Kandungan oksigen Nernst N2032-O2/CO dan penganalisis dua komponen gas mudah terbakar

Julat aplikasi

Nernst N2032-O₂kandungan oksigen /CO dan gas mudah terbakarpenganalisis dua komponenadalah penganalisis komprehensif yang boleh mengesan kandungan oksigen, karbon monoksida dan kecekapan pembakaran secara serentak dalam proses pembakaran.Ia boleh memantau kandungan oksigen dan kandungan karbon monoksida dalam gas serombong semasa atau selepas pembakaran dandang, relau dan tanur.

Penganalisis mengawan dengan Nernst O₂Probe / CO boleh mengukur peratusan kandungan oksigen O₂% dalam serombong dan relau, nilai PPM karbon monoksida CO, nilai 12 gas mudah terbakar dan kecekapan pembakaran relau pembakaran dalam masa nyata.

Ciri-ciri aplikasi

Selepas menggunakan Nernst N2032-O₂kandungan oksigen /CO dan gas mudah terbakarpenganalisis dua komponen, pengguna boleh menjimatkan banyak tenaga dan mengawal pelepasan gas ekzos.

Nernst N2032-O₂kandungan oksigen /CO dan gas mudah terbakarpenganalisis dua komponenialah teknologi unik yang menggunakan struktur dua kepala zirkonia yang dibangunkan selepas sepuluh tahun penyelidikan dan secara serentak boleh mengukur kandungan oksigen dan kandungan karbon monoksida.Ia kini merupakan teknologi pengukuran dalam talian yang benar. Kos rendah, ketepatan tinggi, boleh diukur dalam talian di bawah pelbagai keadaan kelembapan tinggi dan habuk tinggi.

Dalam proses pembakaran peroksigen, apabila gas bahan api dan oksigen yang menyokong pembakaran mencapai titik keseimbangan dinamik tertentu, kandungan karbon monoksida juga akan berubah dengan sedikit perubahan dalam jumlah oksigen. Trend perubahan kandungan oksigen dan perubahan arah aliran karbon monoksida membentuk aliran bertindih yang sama.

Nernst O₂/Prinsip pengukuran probe CO

Nernst O₂Probe /CO mempunyai dua elektrod, yang boleh mengesan kedua-dua isyarat oksigen dan isyarat mudah terbakar pada masa yang sama.Oleh kerana gas serombong pembakaran tidak lengkap mengandungi karbon monoksida (CO), bahan mudah terbakar dan hidrogen (H₂).

Sel oksigen probe zirkonia atau sensor oksigen menggunakan potensi oksigen yang dihasilkan oleh kepekatan oksigen yang berbeza pada bahagian dalam dan luar zirkonia pada suhu tinggi (lebih daripada 650°C) untuk mengukur kandungan oksigen bahagian yang diukur. Bahagian luar sebahagian daripada probe diperbuat daripada shell keluli tahan karat atau shell keluli aloi, yang terdiri daripada pemanas keluli aloi, tiub zirkonia, termokopel, wayar, papan terminal dan kotak, lihat gambarajah skematik. Tiub zirkonia probe adalah terlindung gas daripada bahagian dalam dan luar tiub zirkonia melalui peranti pengedap yang sepadan.

Apabila suhu kepala probe zirkonia mencapai 650°C atau lebih tinggi melalui pemanas atau suhu luaran, kepekatan oksigen yang berbeza pada bahagian dalam dan luar akan menghasilkan daya gerak elektrik yang sepadan pada permukaan zirkonia. Potensi elektrik boleh diukur oleh wayar plumbum yang sepadan, dan nilai suhu bahagian boleh diukur dengan termokopel yang sepadan.

Apabila kepekatan oksigen di dalam dan di luar tiub zirkonia diketahui, potensi oksigen yang sepadan boleh dikira mengikut formula pengiraan potensi zirkonia.

Formulanya adalah seperti berikut:

E (milivolt) =4F(RT)loge 

Di mana E ialah potensi oksigen, R ialah pemalar gas, T ialah nilai suhu mutlak, PO₂DI DALAM ialah nilai tekanan oksigen di dalam tiub zirkonia, dan PO₂LUAR ialah nilai tekanan oksigen di luar tiub zirkonia. Mengikut formula, apabila kepekatan oksigen di dalam dan di luar tiub zirkonia berbeza, potensi oksigen yang sepadan akan terhasil. Dapat diketahui daripada formula pengiraan bahawa apabila kepekatan oksigen di dalam dan di luar tiub zirkonia adalah sama, potensi oksigen hendaklah 0 milivolt (mV).

