氧量测量装置技术规范

1、氧量测量装置技术规范设备基本工作原理，OCM 4000/5000 型氧量分析系统是用来测量燃烧过程中烟气和其他非可燃性气体中所含氧气浓度的仪器，氧气的含量可由恒温的氧化锆电池所产生的电动势（E）来表式。这种测量是直插在线式测量方式，即测量电池位于被测烟气之中，探头顶端处于烟道当中三分之一处的位置。烟气中所含的水分会对实际的氧含量测量产生影响，直插式氧量表实际为湿法测量。在湿法测量中，是对烟气的总量进行测量，所以与干法测量相比测得的氧含量会偏低，两者的差值大小与烟气中所含水分的多少有直接关系。测量电池由一片如一元硬币大小的氧化锆基片组成，它的两面有铂金多孔电极层，并密封地焊在用不锈钢管制成的电池套的顶部。测量电池由内部加热器加热，而加热器受温度控制器控制，使温度保持恒定（750或843）。在这种恒温条件下，氧化锆电池的 mV 输出可以按下式计算：参考气体（如仪表气）应该是清洁，干燥和无油的空气（其中含氧 20.95%）。当测量电池的参考侧和测量侧的氧含量不同时，氧离子就会从氧分压较高的一面向较低的一面迁移。此时，电池的 mV 输出信号与被测气体的氧含量的对数成反比关系。也就是说，测量电池

2、的 mV 输出随被测气体的氧含量的降低而增大。如果电池外侧的被测气体用空气代替的话，氧化锆电池的电动势大约为 0mV15mV（即电池常数），而用氧气浓度为 2.1%的气体代替被测气体时，电池的电动势大约为+40mV +50mV（即特性曲线的上升率，或称为十倍程电压）。10.1.1.1. 设备系统配置a. OCM4000/5000 型氧量分析系统由安装在烟道中直接检测烟气氧分压的测量探头，专用电缆、专用气缆（选项）、电子变送器单元、自动标定装置（选项）组成。根据用户对标定方式的选择分为：具有免维护全自动标定功能系统和人工智能标定系统，目前我厂无自动标定装置。b. 测量探头的设计和功能，一套完整的探头由接线盒，内芯组件，主杆，氧化锆电池，过滤器和保护套管等组成。接线盒内包括连接内芯组件的接线端子，参比气体和标定气体的端口。内芯组件包括锆电池信号白金电极、热电偶和加热炉等。法兰盘和标定气体导管的探头主杆就是整个系统的信号负极，它的作用是保护测量电池参考内侧的内芯。c. 测量电池（氧化锆传感器）本身由几层组成：即多孔的铂金涂层和氧化锆基片，测量电池具有自己的 孔连接法兰，它是要求严格气密的，用

3、户可以根据要求自行在现场进行更换。过滤器是一个被称为 V 型(O 型)板的气体过滤遮烟罩，起到过滤烟气灰尘和保护过滤器防尘冲刷的作用。d. 保护套管是一个保护整个探头不被冲刷的耐磨不锈钢管，同时提供安装法兰。被测气体（烟气）通过过滤器充入测量电池的烟气一侧。电池的另一侧则是经过探头内芯连续不断的参考气（清洁，干燥无油的仪表气（含氧20.95%）。因为电池两边是两种不同的气体，所以它将产生一个成对数关系的 mV 输出（被测气体氧含量高时，输出电压低（比如，氧含量为 20.95%时，电压为 0mV）；反之输出电压高（比如，氧含量为 2.08%时，约为45mV）。这个 mV 电压通过电子变送器转换为 4-20mA 的标准电流，其最大负载为 500。这个标准电流直接与所测得的氧含量成比例关系，可以从端子上引出，作为一个隔离的输出信号：测量电池需要加热到 750（843），加热器就装在探头里面。为了保证温度恒定，装有 K 分度热电偶用于测温，而加热电压则由电子变送器中的温控器控制。电子变送器内部有温度参考点用以对环境温度的变化进行补偿（即，冷端补偿）。e. 专用电缆，探头和电子变送器之间建议采用

4、 LONHOT 专用多芯电缆连接，这根电缆包括加热电源线、测量信号线、热电偶补偿导线、探头电磁阀线(选项)和接地屏蔽线组成。它的长度不得超过150m，用户使用自配电缆应事先需征得 LONHOT 的技术许可。f. LONHOT 专用电缆应该按照测量信号线的要求来处置，详细规格如下：电缆有 PVC 绝缘层，并能耐受 105的环境温度。测量电池信号：两芯双绞屏蔽电缆 20.75mm2热电偶补偿导线：两芯屏蔽 K 型热电偶补偿线 20.75mm2，加热器电源：三芯屏蔽电缆 31.5mm2，探头电磁阀线：两芯双绞屏蔽电缆 21.0mm2。g. 运行维护10.1.1.2. 投运前的准备：a）检查探头、连接导线、气路系统、转换器和显示仪表等应符合要求；b）对于新安装的系统，检查取样点炉烟温度应符合要求。c）探头一般应在锅炉点火前安装好，随锅炉启动逐渐升温；若在锅炉运行中安装或更换探头，应将探头升温到额定温度方可置入烟道内。投运：a）点火前1天2天，先接通电源，以避免锆管的骤冷或骤热而造成断裂；b）将参比气体流量调到250mL/min；对于正压燃烧的锅炉，应适当加大参比气体的流量；c）当探头温度升到额

