Nernst N2032-O2/CO hapnikusisalduse ja põlevgaasi kahekomponentne analüsaator

Kasutusala

Nernst N2032-O₂/CO hapnikusisaldus ja põlev gaaskahekomponentne analüsaatoron terviklik analüsaator, mis suudab põlemisprotsessis üheaegselt tuvastada hapnikusisaldust, vingugaasi ja põlemise efektiivsust. See suudab jälgida suitsugaaside hapnikusisaldust ja süsinikmonooksiidi sisaldust katelde, ahjude ja ahjude põletamise ajal või pärast seda.

Analüsaator paaritub Nernst O-ga₂/CO sond suudab mõõta hapnikusisalduse protsenti O₂% lõõris ja ahjus, süsinikmonooksiidi CO PPM väärtus, 12 põlevgaasi väärtus ja põletusahju põlemisefektiivsus reaalajas.

Rakenduse omadused

Pärast Nernst N2032-O kasutamist₂/CO hapnikusisaldus ja põlev gaaskahekomponentne analüsaator, saavad kasutajad säästa palju energiat ja kontrollida heitgaaside heitkoguseid.

Nernst N2032-O₂/CO hapnikusisaldus ja põlev gaaskahekomponentne analüsaatoron ainulaadne tehnoloogia, mis kasutab tsirkooniumoksiidi kahepealist struktuuri, mis on välja töötatud pärast kümneaastast uurimistööd ja suudab samaaegselt mõõta hapnikusisaldust ja süsinikmonooksiidi sisaldust. Praegu on see tõeline in-line mõõtmistehnoloogia. Madalad kulud ja kõrge täpsusega saab mõõta võrgus erinevates kõrge niiskuse ja tolmu tingimustes.

Perhapniku põlemise protsessis, kui küttegaas ja põlemist toetav hapnik saavutavad teatud dünaamilise tasakaalupunkti, muutub hapniku koguse vähesel muutumisel ka süsinikmonooksiidi sisaldus. Hapnikusisalduse muutumise trend ja muutus süsinikmonooksiidi trend moodustavad sama kattuva trendi.

Nernst O₂/CO sondi mõõtmise põhimõte

Nernst O₂/CO-sondil on kaks elektroodi, mis suudavad samaaegselt tuvastada nii hapniku kui ka põlevate signaalide signaali. Kuna mittetäieliku põlemise suitsugaas sisaldab süsinikmonooksiidi (CO), põlevaid aineid ja vesinikku (H₂).

Tsirkooniumoksiidi sondi või hapnikuanduri hapnikuelement kasutab mõõdetava osa hapnikusisalduse mõõtmiseks tsirkooniumoksiidi sise- ja välisküljel kõrgel temperatuuril (üle 650 °C) tekkivat hapnikupotentsiaali. osa sondist on valmistatud roostevabast terasest või legeerterasest kestast, mis koosneb legeerterasest küttekehast, tsirkooniumtorust, termopaarist, traadist, klemmiplaadist ja karbist, vt skemaatilist diagrammi.Sondi tsirkooniumtoru on gaasiisolatsiooniga tsirkooniumtoru seest ja väljast läbi vastava tihendusseadme.

Kui tsirkooniumoksiidi sondi pea temperatuur jõuab läbi küttekeha või välistemperatuuri 650 °C või kõrgemale, tekitavad erinevad hapnikukontsentratsioonid sise- ja välisküljel tsirkooniumoksiidi pinnale vastava elektromotoorjõu. Elektripotentsiaali saab mõõta. vastava juhtjuhtme abil ja osa temperatuuri väärtust saab mõõta vastava termopaari abil.

Kui hapniku kontsentratsioon tsirkooniumtoru sees ja väljaspool on teada, saab vastava hapnikupotentsiaali arvutada tsirkooniumoksiidi potentsiaali arvutamise valemi järgi.

Valem on järgmine:

E (millivolti) =4F(RT)logie 

Kus E on hapnikupotentsiaal, R on gaasikonstant, T on absoluutse temperatuuri väärtus PO₂INSIDE on tsirkooniumtoru sees oleva hapniku rõhu väärtus ja PO₂VÄLJAS on hapniku rõhu väärtus väljaspool tsirkooniumtoru. Vastavalt valemile, kui hapniku kontsentratsioon tsirkooniumtoru sees ja väljaspool on erinev, tekib vastav hapnikupotentsiaal. Arvutusvalemist saab teada, et kui hapniku kontsentratsioon tsirkooniumtoru sees ja väljaspool on sama, hapniku potentsiaal peaks olema 0 millivolti (mV).

Kui standardne atmosfäärirõhk on üks atmosfäär ja hapniku kontsentratsioon õhus on 21%, võib valemit lihtsustada järgmiselt:

()

Kui hapnikupotentsiaali mõõdetakse mõõteriistaga ja on teada hapniku kontsentratsioon tsirkooniumtoru sees või väljaspool, saab mõõdetava osa hapnikusisalduse saada vastava valemi järgi.

Arvutusvalem on järgmine: (Praegu peab tsirkooniumoksiidi osa temperatuur olema suurem kui 650 °C)

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

Iseloomulik kõver

Kui mõõdetud gaas sisaldab O₂ja CO samal ajal, tänu anduri kõrgele temperatuurile ja anduri plaatina elektroodi ala katalüütilisele toimele, O₂ja CO reageerib ja saavutab termodünaamilise tasakaaluoleku, PO₂mõõdetud poolel on muutunud nii, et hapniku osarõhk tasakaalus on P'O₂.

