臺(tái)式氧化鈷氧分析儀氣體傳感器

  一、工作原理

     臺(tái)式氧化鈷氧分析儀氣體傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯，在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端。為了使電池保持額定的工作溫度，在傳感器中設(shè)置了加熱器。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭、氧檢測(cè)器)、氧分析儀（又稱變送器、變送單元、轉(zhuǎn)換器、分析儀）以及它們之間的連接電纜等組成。ROYTEC 型系列推薦

  二、主要原理

      臺(tái)式氧化鈷氧分析儀氣體傳感器氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器，其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi)，位于整個(gè)探頭的頂端。

氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴，因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體。因其這一特性，在一定高溫下，當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí)，它便是一個(gè)典型的氧濃差電池，在此電池中，空氣是參比氣，它與煙氣分別位于內(nèi)外電極。在實(shí)際的氧探頭中，空氣流經(jīng)外電極，煙氣流經(jīng)內(nèi)電極，當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0（20.6%O2）時(shí)，空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子，發(fā)生如下電極反應(yīng)：

      O（P0）+4e-→2O-2

氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊，在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng)：

     2O-2 →O（P0）+4e-

由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊，因而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊，當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后，便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)符合"能斯特"方程：

    E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)

式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù)，T是鋯管絕對(duì)溫度（K）, P0是空氣氧含量（20.6%O2）, P 是煙氣含量。由（1） 式可見(jiàn)，在一定的高溫條件下（一般）600℃），一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出，在理想狀態(tài)下，其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下，當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí)， 其輸出電勢(shì)E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中，鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài)。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的。實(shí)際上，一定氧含量鋯管輸出的電勢(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和，我們稱為無(wú)濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì)， 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值， 并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化。 因此， 如不對(duì)此情況處理，會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命。

安裝方式

1、安裝點(diǎn)的選擇 安裝點(diǎn)的煙氣溫度應(yīng)符合相關(guān)要求，一般來(lái)說(shuō)，煙氣溫度低，檢測(cè)器使用壽命長(zhǎng)，煙氣溫度高，使用壽命短。檢測(cè)器不能安裝在煙氣不流動(dòng)的死角，也不能安裝在煙氣流動(dòng)很快的地方(如有些旁路氣道的擴(kuò)容腔內(nèi))。另外要求煙道漏氣較小，檢測(cè)器安裝維修方便，對(duì)于中、小型鍋爐，建議安裝在省煤器前過(guò)熱器后，因?yàn)殄仩t系統(tǒng)煙氣的流向從爐膛到汽包，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)回收處理后從煙囪排放。如果測(cè)點(diǎn)過(guò)于靠近煙氣爐膛出口，由于溫度過(guò)高，流速較快，將對(duì)檢測(cè)器不銹鋼外殼形成沖刷腐蝕，減短使用壽命；如果測(cè)點(diǎn)過(guò)于偏后，由于煙道系統(tǒng)中漏氣現(xiàn)象，將造成測(cè)點(diǎn)處氧量值偏高，不能如實(shí)反映爐膛中的煙氣氧量。

2、爐墻上的檢測(cè)器固定法蘭 用鋼材做成過(guò)渡架，過(guò)渡架的法蘭能直接焊在爐墻處壁上或埋入爐墻中，但要求氣密牢固。過(guò)渡架另一端法蘭是為固定檢測(cè)器而設(shè)，因此必須與檢測(cè)器固定法蘭的螺孔相匹配。

3、檢測(cè)器的安裝 檢測(cè)器的參比氣是靠空氣自然對(duì)流提供的，檢測(cè)器需水平安裝，參比氣和標(biāo)準(zhǔn)氣接口相應(yīng)朝下。檢測(cè)器安裝法蘭和過(guò)渡架法蘭之間必須填橡膠紙板，以免空氣漏入煙道，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。