汯勉仪表（上海）有限公司

目  录  

Ⅰ. 总述······················································2

    概述······················································2

    特点······················································2

命名方法··················································2

技术参数··················································3

工作原理··················································3

Ⅱ. 仪表操作·················································4

面板说明··················································4

显    示··················································6

仪表操作··················································7

仪表安装···················································8

Ⅲ. 仪表校验·················································9

系统校验··················································9

Ⅳ. 附    表·················································10

    Ⅰ. 总  述

概述  特点  命名方法

概述

MKZO系列氧化锆氧量分析仪是一种实用可靠的在线氧量自动分析仪表，由氧量检测器（传感器）和显示仪表（变送器）构成测量及显示系统，其检测器采用耐高温、耐腐蚀材料制成，可直接插入烟道内进行氧量的测量，显示仪采用单片机控制，能与各种电动单元组合仪表、常规显示记录仪及DCS集散控制系统配合使用。

MKZO系列氧化锆氧量分析仪用于锅炉、窑炉、加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含氧量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能及减少环境污染之目的。

特点

·传感器采用耐高温、耐腐蚀材料，可靠性好；

·特殊的结构设计，不必外加气泵，参比气能自行对流；

·传感器设有标准气接口，可在现场运行时进行标定校验，维护方便；

·采用单片机控制及数据处理，响应速度快，测量准确，性能稳定。

命名方法

       MKZOH － X                           。

       产品类型     检测器（传    功能  安装方式

      及设计序号    感器）长度

一、 功能

MKZOH-IP-1型：检测器不带温度控制，测点温度550～1200℃。（又名直插式）

MKZOH-2型：检测器带温度控制，测点温度<600℃；（测氧温度可自行选择调定）

MKZOH—2-DLS型：检测器带温度控制，室温至1400℃。（又名高温导流式）

二、 安装方式

H—横式

Z—竖式

Q—方型

G—壁挂型

                                                Ⅰ. 总  述

技术参数  工作原理

技术参数

·测量范围：0～20.6％O₂；

·：≤±2％FS；

·被测烟气温度：≤600℃（低温型）；600～800℃（直插型）；800-1200℃（高温型）；

·被测烟气空气过乘系数范围：0.1～99；

·响应时间：≤3秒（90％响应）；

·电流输出：0～10mADC或4～20mADC；

·电源：220V±10％  50Hz±5％；

·工作条件：环境温度：0～50℃；

            相对湿度：<85％；

·氧化锆检测器加热炉升温时间：约20分钟；

·外型及开孔尺寸

工作原理

  系统工作原理 

被测气体（烟气）通过检测器（传感器）过滤器，进入氧化锆管的内侧，参比气体（空气）通过自然对流进入检测器的外侧，当锆管内外侧的氧浓度不同时，在氧化锆锆管内外侧产生氧浓差电动势（在参比气体确定情况下，氧化锆检测器输出的氧浓差电动势与检测器工作温度和被测气体浓度成函数对应关系）。该氧浓差电动势经显示仪表（变送器）转换成与被测烟气含氧量成线性关系的标准信号供显示和输出。

  测量原理 

氧量分析仪的部件是氧化锆材料，它是一种耐酸、耐碱、耐高温的陶瓷材料，在高温下它还是一种氧离子导体，在氧化锆元件的两侧涂以多孔白金电极，当两侧通以不同的含氧量时，就形成了氧浓差电动势，这种氧浓差电动势用伦斯特（Nernst）公式表示为：