Jika tekanan atmosfera standard ialah satu atmosfera dan kepekatan oksigen dalam udara ialah 21%, formula boleh dipermudahkan kepada:

()

Apabila potensi oksigen diukur dengan alat pengukur dan kepekatan oksigen di dalam atau di luar tiub zirkonia diketahui, kandungan oksigen bahagian yang diukur boleh diperolehi mengikut formula yang sepadan.

Formula pengiraan adalah seperti berikut: (Pada masa ini, suhu dalam bahagian zirkonia mestilah lebih besar daripada 650°C )

(%O₂) LUAR (ATM) = 0.21 EXPT(-46.421E)

Lengkung ciri

Apabila gas yang diukur mengandungi O₂dan CO pada masa yang sama, disebabkan oleh suhu tinggi sensor dan kesan pemangkin kawasan elektrod platinum sensor, O₂dan CO akan bertindak balas dan mencapai keadaan keseimbangan termodinamik, PO₂pada bahagian yang diukur telah berubah supaya tekanan separa oksigen pada keseimbangan ialah P'O₂.

Ini kerana selepas sensor diaktifkan pada suhu tinggi, proses O₂dan tindak balas CO yang cenderung untuk mengimbangi adalah selari dengan proses O₂penyebaran kepekatan.Apabila tindak balas mencapai keseimbangan, resapan O₂kepekatan juga cenderung untuk menstabilkan, supaya tekanan separa oksigen yang diukur pada keseimbangan ialah P'O₂.

Tindak balas berikut berlaku di kawasan negatif ZrO₂bateri:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

Apabila tindak balas mencapai keseimbangan, O₂perubahan kepekatan, PO₂dikurangkan kepada P'O₂, dan penukaran molekul oksigen gas dan O₂dalam matriks ialah:

Elektrod negatif:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Elektrod positif:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Proses perbezaan kepekatan bateri ialah:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Apabila daya gerak elektrik penderia dibandingkan dengan bilangan mol gas pengurangan pengoksidaan, lengkung adalah lengkung ciri yang serupa dengan lengkung pentitratan.

Bentuk lengkung ciri ini di bawah suhu, tekanan dan kadar aliran tertentu, sensor yang sama mempunyai lengkung ciri yang sama untuk jenis sistem gas yang sama.

Oleh itu, di bawah tekanan atmosfera dan gas yang diukur dalam aliran semula jadi, perbandingan daya gerak elektrik dan bilangan mol O₂-Sistem CO oleh sensor zirkonia ialah λ (λ=no2 /nco atau peratusan volum λ=O₂ × V %/OCO × V %) lengkung ciri.

Apabila Pt-Al₂O₃mangkin dimangkin pada 600°C, CO dalam sistem aerobik boleh ditukar sepenuhnya kepada CO₂, jadi gas yang diukur hanya mengandungi oksigen selepas pembakaran bermangkin.

Pada masa ini, sensor zirkonia mengukur kandungan oksigen yang tepat.Disebabkan oleh hubungan gas yang diukur di bawah tindakan pembakaran bermangkin, kandungan CO dalam gas yang diukur boleh diukur. Hubungan antara formula tindak balas dan kuantiti sebelum dan selepas pembakaran bermangkin bagi gas yang diukur adalah seperti berikut:

Katakan kepekatan karbon monoksida dalam gas yang diukur sebelum pemangkinan ialah (CO), kepekatan oksigen ialah A1, dan kepekatan oksigen dalam gas yang diukur selepas pemangkinan ialah A, maka:

Sebelum dibakar：(CO) A1

Selepas terbakar：O A

Kemudian：A=A1 – (CO)/2

Dan：λ =A1 /(CO)

Jadi：A=λ ×(CO)-(CO)/2

Keputusan：(CO)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0.5)

Prinsip struktur O₂/ kuar CO

O₂/CO probe telah membuat perubahan yang sepadan berdasarkan probe asal untuk merealisasikan fungsi kawalan pembakaran yang baru.Selain mengesan kandungan oksigen semasa proses pembakaran, probe juga boleh mengesan bahan bakar yang tidak terbakar sepenuhnya (CO/H₂), kerana karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H₂) wujud bersama dalam gas serombong pembakaran tidak lengkap.

