值)、0～25% | |||
| 防塵管 | 長(zhǎng)度：100mm | |||
| 中溫 MT | 套 | 檢測(cè)器 | 長(zhǎng)度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm | |
| 變送器 | 輸出: 4～20mA DC 量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出廠默認(rèn)值)、0～25% | |||
| 防塵管 | 長(zhǎng)度：100mm | |||
| 高溫 HT | 套 | 檢測(cè)器 | 長(zhǎng)度：180mm、400mm、600mm、800mm1000mm、1200mm | |
| 變送器 | 輸出: 4～20mA DC 量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出廠默認(rèn)值)、0～25% | |||
| 導(dǎo)流管 | 長(zhǎng)度：800mm，1000mm，1200mm | |||
| 標(biāo)準(zhǔn)氣單元 | SG | 套 | - | 4升標(biāo)準(zhǔn)鋁合金瓶 |
| 爐體法蘭 | LF | 套 | - | 含緊固件 |
型號(hào)說(shuō)明：定貨時(shí)為了避免出錯(cuò)，請(qǐng)根據(jù)下圖的型號(hào)說(shuō)明進(jìn)行選型。
當(dāng)溫度小于900℃時(shí)，建議采用中溫MT型檢測(cè)器!量程選擇應(yīng)根據(jù)工藝要求的氧量范圍處于儀表量程的中間偏上區(qū)域。
4、產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格
A. 測(cè)量范圍：0～5%O2Vol；0～10%O2Vol；0～20.6%(出廠默認(rèn)值)2Vol；0～25%O2Vol。
B. 輸出信號(hào)：4～20mA (負(fù)載電阻≤400Ω，隔離型)。
C. 探頭長(zhǎng)度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm，特殊長(zhǎng)度可以訂做。
D. 重復(fù)性：小于滿量程的±0.5％（滿量程）。
E. 準(zhǔn) 確 度：小于滿量程的±2％（滿量程）。
F. 穩(wěn)定性：小于滿量程的±1％（滿量程，24小時(shí)）。
G. 響應(yīng)時(shí)間：從通入標(biāo)準(zhǔn)氣起，5秒內(nèi)達(dá)到氧量90％的響應(yīng)。
H. 顯示類型: 128×64圖形點(diǎn)陣式LCD。
I. 電源電壓：220±10％VAC。
J. 功耗：小于100W。
K. 環(huán)境溫度：[檢測(cè)器]-10～80℃；[變送器]-5～55℃（相對(duì)濕度小于90%）。
L. 外形尺寸: [壁掛表] 285×200×90(mm)
[盤式橫表] 265×160×80 (開(kāi)孔尺寸:150×75)(mm)
[盤式豎表] 265×80×160 (開(kāi)孔尺寸:75×150)(mm)
注：技術(shù)參數(shù)如有修改，恕不另行通知。檢測(cè)器探頭溫度超過(guò)1250℃可能會(huì)導(dǎo)致探頭壽命縮短。
A. 測(cè)量范圍：0～5%O2Vol；0～10%O2Vol；0～20.6%(出廠默認(rèn)值)2Vol；0～25%O2Vol。
B. 輸出信號(hào)：4～20mA (負(fù)載電阻≤400Ω，隔離型)。
C. 探頭長(zhǎng)度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm，特殊長(zhǎng)度可以訂做。
D. 重復(fù)性：小于滿量程的±0.5％（滿量程）。
E. 準(zhǔn) 確 度：小于滿量程的±2％（滿量程）。
F. 穩(wěn)定性：小于滿量程的±1％（滿量程，24小時(shí)）。
G. 響應(yīng)時(shí)間：從通入標(biāo)準(zhǔn)氣起，5秒內(nèi)達(dá)到氧量90％的響應(yīng)。
H. 顯示類型: 128×64圖形點(diǎn)陣式LCD。
I. 電源電壓：220±10％VAC。
J. 功耗：小于100W。
K. 環(huán)境溫度：[檢測(cè)器]-10～80℃；[變送器]-5～55℃（相對(duì)濕度小于90%）。
L. 外形尺寸: [壁掛表] 285×200×90(mm)
[盤式橫表] 265×160×80 (開(kāi)孔尺寸:150×75)(mm)
[盤式豎表] 265×80×160 (開(kāi)孔尺寸:75×150)(mm)
注：技術(shù)參數(shù)如有修改，恕不另行通知。檢測(cè)器探頭溫度超過(guò)1250℃可能會(huì)導(dǎo)致探頭壽命縮短。
