TK100 系 列 氧 化 锆 氧 量 分 析 仪 |
一、系统概述
1889年能斯特（Nernst）发现稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。从此氧化锆成为研究和开发应用最普遍的一种固体电解质，它已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。由于氧探头与现有测氧仪表(顺磁式氧分析仪、电化学氧分析仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1s～0.2s)，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。在炉窑燃烧过程中，当空气过剩系数过小，即氧含量不足时，由于未完全燃烧损失增加而导致热效率降低和冒黑烟；当氧含量过大时，又由于排烟损失大，SO2和NOX量增加，也将导致热效率低和污染环境。因此，利用TK100系列氧量分析仪能自动地对各种炉窑烟气中氧含量进行连续监测的特性，来控制****的空/燃比，实现经济燃烧，才能得到****的热效率和减少对环境的污染。TK100氧量分析仪不仅能为操作人员调节空/燃比提供有用参数，更能实现热控的自动化，达到节能增产目的。
氧量分析仪的核心元件氧传感器是由稳定氧化锆材料制造的，材料的熔点在2200℃以上，它本身耐高温、抗腐蚀的性能较好。氧化锆烟气氧分析仪能适应高温、大粉尘、有腐蚀性的环境，是其他方法无法比拟的，是近几十年来各国普遍采用的****仪器。
1. 检测器（图1）
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| 在本系统中，检测器是最重要的工作部件，它直接影响着整个系统的性能、寿命，其中，锆管组件是主要的工作器件，它是把氧浓度变化转变成电信号变化的关键。其测氧原理如下，锆管是在纯氧化锆中掺入氧化钇或氧化钙，在高温下烧结成的稳定氧化锆，它是一种固体电解质，一般做成管状。在600℃以上高温条件下，它是氧离子的良好导体。在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧(空气)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧的Pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电，氧化锆管就成为一个氧浓差电池，在两个铂电极上将发生如下反应： |
图1 |
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在空气边（参比边）电极上：O2＋4e → 2O2－
在低氧边（被测边）电极上：2O2－→ O2＋4e
即空气中一个氧分子夺取电极上四个电子而变成两个氧离子。氧离子在氧浓差势的驱动下通过氧化锆迁移到低氧边电极上，留给该电极四个电子而复合为氧分子，电池处于平衡状态时，两电极间电势值E恒定不变。其电势值E符合能斯特方程：
式中： R——气体常数 T——绝对温度
F——法拉第常数Px——被测气体氧浓度百分数
Pa——参比气体氧浓度百分数，一般为20.60% |
这样，如果把氧电池加热至指定温度，锆管两侧分别流过被测气体和参比气体则产生的电势与它们的浓度有一定的关系，如果知道参比气体的浓度，则很容易定出被测气体的氧浓度。检测器正是利用这一原理，提供锆管正常工作的条件以达到实用目的。
2．变送器
氧变送器的作用使将检测器的氧电势信号与温度信号根据能斯特公式转换成氧含量，并对锆管工作温度进行控制。归纳为测温、控温、氧转换、输出等功能，为适应不同的应用场合，其外表可分为壁挂表（图2）、盘式横表（图3）和盘式竖表（图4）和三种形式以便选择。不同种类的变送器在功能上是一致的。
二、产品的选型
1) 推荐安装取样点的烟气温度
烟气温度在400℃以下时选低温型；烟气温度在700℃以下时选中温型；700℃以上时选高温型。若烟气中含有较多的腐蚀性气体，应选带有样气预处理装置的抽气式氧量分析仪。
2) 选择探头长度
探头总长度是指安装法兰至氧传感器采样口长度，实际探头总长还要加150mm接线盒的长度。
? 探头长度 = 安装螺钉距离100mm + 炉壁厚度 + 插入炉内或烟道内的长度（一般选400mm左右）
3) 仪表选型
氧转换器按照安装形式可分为盘式表和壁挂表，盘式表包括盘式竖表和盘式横表。壁挂表安装位置可选在距离氧检测器较近、调试方便的地方。
变送器满量程氧含量有四挡可供选择：0～5%、0～10%、0～20.6%(出厂默认值)、0～25%，分别对应的电流输出4～20mA。
氧量分析选型附表
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| 产品名称 |
类型 |
单位 |
产品配 置 |
技 术 指 标 |
TK100
氧含量
分析仪 |
低温
LT |
套 |
检测器 |
长度：180mm、400mm、600mm、800mm1000mm、1200mm |
| 变送器 |
输出: 4～20mA DC
量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出厂默认值)、0～25% |
| 防尘管 |
长度：100mm |
中温
MT |
套 |
检测器 |
长度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm |
| 变送器 |
输出: 4～20mA DC
量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出厂默认值)、0～25% |
| 防尘管 |
长度：100mm |
高温
HT |
套 |
检测器 |
长度：180mm、400mm、600mm、800mm1000mm、1200mm |
| 变送器 |
输出: 4～20mA DC
量程：0～5%、0～10%、0～20.6%(出厂默认值)、0～25% |
| 导流管 |
长度：800mm，1000mm，1200mm |
| 标准气单元 |
SG |
套 |
- |
4升标准铝合金瓶 |
| 炉体法兰 |
LF |
套 |
- |
含紧固件 |
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型号说明：定货时为了避免出错，请根据下图的型号说明进行选型。
当温度小于900℃时，建议采用中温MT型检测器!量程选择应根据工艺要求的氧量范围处于仪表量程的中间偏上区域。 |
四、产品技术规格
A. 测量范围：0～5%O2Vol；0～10%O2Vol；0～20.6%(出厂默认值)2Vol；0～25%O2Vol。
B. 输出信号：4～20mA (负载电阻≤400Ω，隔离型)。
C. 探头长度：180mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm，特殊长度可以订做。
D. 重复性：小于满量程的±0.5％（满量程）。
E. 准 确 度：小于满量程的±2％（满量程）。
F. 稳定性：小于满量程的±1％（满量程，24小时）。
G. 响应时间：从通入标准气起，5秒内达到氧量90％的响应。
H. 显示类型: 128×64图形点阵式LCD。
I. 电源电压：220±10％VAC。
J. 功耗：小于100W。
K. 环境温度：[检测器]-10～80℃；[变送器]-5～55℃（相对湿度小于90%）。
L. 外形尺寸: [壁挂表] 285×200×90(mm) （图2）
[盘式横表] 265×160×80 (开孔尺寸:150×75)(mm)（图3）
[盘式竖表] 265×80×160 (开孔尺寸:75×150)(mm)（图4）
注：技术参数如有修改，恕不另行通知。检测器探头温度超过1250℃可能会导致探头寿命缩短。
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