Analizator dwuskładnikowy zawartości tlenu i gazów palnych Nernst N2032-O2/CO

Zakres zastosowań

Nernst N2032-O₂/CO zawartość tlenu i gazu palnegoanalizator dwuskładnikowyto kompleksowy analizator, który potrafi jednocześnie wykryć zawartość tlenu, tlenku węgla i efektywność spalania w procesie spalania. Może monitorować zawartość tlenu i tlenku węgla w spalinach podczas lub po spalaniu kotłów, pieców i pieców.

Analizator współpracuje z Nernstem O₂Sonda /CO może mierzyć procentową zawartość tlenu O₂% w kominie i palenisku, wartość PPM tlenku węgla CO, wartość 12 gazów palnych oraz sprawność spalania pieca spalinowego w czasie rzeczywistym.

Charakterystyka aplikacji

Po użyciu Nernst N2032-O₂/CO zawartość tlenu i gazu palnegoanalizator dwuskładnikowyużytkownicy mogą zaoszczędzić dużo energii i kontrolować emisję gazów spalinowych.

Nernst N2032-O₂/CO zawartość tlenu i gazu palnegoanalizator dwuskładnikowyto unikalna technologia wykorzystująca dwugłowicową strukturę tlenku cyrkonu, opracowaną po dziesięciu latach badań i umożliwiająca jednoczesny pomiar zawartości tlenu i tlenku węgla. Jest to obecnie prawdziwa technologia pomiaru in-line. Niski koszt, wysoka dokładność, można mierzyć online w różnych warunkach dużej wilgotności i dużego zapylenia.

W procesie spalania nadtlenku, gdy gaz paliwowy i tlen wspomagający spalanie osiągną pewien punkt równowagi dynamicznej, przy niewielkiej zmianie ilości tlenu zmieni się również zawartość tlenku węgla. Trend zmian zawartości tlenu i zmiana trend tlenku węgla tworzy ten sam nałożony trend.

Nernst O₂Zasada pomiaru sondy /CO

Nernst O₂Sonda /CO ma podwójne elektrody, które mogą wykryć jednocześnie sygnał tlenu i sygnał paliwa. Ponieważ gazy spalinowe z niecałkowitego spalania zawierają tlenek węgla (CO), substancje palne i wodór (H₂).

Ogniwo tlenowe sondy cyrkonowej lub czujnika tlenu wykorzystuje potencjał tlenu generowany przez różne stężenia tlenu wewnątrz i na zewnątrz tlenku cyrkonu w wysokiej temperaturze (wyższej niż 650°C) do pomiaru zawartości tlenu w mierzonej części. Zewnętrzna część część sondy wykonana jest z powłoki ze stali nierdzewnej lub stali stopowej, która składa się z grzejnika ze stali stopowej, rurki cyrkonowej, termopary, drutu, listwy zaciskowej i skrzynki, patrz schemat. Rurka cyrkonowa sondy jest izolowana gazem wewnątrz i na zewnątrz rurki cyrkonowej przez odpowiednie urządzenie uszczelniające.

Kiedy temperatura głowicy sondy cyrkonowej osiągnie 650°C lub więcej poprzez grzejnik lub temperaturę zewnętrzną, różne stężenia tlenu po wewnętrznej i zewnętrznej stronie wygenerują odpowiednią siłę elektromotoryczną na powierzchni tlenku cyrkonu. Można zmierzyć potencjał elektryczny za pomocą odpowiedniego przewodu prowadzącego, a wartość temperatury części można zmierzyć za pomocą odpowiedniej termopary.

Gdy znane jest stężenie tlenu wewnątrz i na zewnątrz rurki cyrkonowej, odpowiedni potencjał tlenu można obliczyć zgodnie ze wzorem obliczającym potencjał tlenku cyrkonu.

Formuła jest następująca:

E (miliwolty) =4F(RT)dziennike 

Gdzie E to potencjał tlenu, R to stała gazowa, T to bezwzględna wartość temperatury, PO₂WEWNĄTRZ to wartość ciśnienia tlenu wewnątrz rurki cyrkonowej i PO₂OUTSIDE to wartość ciśnienia tlenu na zewnątrz rurki cyrkonowej. Zgodnie ze wzorem, gdy stężenie tlenu wewnątrz i na zewnątrz rurki cyrkonowej jest różne, wygenerowany zostanie odpowiedni potencjał tlenu. Ze wzoru obliczeniowego można wiedzieć, że gdy stężenie tlenu wewnątrz i na zewnątrz rurki cyrkonowej jest takie samo, potencjał tlenu powinien wynosić 0 miliwoltów (mV).