Probe adalah elemen asas yang menggunakan prinsip elektrokimia selepas pemanasan zirkonia untuk merealisasikan pengukuran.

A. O₂elektrod (platinum)

B. Elektrod COe (platinum/logam berharga)

C. Elektrod kawalan (platinum)

Komponen teras probe ialah kepingan komposit zirkonia yang dikimpal pada tiub korundum untuk membentuk tiub tertutup dan terdedah kepada saluran gas serombong sistem pembakaran. Penggunaan elektrod terbina dalam secara berkesan boleh menghalang komponen kakisan daripada merosakkan elektrod dan meningkatkan hayat perkhidmatan.

Fungsi elektrod COe dan O₂elektrod adalah sama, tetapi perbezaan antara kedua-dua elektrod adalah sifat elektrokimia dan pemangkin bahan mentah, supaya komponen mudah terbakar dalam gas serombong seperti CO dan H₂boleh dikenal pasti dan dikesan.Dalam keadaan pembakaran lengkap, voltan "Nernst" UO₂juga terbentuk pada elektrod COe, dan kedua-dua elektrod ini mempunyai ciri-ciri lengkung yang sama.Apabila mengesan pembakaran tidak lengkap atau komponen mudah terbakar, voltan bukan "Nernst" UCOe juga akan terbentuk pada elektrod COe, tetapi lengkung ciri kedua-dua elektrod bergerak secara berasingan. (Lihat graf biasa untuk kedua-dua penderia)

Isyarat voltan UCO/H₂daripada jumlah sensor ialah isyarat voltan yang diukur oleh elektrod COe.Isyarat ini termasuk dua isyarat berikut:

UCO/H₂(jumlah sensor) = UO₂(kandungan oksigen) + UCO₂/H₂(komponen mudah terbakar)

Jika kandungan oksigen diukur oleh O₂elektrod ditolak daripada isyarat jumlah sensor, kesimpulannya ialah:

UCOe (komponen mudah terbakar) = UCO/H₂(jumlah sensor)-UO₂(kandungan oksigen)

Formula di atas boleh digunakan untuk mengira COe komponen mudah terbakar yang diukur dalam ppm. Penderia probe ialah ciri isyarat voltan biasa. Graf menunjukkan lengkung biasa (garis putus-putus) kepekatan COe apabila kandungan oksigen berkurangan secara beransur-ansur.

Apabila pembakaran memasuki kawasan yang kekurangan udara, pada apa yang dipanggil "tepi pelepasan", apabila udara tidak mencukupi menyebabkan pembakaran tidak lengkap, kepekatan COe yang sepadan akan meningkat dengan ketara.

Ciri isyarat yang diperolehi ditunjukkan dalam gambarajah lengkung probe.

UO₂(garisan berterusan) dan UCO/H₂(garis putus-putus).

Apabila udara lebihan dan pembakaran bebas sepenuhnya daripada komponen COe, isyarat sensor UO₂dan UCO/H₂adalah sama, dan mengikut prinsip "Nernst", kandungan oksigen semasa saluran gas serombong dipaparkan.

Apabila menghampiri "tepi nyahcas", jumlah isyarat voltan sensor UCO/H₂elektrod COe meningkat pada kadar yang tidak seimbang disebabkan oleh isyarat COe bukan Nernst tambahan. Untuk ciri isyarat voltan sensor: UO₂dan UCO/H₂berbanding kandungan oksigen dalam saluran gas serombong, ciri tipikal komponen mudah terbakar COe juga dipaparkan di sini.

Sebagai tambahan kepada isyarat voltan penderia UCO/H₂dan UO₂, isyarat sensor yang agak dinamik dU O₂/dt dan dUCO/H₂/dt dan terutamanya julat isyarat turun naik elektrod COe boleh digunakan untuk mengunci "tepi pelepasan" pembakaran.

(Lihat “Pembakaran tidak lengkap: julat turun naik voltan elektrod COe UCO/H₂“)

Ciri-ciri teknikal

•Fungsi input probe dwi: Satu penganalisis boleh dilengkapi dengan dua probe, yang boleh menjimatkan kos penggunaan dan meningkatkan kebolehpercayaan pengukuran.

•Berbilang fungsi output: Penganalisis mempunyai dua output isyarat semasa 4-20mA dan antara muka komunikasi komputer-komputer RS232 atau antara muka rangkaian RS485.Satu saluran keluaran isyarat oksigen, satu lagi saluran keluaran isyarat CO.