5、定值时，稳定30min，检查温控设备工作状况应正常。维护：a）第一次投入使用的仪表，在第一周内，应每天检查一次加热丝电压和探头温度，以后可延长到每周检查一次；b）每季度用标准气体（含氧气约为4和8两种，流量为300mL/min）校对仪表示值一次；c）为防止探头损坏，锅炉检修前应将探头从烟道中抽出，清除积灰后保管好；d）做好系统设备安装、维护时间和标定记录。停用：a）切断仪表气源和电源；b）随锅炉检修停运的仪表，应在检修前将探头抽出烟道并保管好。10.1.1.3. 调校过程各项设置简单说明a) 按（Parameter）,从实时值测量状态转变为系统参数显示状态。参数指示（parameter）点亮，按“”或“”键所有系统参数将循环显示，再按（Parameter）键退出系统参数显示状态，状态灯熄灭。系统参数储存于主板的存储器中，“系统参数显示状态(parameter)”仅提供查阅功能，不能在本状态改变，如需改变参数请进入“编程状态(program)”。b) 按编程键（Program）微处理器进入编程状态，用户可修改所有系统参数，在进入编程状态之前，将询问编程密码，出厂设定原始密码为0000。如

6、果键入的密码是错误的，则显示“Wrong code”。如果输入的密码是正确的，进入编程状态，同时编程指示灯点亮，参数修改正确后，需按“Enter”键，新的参数储存存储器（RAM）中，原有的参数失效。c) 当编程状态进入后，相应的编程继电器打开。d) 设置测量范围：分析器的测量范围通过微处理器编程状态从025%之间任选两挡测量范围，例如：高范围为 020.50 %O2，低范围为 010%O2。e) 切换测量范围：在编程状态下，可有三种切换方式（就地、遥控），但在一般情况下，皆选择就地（LOCAL）切换。两挡测量范围在测量状态下就地通过按“M-Range H/L”键切换。如果在低档测量范围，低量程显示灯“Lrange”亮。f) 设置输出信号范围：输出信号范围是 420mA，在编程状态下通过数字键设置，按键“4”为 420mA，按键“0”为 020mA。g) 设置标准试验气体含氧浓度：在025%O2的范围内任意选择两种不同含量浓度的试验气体，但请注意：试验气体1的含氧浓度需高于试验气体 2，两种气体的含氧数值键入到处理器。标准试验气体根据要求一般由专门制气厂配制（N2、O2混合气体）。h)

7、设置氧浓度上下限报警值：上下限值可以设置在 025%O2之间。如果测得被测气体氧浓度低于或高于所设定得上下限值，相应报警继电器触点接通。如果用户不需要上下限报警，可将下限设置为 0%O2，上限设置为 25%O2。i) 输出值保持：当变送器进入编程工作状态时，系统测量功能停止。变送器输出电流值保持在微处理器存储器中，同时变送器输出电流如同一个不变的值（即进入编程工作状态前的电流值）。保持或不保持输出电流值可通过按“M-range H/L”键在编程工作状态中设定“Output memory ON”为保持状态，“Output Memory off”为不保持状态。变动任何参数都必须按“ENTER”键确认，电池常数（Cell Constant）和斜率（mv/decade）不能随意更改，这两个参数是由系统校准后，自动计算确定的。10.1.1.4. 氧量标定1) 仪表人工智能校准分为双点校准和单点校准两种。当一个新的探头安装后，第一次通电，为保证仪表运行的准确性，需进行双点标定。而正常运行需每 3-6 个月一次的单点标定。手动标定：分为双点校准和单点校准两种。成功双点标定后，电子变送器将自动计算斜率

8、（mV/decade）和电池常数（constant）,并修改为新的值。当一套新的仪表安装或更换新的探头时，需进行双点标定，以保证仪表的整体测量精度。成功单点标定后，电子变送器将只自动计算电池常数（constant）,并修改为新的值。按照能思特方程，当温度不改变时，斜率没有改变，只有电池常数的改变，电池常数的改变是大约 2mV/年，因此对正在连续工作中的探头，我们要求每 3-6 个月进行一次的单点标定，以校准系统测量偏差。mV/decade fault 和 cell const fault 为与前次校准数据的偏差较大，按键则系统接受新的校准数据。按其他键退出，不接受新数据。如果校准成功，则新的计算值将自动写入，显示返回氧量指示状态。如果再 15 分钟内电池信号不能稳定，则系统自动结束标定，给出错误信息。新特性值不得超过下述值：常数（cell const）：-50mV+10mV斜率（mV/decade）：40mV/数量级.55mV/数量级如果超过这些值，将显示一个故障信息。电子变送器将以原来的值工作。系统故障继电器打开。单点标定流程见下图63：Single point calibr.?Hi

9、 test gas 20.50%Open probe valveGas 001Sec steadyCell volt. -6.50 mVCalibration finish Constant -6.50 mVenterenterenterCalibration faultConst. out of rangeenter标定成功标定失败图1 单点标定流程图2) 通入高点标气，保持流量为3-5 l/min。如果电池电压稳定（0.5mV），该值在 120 秒后自动计算出电池常数后退出。如果在 8 分钟内电池信号不能稳定，则系统自动结束标定，给出错误信息。计算出的电池常数。其不得超过：-50mV+10mV。如果超过这些值，将显示一个故障信息。电子变送器将以原来的值工作。标定成功后，必须通过按 ENTER 键确认。否则标定数据将不写入 EPROM 中。双点标定流程见下图54：Two point calibr.?Hi test gas 20.50%Open probe valveGas 001Sec steadyCell volt. -6.50 mVLo test gas 2.01%Open probe valveGas 001Sec steadyCell volt. 40.50 mVCalibration finish Constant -6.50 mV Slop 45.00mV/decadeCalibration faultConst. out of rangeCalibration faultSlop. out of rangeenterenterenter标定失败标定失败标定成功enterenterenter

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