氧化锆分析仪测量及标定接线图

1.氧化锆氧量计的工作原理是什么？

答：氧化锆氧量计是利用氧化锆固体电解质作为传感器
，在氧化锆固体电解质两侧附上多孔的金属铂电极，使其处在高温下
，当两侧气体中的氧浓度不同时，在电极之间产生电势，称为氧浓差电势。此电势在温度一定时，只与两侧气体中的氧气含量有关
。通过测量此电势，即可测得氧气含量。

2.氧化锆氧量计有什么优缺点
？

答：氧化锆氧量计具有响应速度快、结构简单、测量准确、输出稳定和维护工作量小等优点，可作为锅炉燃烧调节的校正信号。氧化锆材料存在的问题是，在高温下膨胀而易出现裂纹或使铂电极脱落；另外，在氧化锆管表面有尘粒等污染时往往会造成较大的测量误差，甚至使铂电极中毒。所以在使用过程中要经常清理。

3.保证氧化锆氧量计正常工作的条件有哪些？

答：应满足以下条件：

（1）因氧化锆的电势与其温度成正比关系，故在测量系统中应有恒温装置，保证工作温度稳定
，或者采用温度补偿装置。

（2）工作温度要选在800℃以上

。

（3）必须有参比气体。参比气体中的氧分压要恒定不变。同时
，要求它比被测气体中的氧分压大得多，这样输出灵敏度大。

（4）必须保证烟气和空气都有一定流速，以保证参比气体中氧分压的恒定和被测气样有代表性。

（5）被测气体的总压应保持不变，以使氧分压能代表其容积成分
。

4.氧化锆氧量计的测量系统有哪几种？

答：氧化锆氧量计由氧化锆测氧元件和二次仪表组成
。

氧化锆氧量计的二次仪表由氧量运算及显示部分和测氧元件温度控制部分组成。

将氧化锆头直接插入旁路烟道时，有抽气定温测量系统和对流定温测量系统。将氧化锆头直接插入烟道时，有直插补偿式测量系统和直插定温式测量系统。

5.氧化锆氧量计安装前应进行哪些检查和试验工作
？

答：氧化锆氧量计安装前，应对其进行检查和动态试验：

（1）外观应完好无损，配件齐全。

（2）用万用表测热电偶两端的电阻值，应为5－10；信号两端的电阻值，应为10M以上
；加热炉两端的电阻值
，应为50－150
。

（3）接通电源，按下数显及自检按钮，应能显示某一氧量值并相应地输出电流，说明运算器与转换电路正常。

（4）作联机试验，将二次仪表与氧探头一一对应地接好线，检查无误后开启电源
，按下加热键。一般在30分钟内恒温在780±10℃
，此时，可以显示加热炉温度
，说明温控系统正常
。