Jeżeli standardowe ciśnienie atmosferyczne wynosi jedną atmosferę, a stężenie tlenu w powietrzu wynosi 21%, wzór można uprościć do postaci:

()

Kiedy potencjał tlenu jest mierzony przyrządem pomiarowym i znane jest stężenie tlenu wewnątrz lub na zewnątrz rurki cyrkonowej, zawartość tlenu w mierzonej części można obliczyć według odpowiedniego wzoru.

Wzór obliczeniowy jest następujący: (W tym czasie temperatura części cyrkonowej musi być większa niż 650°C)

(% O₂) NA ZEWNĄTRZ (ATM) = 0,21 EXPT(-46.421E)

Krzywa charakterystyczna

Gdy mierzony gaz zawiera O₂i CO jednocześnie, ze względu na wysoką temperaturę czujnika i katalityczny efekt obszaru elektrody platynowej czujnika, O₂i CO zareagują i osiągną stan równowagi termodynamicznej, PO₂po mierzonej stronie zmieniło się w taki sposób, że ciśnienie cząstkowe tlenu w stanie równowagi wynosi P'O₂.

Dzieje się tak, ponieważ po aktywacji czujnika w wysokiej temperaturze następuje proces O₂a reakcja CO zmierzająca do równowagi jest równoległa do procesu O₂dyfuzja koncentracji. Gdy reakcja osiągnie równowagę, dyfuzja O₂stężenie również ma tendencję do stabilizacji, tak że zmierzone ciśnienie cząstkowe tlenu w równowadze wynosi P'O₂.

W obszarze ujemnym ZrO zachodzą następujące reakcje₂bateria:

1/2 O₂(PO₂)+CO → CO₂

Gdy reakcja osiągnie równowagę, O₂zmiany stężenia, PO₂zostaje zredukowany do P'O₂oraz konwersja gazowych cząsteczek tlenu i O₂w macierzy jest:

Elektroda ujemna:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Elektroda dodatnia:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Proces różnicy stężeń baterii jest następujący:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Porównując siłę elektromotoryczną czujnika z liczbą moli gazu utleniająco-redukującego, krzywa jest krzywą charakterystyczną podobną do krzywej miareczkowania.

Kształt tej krzywej charakterystycznej przy określonej temperaturze, ciśnieniu i natężeniu przepływu oznacza, że ​​ten sam czujnik ma dokładnie taką samą krzywą charakterystyczną dla tego samego rodzaju systemu gazowego.

Dlatego pod ciśnieniem atmosferycznym i zmierzonym gazem w naturalnym przepływie porównanie siły elektromotorycznej i liczby moli O₂Układ -CO przez czujnik tlenku cyrkonu to λ (λ=no2 /nco lub procent objętościowy λ=O₂ × V%/OCO × V%) krzywa charakterystyczna.

Kiedy Pt-Al₂O₃Katalizator jest katalizowany w temperaturze 600°C, CO w układzie tlenowym można całkowicie przekształcić w CO₂, więc mierzony gaz zawiera tylko tlen po spalaniu katalitycznym.

W tym momencie czujnik tlenku cyrkonu mierzy dokładną zawartość tlenu. Dzięki zależności mierzonego gazu pod wpływem spalania katalitycznego można zmierzyć zawartość CO w mierzonym gazie. Zależność pomiędzy wzorem reakcji a ilością mierzonego gazu przed i po katalitycznym spalaniu jest następująca:

Załóżmy, że stężenie tlenku węgla w mierzonym gazie przed katalizą wynosi (CO), stężenie tlenu wynosi A1, a stężenie tlenu w mierzonym gazie po katalizie wynosi A, wówczas:

Przed spaleniem:(CO) A1

Po spaleniu:O A

Następnie:A=A1 – (CO)/2

I:λ =A1 /(CO)

Więc:A=λ ×(WSPÓŁ)-(WSPÓŁ)/2

Wynik:(WSPÓŁ)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0,5)

Zasada struktury O₂Sonda /CO

O₂Sonda /CO dokonała odpowiednich zmian w oparciu o oryginalną sondę, aby zrealizować nową funkcję kontroli spalania. Oprócz wykrywania zawartości tlenu podczas procesu spalania, sonda może również wykrywać niecałkowicie spalone materiały palne (CO/H₂), ponieważ tlenek węgla (CO) i wodór (H₂) współistnieją w spalinach niepełnego spalania.