E_Z＝             1n

        nF            P₀

式中：E_Z — 氧浓差电动势，单位mV；

      R — 理想气体常数，8.314焦耳/度·克分子；

      T — 工作温度K，273.16＋T℃；

      n — 参加反应的电子数，为4；

      F — 法拉第常数，96500库仑；

     P_A — 参比气体（空气）浓度取20.6％；

     P_O — 被测气体（烟气）浓度，单位％。

在参比气体确定情况下，氧化锆检测器输出的氧浓差电动势E_Z仅与检测器工作温度和被测气体浓度成函数对应关系。

  Ⅱ. 仪表操作

面板说明

前面板：

1、显示4位LED数字显示

  正常工作时，可显示氧含量、电极电势、电极温度。

  设置时，显示多功能参数值。

2、单位指示灯

  %灯亮：表明此时左边窗口显示的是氧量值，单位为%。

  mV灯亮：表明此时左边窗口显示的是电极电势值，单位为mV。

  ℃灯亮：表明此时左边窗口显示的是电极温度值，单位为℃。

3、状态指示灯

  加热：电炉加热状态指示。

低温：电极温度低于正常工作温度指示。

超温：电极温度超过正常工作温度状态指示。

上限：氧量值超出上限报警设定值指示。

下限：氧量值低于下限报警设定值指示。

4、功能键

  正常测量时，四键分别为设置、温度、电势、氧量，按一下时，分别进入对应状态。参数设置时，四键分别为确认、v、r、工作，配合使用，可进行参数修改。

                                                Ⅱ. 仪表操作

面板说明

后面板：

1、壁挂式

输入信号：

  1、2接氧电极，1脚为正；

  3、4接热电偶，3脚为正；

  5、6接冷端补偿电阻Cu50。

输出信号：

  7、8脚为电流输出，7脚为正；

  9、10脚为电炉加热输出；

  11、12、13脚为下限报警输出端，12、13脚为常闭触点；

  14、15、16脚为上限报警输出端，15、16脚为常闭触点；

电源：

  17、18、19接交流220V电源，17脚为地线。

2、盘装式

输入输出信号见示意图，与盘装式一致。

电源为：18、19、20脚输入。

  Ⅱ. 仪表操作

显示

测量显示：

在正常工作状态下，仪表显示氧量值，同时右边对应的“%”指示灯亮；按一下“电势”键，显示氧电极的实际输出电势，同时右边对应的“mV“指示灯亮；按一下“温度”键，显示电极温度，右边对应的“℃”指示灯亮。

状态显示：

加热灯亮：此时仪表正在给电极加热。

低温灯亮：此时电极温度低于正常工作温度状态。

高温灯亮：此时电极温度高于正常工作温度状态。

上限报警灯亮：氧量值大于上限报警设定值，上限继电器吸合。

下限报警灯亮：氧量值小于下限报警设定值，下限继电器吸合。

故障指示：

正常测量时： “——O”闪烁，表明此时氧电极未接或断路。

“——C”闪烁，表明此时热电偶未接或断路。

             “     C”闪烁，表明此时Cu50冷端补偿电阻未接或断路。

                                                Ⅱ. 仪表操作

仪表操作

仪表操作：

在正常测量状态下，按一下“氧量”、“电势”或“温度”键分别显示对应的数值。并且对应的单位指示灯亮，按一下“设置”键，仪表进入参数设置状态：仪表显示密码提示符“Loc”，再按一下“设置”键，输入开机密码

     8   0   8  后，按“设置”键进入具体设置状态，在设置中任何时刻按一下“工作”键，均保存设置而返回到测量状态，若有10秒钟未有键按下也将自动回到测量状态，各项符号意义如下：

E₀：本底电势（mV）

OL：电流输出零点氧量（%）

OH：电流输出满度氧量（%）

AL：下限报警值（%）

AH：上限报警值（%）

t：电极工作温度（℃）

OF：电流输出方式、控温方式和滤波系数。

ES：锆头输出电势修正系数

（1）Eo：电极本底电势修改。仪表显示Eo时，按“设置”键，仪表显示以前的本底电势值。按“△”键修改数字，按“<”键切换修改位，当切换到左边一位时，按“△”键轮流显示“-1”、“-”、“O”、“1”用于设置数值符号。本仪表本底电势设定范围为-19.99mV~+19.99mV，本底电势修改主要用于校准满度氧量，当电极(锆头)通入空气或置于空气中时，若显示氧量显示偏低，则增大Eo，若显示氧量显示偏高，则减小Eo。具体设置参见系统校验栏。