（5）通入标准气体。标准气体流量控制在300mL/min－500mL/min，如果超过允许误差范围时，则应根据说明书要求进行调整，使其指示出标准气体的含氧量

。校验完毕后将标准气体口堵好。

6.氧化锆氧量计探头安装时应注意哪些问题？

答：（1）氧量检测器上参比气和标准气嘴的一面应向下，陶瓷过滤器不能正对烟气流向
。

（2）氧量检测器的固定法兰与设备上的法兰之间必须使用垫圈，以防止空气漏人烟道内，影响测量精确度。

（3）必须拧紧标准气嘴上的螺帽，以免空气流到氧化锆管内，使氧量读数偏高
。

（4）氧量检测器插入热的烟道时
，不能太快，一般以每分钟插入10cm为宜。

（5）氧量检测器头部切忌敲击
、碰撞，以免陶瓷部件损坏
。

7.氧化锆氧量计探头有哪些检查项目？

答：（1）外观
；过滤器应清洁
、畅通。整个探头无机械松动。

（2）锆管内阻；在探头温度为700℃时，其内阻一般不应大于100
。

（3）锆管本底电动势；在探头温度为700℃时

，置于自然空气中测得的电动势即为本底电动势，一般不应超过±5mV。

（4）探头加热电炉
；其电阻阻值在一般在50－150左右。

（5）探头绝缘电阻；常温下用500V兆欧表测量探头的绝缘电阻，其中热电偶对外壳绝缘电阻应大于10M
。加热丝对外壳绝缘电阻应大于50M。

8.对于氧化锆氧量计，如果仪表正常
，哪些情况会使指示数值摆动大？

答
：仪表本身正常而指示值摆动较大的可能原因有：

（1）运行人员操作不当，用启停给煤机的办法来调整汽压，使扰动量过大
。

（2）改变磨煤机运行方式时，送风量未进行相应的调整，使燃烧情况不好。

（3）风量不足
，低氧燃烧时，可燃气体(CO)增加很大，使指示不正常。

一
、氧化锆烟气氧量分析仪接线示意图

二、氧化锆烟气氧量分析仪性能检测

将氧化锆传感器放置在空气中，确认仪器接线正确，开启电源升温至700℃
，温度恒定20分钟以后

，可进行测量：

1. 本底电势
：万用表mV档测量接线盒内氧电极接线端子，氧探头本底电势都控制在±3mV以内，大于±5mV

，氧传感器老化或损坏
；

2. 直流内阻：用万用表Ω档测量接线盒内氧电极接线端子，氧探头的直流内阻都控制在100Ω以下，超过500Ω以上，说明氧传感器老化或损坏。

三、氧化锆烟气氧量分析仪标定步骤

当温度达到700℃，仪器稳定一小时以后进行标定。

1. 本底自动校正

将标气入口的密封螺钉拧下
，通入空气，待数据稳定后按 “SET”键进入主菜单
，按“↑ ”“↓ ”键将光标选中“氧量参数校正”菜单，按 “确定”键进入校正子菜单

，按“↑” “↓ ”键将光标选中“本底自动校正”菜单，按 “确定”键，本底自动校正后，按 “←”键返回测量状态
，氧量显示20.6%左右，将标气入口的密封螺钉拧上。

2. 标气自动校正

将标气入口的密封螺钉拧下，通入标气（一般选用5%左右的氮中氧，流量≤100ml/min），待数据稳定后，按 “SET”键进入主菜单，按“↑ ”“↓ ”键将光标选中“氧量参数校正”菜单
，按 “确定”键进入校正子菜单
，按“↑” “↓ ”键将光标选中“标气自动校正”菜单，按 “确定”键进入校正进入校正页面，按“↑” “↓ ”键将数据修正到和标准气值相同，按 “确定”键完成标气校正。按 “←”键返回测量状态，再将标气入口的密封螺钉拧上
。

我厂氧化锆氧量计采用铂莱国际直插式氧化锆氧量分析仪
。通常情况氧化锆的标定是在现场安装位置处进行标定，但是由于安装位置和天气的因素，拆回拿回班组进行标定能更加方便
。现在介绍将氧化锆氧量计拆回班组进行标定的线路连接和方法。

1.工具

AI板一块，智能数字压力校验仪
，手操器HART 475
，220VAC电源
，1.00%O2 浓度标气，9.94%O2 浓度标气

，活扳手，螺丝刀
，带流量测量导气管
，导线若干
。

注明
：由直插式氧化锆氧量分析仪采用外供电，而且还需串联250欧姆电阻

，因此AI板拨码拨至外供电模式，接线时1（-）、3（+）。若能找到250欧姆电阻
，可直接串入24VDC接入氧化锆氧量分析仪信号端。否则采用AI板自带的250欧姆电阻进行接线更为方便。

智能数字压力校验仪主要提供24VDC电源。通常校验变送器采用的校验仪
，其本身自带24VDC电源。可将其直接加入AI板的电源输入端作为电源使用
。线路连接如图所示

2.上电

氧化锆氧量计送上220VAC加热，使氧化锆氧量计加热到736度
。氧化锆氧量计的实时温度可以通过HART查看。具体操作如下：HART→Online→Service Tools→Variable→Heater

3.标定

当炉底温度达到736度额定值就可以进行标定。

1）设定标气值

：

HART→Online→Configure→Manual Setup→Calibration下设定标气值
、标气时间、吹扫时间。

Gas 1
：氧气浓度为9.94%的标气值；

Gas 2. 氧气浓度为1.00%的标气值；

Gas Time

：300S

Purge Time：300S

2）标定

将氧化锆氧量计CAL GAS接口的螺母取下，盖上REF GAS接口上。CAL GAS接口连接上导气管，另一头连上要标定的标气。连接完毕后，在Hart手操器内进入标定程序，具体如下
：

HART→Online→Configure→Calibration→O2 Calibration

此时进入标定程序
，按照提示通入Gas 1.连接好氧气浓度为9.94%的标气，流量稳定在2.5L/min
，在HART中点击确认
，开始计时300S。

结束后按照提示通入Gas 2.连接好氧气浓度为1.00%的标气，流量稳定在2.5L/min

，在HART中点击确认
，开始计时300S。

结束后按照提示进入吹扫，取下CAL GAS接口的导气管自然吹扫。

吹扫完毕后，如果我们没有将REF GAS接口上的螺母取下盖上CAL GAS接口上的话
。此时，我们进入HART→Online→Overview可以看到氧量应为大气氧量。

4.核查

分别通入氧气浓度为1.00%的标气值（氧气浓度为9.94%的标气值），查看当前DCS显示值并满足质量要求。若满足要求，将REF GAS接口上的螺母取下盖上CAL GAS接口上。否则，查明原因重新标定。