Sonda jest podstawowym elementem wykorzystującym zasadę elektrochemiczną po podgrzaniu tlenku cyrkonu do realizacji pomiaru.

A.O₂elektroda (platyna)

B. Elektroda COe (platyna/metal szlachetny)

C. Elektroda kontrolna (platyna)

Podstawowym elementem sondy jest arkusz kompozytu cyrkonowego przyspawany do rurki korundowej w celu utworzenia szczelnej rury i wystawiony na działanie kanału gazów spalinowych układu spalania. Zastosowanie wbudowanych elektrod może skutecznie zapobiegać uszkodzeniu elektrod przez elementy korozyjne i zwiększyć żywotność.

Funkcje elektrody COe i O₂elektrody są takie same, ale różnica między obiema elektrodami polega na właściwościach elektrochemicznych i katalitycznych surowców, tak że palne składniki gazów spalinowych, takie jak CO i H₂można zidentyfikować i wykryć. W stanie całkowitego spalania napięcie „Nernsta” UO₂tworzy się również na elektrodzie COe, a te dwie elektrody mają tę samą charakterystykę krzywej. W przypadku wykrycia niecałkowitego spalania lub składników palnych, na elektrodzie COe powstanie również napięcie UCOe inne niż „Nernst”, ale krzywe charakterystyczne obu elektrod poruszają się oddzielnie. (Patrz typowe wykresy dla obu czujników).

Sygnał napięciowy UCO/H₂całego czujnika to sygnał napięciowy mierzony przez elektrodę COe. Sygnał ten obejmuje następujące dwa sygnały:

UCO/H₂(czujnik całkowity) = UO₂(zawartość tlenu) + UCO₂/H₂(składniki łatwopalne)

Jeżeli zawartość tlenu mierzona metodą O₂od sygnału czujnika całkowitego odejmuje się elektrodę, wniosek jest następujący:

UCOe (składnik palny) = UCO/H₂(całkowity czujnik)-UO₂(zawartość tlenu)

Z powyższego wzoru można obliczyć zawartość palnego składnika COe mierzoną w ppm. Czujnik sondy ma typową charakterystykę sygnału napięciowego. Wykres przedstawia typową krzywą (linia przerywana) stężenia COe przy stopniowym spadku zawartości tlenu.

Kiedy spalanie wejdzie w obszar pozbawiony powietrza, w tak zwanym punkcie „kraju emisji”, gdy niewystarczająca ilość powietrza powoduje niepełne spalanie, odpowiednie stężenie COe znacznie wzrośnie.

Uzyskaną charakterystykę sygnału przedstawiono na wykresie krzywej sondy.

UO₂(linia ciągła) i UCO/H₂(linia przerywana).

Gdy powietrza jest nadmiar i spalanie jest całkowicie wolne od składników COe, czujnik sygnalizuje UO₂i UCO/H₂są takie same i zgodnie z zasadą „Nernsta” wyświetlana jest aktualna zawartość tlenu w kanale spalin.

Gdy zbliża się „krawędź rozładowania”, całkowity sygnał napięcia czujnika UCO/H₂elektrody COe wzrasta w nieproporcjonalnym tempie ze względu na dodatkowy sygnał COe firmy innej niż Nernst. Dla charakterystyki sygnału napięciowego czujnika: UO₂i UCO/H₂w odniesieniu do zawartości tlenu w kanale gazów spalinowych, wyświetlane są tutaj również typowe właściwości składnika palnego COe.

Oprócz sygnałów napięciowych czujników UCO/H₂i UO₂, stosunkowo dynamiczny czujnik sygnalizuje dU O₂/dt i duCO/H₂/dt, a zwłaszcza zakres sygnału fluktuacji elektrody COe, można wykorzystać do zablokowania „granicy emisji” spalania.

(Patrz „Spalanie niecałkowite: zakres wahań napięcia elektrody COe UCO/H₂„)

Charakterystyka techniczna

•Funkcja wejścia podwójnej sondy: Jeden analizator może być wyposażony w dwie sondy, co pozwala zaoszczędzić na kosztach użytkowania i poprawić niezawodność pomiaru.

•Funkcja wielu wyjść: Analizator posiada dwa wyjścia sygnału prądowego 4-20mA oraz interfejs komunikacyjny komputer-komputer RS232 lub interfejs sieciowy RS485. Jeden kanał wyjścia sygnału tlenu, drugi kanał wyjścia sygnału CO.

•Zakres pomiarowy: Zakres pomiaru tlenu wynosi 10^-30do 100% zawartości tlenu, a zakres pomiaru tlenku węgla wynosi 0-2000PPM.