（2）OL、OH：电流输出零点和满度氧量设定。电流输出方式为0~10mA时，氧量显示值OL~OH对应电流输出0~10mA；电流输出方式为4~20mA时，氧量显示值OL~OH对应电流输出4~20mA；设置时应保证OH>OL。

（3）AL、AH：下限和上限报警值设定。当氧量显示值小于AL时，对应的下限报警继电器吸合，当氧量显示值大于AH时，对应的上限报警继电器吸合；设置时应保证AH>AL。

（4）t：电极工作温度设定，此参数设置氧化锆电极正常工作的温度，一般设置在500℃~750℃范围内。例如设置t=650℃时，仪表在低于620℃为低温状态，加热到650℃时停止加热，650℃~655℃之间正常工作，680℃以上为超温状态。

（5）OF：设定电流输出方式、控温方式和滤波系数。

        X   X   X   X

                            右位设为0时，仪表电流输出为4-20mA，设为“1”时电流输出为0-10mA。   

                            次右位设为0时，控温方式为位式控制，加热丝电压由线路板上电位器W1调节，电压调节范围为交流0~110V，顺时针增大，逆时针减小；次右位设为1时，控温方式为简单PID控制，加热丝电压由仪表程序自动控制。 

                            次左位为PID加热方式时的加热系数，范围为1~9。在控温产生振荡或不稳定时修改此参数；当控制温度在控制点附近缓慢的大幅度变化时,可加大此数值；当控制温度在控制点附近快速的大幅度变化时,可减小此数值；一般设置为中间值3~6；次右位设为0时此位无效。       

                            左位为滤波系数，范围0~9，表示0~9秒滤波；0表示不进行滤波；若显示的氧量短时间跳动很大，可加大此数值。     

（6）ES：锆头输出电势修正，设置范围为50.0%~200.0%，表示将测量所得到的锆头电势乘以此系数，再进行氧量计算；出厂一般设置为100.0%，表示不修正；锆头输出电势修正主要用于校准氧量零位，若零位氧量显示偏低，则减小ES，若零位氧量显示偏高，则增大ES。

    Ⅲ. 仪表操作

仪表安装

氧化锆检测器的安装

1)安装点的选择

安装点的烟气温度应符合小于600℃的要求，一般来说，烟气温度低，检测器使用寿命长，烟气温度高，使用寿命短。检测器不能安装在烟气不流动的死角，也不能安装在烟气流动很快的地方（如有些旁路气道的扩容腔内）。

另外要求烟道漏气较小，检测器安装维修方便，对于中、小型锅炉，建议安装在省煤器前过热器后，因为锅炉系统烟气的流向从炉膛到汽包，经过过热器、省煤器、空气预热器，由引风机经回收处理后从烟囱排放。如果测点过于靠近烟气炉膛出口，由于温度过高，流速较快，将对检测器不锈钢外壳形成冲刷腐蚀，减短使用寿命；如果测点过于偏后，由于烟道系统中漏气现象，将造成测点处氧量值偏高，不能如实反映炉膛中的烟气氧量。

2)炉墙上的检测器固定法兰

用钢材做成如图形状的过渡架，过渡架的法兰能直接焊在炉墙处壁上或埋入炉墙中，但要求气密牢固。过渡架另一端法兰是为固定检测器而设，因此必须与检测器固定法兰的螺孔相匹配。如选用φ12mm安装孔，则将过渡架法兰的φ130mm圆上均布四个φ12mm的安装孔，使用4个M10×40的螺丝，将它与检测器的固定法兰紧固，为防止漏气，两法兰间可填充橡胶纸板密封圈。