•Julat ukuran: Julat pengukuran oksigen ialah 10^-30kepada 100% kandungan oksigen, dan julat pengukuran karbon monoksida ialah 0-2000PPM.

•Tetapan penggera:Penganalisis mempunyai 1 output penggera am dan 3 output penggera boleh atur cara.

• Penentukuran automatik:Penganalisis secara automatik akan memantau pelbagai sistem berfungsi dan menentukur secara automatik untuk memastikan ketepatan penganalisis semasa pengukuran.

•Sistem pintar:Penganalisis boleh melengkapkan fungsi pelbagai tetapan mengikut tetapan yang telah ditetapkan.

•Paparan fungsi output:Penganalisis mempunyai fungsi yang kuat untuk memaparkan pelbagai parameter dan output yang kuat dan fungsi kawalan pelbagai parameter.

•Fungsi keselamatan:Apabila relau tidak digunakan, pengguna boleh mengawal untuk mematikan pemanas probe untuk memastikan keselamatan semasa digunakan.

•Pemasangan adalah mudah dan mudah:pemasangan penganalisis adalah sangat mudah dan terdapat kabel khas untuk menyambung dengan probe zirkonia.

Spesifikasi

Input

• Satu atau dua kuar zirkonia atau satu kuar zirkonia + sensor CO

• Serombong atau termometer ganti jenis K, R, J, S

• Input isyarat pembersihan gas tekanan

• Pilihan dua bahan api yang berbeza

• Kawalan operasi selamat kalis letupan (hanya terpakai untuk probe yang dipanaskan)

Keluaran

Dua output isyarat DC 4～20mA linear (beban maksimum 1000Ω)

• Julat keluaran pertama (pilihan)

Keluaran linear 0～1% hingga 0～100% kandungan oksigen

Keluaran logaritma 0.1～20% kandungan oksigen

Keluaran mikro-oksigen 10^-39ke 10^-1kandungan oksigen

• Julat keluaran kedua (boleh dipilih daripada yang berikut)

Nilai PPM kandungan karbon monoksida (CO).

Karbon dioksida (CO₂)%

Nilai PPM pengukuran gas mudah terbakar

Kecekapan pembakaran

Log nilai oksigen

Nilai pembakaran anoksik

Suhu serombong

Paparan Parameter Sekunder

• Karbon monoksida karbon (CO) PPM

• Kecekapan pembakaran gas mudah terbakar

• Voltan keluaran kuar

• Suhu probe

• Suhu ambien

• Hari bulan tahun

• Kelembapan persekitaran

• Suhu serombong

• Galangan siasatan

• Indeks hipoksia

• Masa operasi dan penyelenggaraan

Komunikasi komputer/pencetak

Penganalisis mempunyai port keluaran bersiri RS232 atau RS485, yang boleh disambungkan terus ke terminal komputer atau pencetak, dan probe serta instrumen boleh didiagnosis melalui komputer.

Pembersihan habuk dan penentukuran gas standard

Penganalisis mempunyai 1 saluran untuk penyingkiran habuk dan 1 saluran untuk penentukuran gas standard atau 2 saluran untuk geganti keluaran penentukuran gas standard, dan suis injap solenoid yang boleh dikendalikan secara automatik atau manual.

KetepatanP

± 1% daripada bacaan oksigen sebenar dengan kebolehulangan 0.5%.Sebagai contoh, pada 2% oksigen ketepatannya ialah ±0.02% oksigen.

PenggeraP

Penganalisis mempunyai 4 penggera am dengan 14 fungsi berbeza, dan 3 penggera boleh diprogramkan.Ia boleh digunakan untuk isyarat amaran seperti kandungan oksigen tinggi dan rendah, CO tinggi dan rendah, dan ralat probe dan ralat pengukuran.

Julat paparanP

Memaparkan 10 secara automatik^-30～100% kandungan oksigen O2 dan 0ppm～2000ppm kandungan karbon monoksida CO.

Gas rujukanP

Bekalan udara melalui pam getaran motor mikro.

Ruireqements Kuasa

85VAC hingga 264VAC 3A

Suhu Operasi

Suhu Operasi -25°C hingga 55°C

Kelembapan Relatif 5% hingga 95% (tidak pemeluwapan)

Darjah Perlindungan

IP65

IP54 dengan pam udara rujukan dalaman

Dimensi dan Berat

300mm W x 180mm H x 100mm D 3kg