•Ustawienie alarmu:Analizator posiada 1 wyjście alarmu ogólnego i 3 wyjścia alarmu programowalnego.

• Automatyczna kalibracja:Analizator będzie automatycznie monitorował różne systemy funkcjonalne i automatycznie kalibrował, aby zapewnić dokładność analizatora podczas pomiaru.

•Inteligentny system:Analizator może realizować funkcje o różnych ustawieniach zgodnie z wcześniej określonymi ustawieniami.

•Funkcja wyjścia wyświetlacza:Analizator ma silną funkcję wyświetlania różnych parametrów oraz silną funkcję wyjściową i kontrolną różnych parametrów.

•Funkcja bezpieczeństwa:Gdy piec nie jest używany, użytkownik może wyłączyć grzałkę sondy, aby zapewnić bezpieczeństwo podczas użytkowania.

•Instalacja jest prosta i łatwa:instalacja analizatora jest bardzo prosta i do połączenia z sondą cyrkonową służy specjalny kabel.

Dane techniczne

Wejścia

• Jedna lub dwie sondy cyrkonowe lub jedna sonda cyrkonowa + czujnik CO

• Termometr spalinowy lub zapasowy typu K, R, J, S

• Wejście sygnału przedmuchu gazem pod ciśnieniem

• Wybór dwóch różnych paliw

• Sterowanie bezpieczną pracą w wykonaniu przeciwwybuchowym (dotyczy tylko sondy podgrzewanej)

Wyjścia

Dwa liniowe wyjścia sygnałowe 4 ~ 20 mA DC (maksymalne obciążenie 1000 Ω)

• Pierwszy zakres mocy (opcjonalnie)

Wyjście liniowe 0～1% do 0～100% zawartości tlenu

Wyjście logarytmiczne 0,1 ~ 20% zawartości tlenu

Wyjście mikrotlenu 10^-39do 10^-1zawartość tlenu

• Drugi zakres wyjściowy (można wybrać spośród poniższych)

Zawartość tlenku węgla (CO) Wartość PPM

Dwutlenek węgla (CO₂)%

Pomiar gazu palnego Wartość PPM

Efektywność spalania

Zapisz wartość tlenu

Wartość spalania beztlenowego

Temperatura spalin

Wyświetlacz parametrów dodatkowych

• Tlenek węgla (CO) PPM

• Efektywność spalania gazów palnych

• Napięcie wyjściowe sondy

• Temperatura sondy

• Temperatura otoczenia

• Rok miesiąc dzień

• Wilgotność otoczenia

• Temperatura spalin

• Impedancja sondy

• Wskaźnik niedotlenienia

• Czas pracy i konserwacji

Komunikacja komputer/drukarka

Analizator posiada port wyjściowy szeregowy RS232 lub RS485, który można podłączyć bezpośrednio do terminala komputerowego lub drukarki, a sondę i przyrząd można diagnozować za pośrednictwem komputera.

Oczyszczanie kurzu i standardowa kalibracja gazu

Analizator posiada 1 kanał do usuwania pyłu i 1 kanał do standardowej kalibracji gazowej lub 2 kanały do ​​przekaźników wyjściowych standardowej kalibracji gazowej oraz przełącznik zaworu elektromagnetycznego, który może być obsługiwany automatycznie lub ręcznie.

DokładnośćP

± 1% rzeczywistego odczytu tlenu z powtarzalnością 0,5%. Na przykład przy 2% tlenu dokładność będzie wynosić ±0,02% tlenu.

AlarmyP

Analizator posiada 4 alarmy ogólne z 14 różnymi funkcjami oraz 3 alarmy programowalne. Można go używać do sygnałów ostrzegawczych, takich jak wysoka i niska zawartość tlenu, wysoki i niski poziom CO, a także błędów sondy i błędów pomiaru.

Zakres wyświetlaniaP

Automatycznie wyświetl 10^-30～100% zawartości tlenu O2 i 0 ppm ~ 2000 ppm zawartości tlenku węgla CO.

Gaz referencyjnyP

Dopływ powietrza za pomocą pompy wibracyjnej z mikrosilnikiem.

Wymagania dotyczące mocy

85VAC do 264VAC 3A

Temperatura pracy

Temperatura pracy -25°C do 55°C

Wilgotność względna 5% do 95% (bez kondensacji)

Stopień ochrony

IP65

IP54 z wewnętrzną pompą powietrza odniesienia

Wymiary i waga

300 mm szer. x 180 mm wys. x 100 mm gł. 3 kg