3)检测器的安装

检测器的参比气是靠空气自然对流提供的，检测器需水平安装，参比气和标准气接口相应朝下，检测器安装法兰和过渡架法兰之间必须填橡胶纸板，以免空气漏入烟道，影响测量准确度。

检测器端头必须离锅炉内壁150mm以上，使过滤器的多孔陶瓷暴露部分背对烟气的流向（过滤器方向可单独转动）以避免陶瓷体受气体冲刷，延长使用寿命。

当检测器推入热的烟道时，为防止锆管爆裂，宜分段逐步推入，一般以10～20厘米/分钟为好。

标注：炉墙预埋管内径宜φ50mm-60mm为好，因为探头直径部分是φ45mm。

显示仪安装

根据所购型号显示仪的开孔尺寸，将显示仪进行固定。

仪表连接

按系统接线图将连线正确、牢固地连结。

氧电极和热电偶信号线应加屏蔽。

  Ⅲ. 仪表校验

系统校验

系统校验要求先调节本底电势(满度校准)，然后再调节mV修正系数(零点校准)：

本底电势Eo调节(满度校准)

（1）探头在空气里：仪表接线正确无误后通电，仪表开始对电极进行加热，加热过程约需10分钟左右，等仪表达到正常工作温度后，稳定30分钟，查看此时氧电极电势，即为此电极的本底电势，一般在±3mV以内，修改参数Eo为此数值即可。     

（2）探头在烟道中，并且在动态测氧：准备一瓶已知氧含量百分比的标准气(氧量在10~25%之间)，拧开探头标准气螺钉，通入标准气，流量为100~200ml/min，稳定一分钟看二次表氧含量，若偏离标准气，修正参数Eo，使显示值相等即可，（若通入标准气后，电极实测势为E_实，再根据此标准气的百分数查此时温度下此百分比对应的理论电势值E_理，则Eo应设为E_实-E_理）。例如，在650℃时，通入15%的标准气，查表此时的理论输出电势E_理应为6.31mV，而电极实际输出电势E_实为5.31mV，则Eo应为E_实-E_理=5.31-6.31=-1.00mV。

mV修正系数ES调节(零点校准)

（1）本底电势设定完成后，用含氧量在0.5~5%之间的标准气，拧开探头标准气螺钉，通入标准气，流量为100~200ml/min，稳定一分钟看二次表氧含量，若零位氧量显示偏低，则减小ES，若零位氧量显示偏高，则增大ES，直至显示值与标准气一致。

（2）通入中间值标准气，待读数稳定后，误差应在±0.3%范围内，否则全部重新校准。

二次仪表的检验

（1）温度检验：氧电极输入端短路或接固定mV值信号，热电偶输入端接27.022mV，冷补端接Cu50热电阻，仪表显示650℃+室温，若把Cu50电阻断开，应显示650℃，并伴有“     C”闪烁，允差±2℃。

（2）氧电极测量检验：热电偶输入接电位差计；冷补端接Cu50；氧电极输入mV信号，氧电极端输入±150mV以内的mV信号，仪表上均应能正确显示，允差±0.05mV。

（3）氧量检验：将本底电势Eo设置为0，调节热电偶输入端信号，使温度为650℃，氧电极输入端分别输入73.96mV、28.15mV、14.36mV、6.3mV和0.58mV，对应氧量应分别为0.5%、5.0%、10.0%、15.0%和20.0%，允差±0.1%。

     Ⅳ. 附  表

附表

附表一

镍铬 —— 镍硅 （镍铬 —— 镍铝）

热电偶分度（自由端温度为0℃）

                                                                           分度号：K

                                                Ⅳ. 附  表

附表

附表二

氧化锆管理论电势输出值表（mV）

     Ⅳ. 附  表

附表

附表三

氧量电势温度对照表

                                                Ⅳ. 附  表

附表

续表

氧量电势温度对照表

     Ⅳ. 附  表

附表

附表四

氧电势、氧量百分比与输出电流对照表