Selle põhjuseks on asjaolu, et pärast anduri aktiveerimist kõrgel temperatuuril toimub O₂ja CO reaktsioon, mis kipub tasakaalustama, on paralleelne O protsessiga₂kontsentratsiooni difusioon. Kui reaktsioon saavutab tasakaalu, hakkab O difusioon₂kontsentratsioon kipub samuti stabiliseeruma, nii et mõõdetud hapniku osarõhk tasakaalus on P'O₂.

ZrO negatiivses piirkonnas toimuvad järgmised reaktsioonid₂aku:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

Kui reaktsioon saavutab tasakaalu, O₂kontsentratsiooni muutused, PO₂taandatakse P'O-ks₂ning gaasiliste hapnikumolekulide ja O₂maatriksis on:

Negatiivne elektrood:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Positiivne elektrood:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Aku kontsentratsiooni erinevuse protsess on järgmine:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Kui anduri elektromotoorjõudu võrrelda oksüdatsiooni-redutseerimisgaasi moolide arvuga, on kõver tiitrimiskõveraga sarnane tunnuskõver.

Selle karakteristiku kõvera kuju teatud temperatuuri, rõhu ja voolukiiruse korral on samal anduril täpselt sama tunnuskõver sama tüüpi gaasisüsteemi jaoks.

Seetõttu võrreldakse atmosfäärirõhu ja mõõdetud gaasi loomulikus voolus O elektromotoorjõu ja moolide arvu.₂-CO süsteem tsirkooniumoksiidi anduri järgi on λ (λ=no2 /nco või mahuprotsent λ=O₂ × V %/OCO × V %) iseloomustuskõver.

Kui Pt-Al₂O₃katalüsaator katalüüsitakse 600 °C juures, saab aeroobses süsteemis sisalduva CO täielikult muuta CO-ks₂, seega sisaldab mõõdetud gaas pärast katalüütilist põlemist ainult hapnikku.

Sel ajal mõõdab tsirkooniumoksiidi andur täpset hapnikusisaldust. Mõõdetava gaasi suhte tõttu katalüütilise põlemise toimel saab mõõta CO sisaldust mõõdetud gaasis. Reaktsioonivalemi ja mõõdetud gaasi katalüütilise põlemise eelse ja järgse koguse vaheline seos on järgmine:

Oletame, et süsinikmonooksiidi kontsentratsioon mõõdetud gaasis enne katalüüsi on (CO), hapniku kontsentratsioon on A1 ja hapniku kontsentratsioon mõõdetud gaasis pärast katalüüsi on A, siis:

Enne põletamist:(CO) A1

Pärast põletamist:O A

Siis:A=A1 – (CO)/2

Ja:λ =A1 /(CO)

Niisiis:A=λ ×(CO)-(CO)/2

Tulemus:(CO)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0,5)

O struktuuri põhimõte₂/CO sond

O₂/CO sond on teinud esialgse sondi põhjal vastavad muudatused, et realiseerida uus põlemisjuhtimisfunktsioon. Lisaks hapnikusisalduse tuvastamisele põlemisprotsessi ajal suudab sond tuvastada ka mittetäielikult põlevaid põlevaid aineid (CO/H).₂), kuna süsinikmonooksiid (CO) ja vesinik (H₂) eksisteerivad koos mittetäieliku põlemise suitsugaasides.

Sond on põhielement, mis kasutab pärast tsirkooniumoksiidi kuumutamist mõõtmise teostamiseks elektrokeemilist põhimõtet.

A. O₂elektrood (plaatina)

B. COe elektrood (plaatina/väärismetall)

C. Juhtelektrood (plaatina)

Sondi põhikomponent on tsirkooniumoksiidi komposiitleht, mis on keevitatud korundtorule, et moodustada suletud toru ja mis puutub kokku põlemissüsteemi suitsugaasikanaliga. Sisseehitatud elektroodide kasutamine võib tõhusalt ära hoida korrosioonikomponentide elektroodide kahjustamist ja pikendada kasutusiga.

COe elektroodi ja O funktsioonid₂elektroodid on samad, kuid nende kahe elektroodi erinevus seisneb toormaterjalide elektrokeemilistes ja katalüütilistes omadustes, nii et suitsugaasis sisalduvad põlevad komponendid, nagu CO ja H₂saab tuvastada ja tuvastada.Täieliku põlemise olekus “Nernst” pinge UO₂moodustub ka COe elektroodil ja neil kahel elektroodil on samad kõvera omadused. Mittetäieliku põlemise või põlevate komponentide tuvastamisel moodustub COe-elektroodile ka mitte-"Nernst" pinge UCOe, kuid kahe elektroodi karakteristikud liiguvad eraldi. (Vt mõlema anduri tüüpilisi graafikuid)

Pingesignaal UCO/H₂koguanduri pingesignaal, mida mõõdetakse COe-elektroodiga. See signaal sisaldab kahte järgmist signaali:

UCO/H₂(kogu andur) = UO₂(hapnikusisaldus) + UCO₂/H₂(süttivad komponendid)

Kui hapnikusisaldus, mida mõõdetakse O₂elektrood lahutatakse koguanduri signaalist, järeldus on:

UCOe (süttiv komponent) = UCO/H₂(kogu andur)-UO₂(hapnikusisaldus)

Ülaltoodud valemit saab kasutada põleva komponendi COe arvutamiseks, mõõdetuna ppm-des. Sondi andur on tüüpiline pingesignaali karakteristik. Graafik näitab COe kontsentratsiooni tüüpilist kõverat (katkendjoont), kui hapnikusisaldus väheneb järk-järgult.

Kui põlemine siseneb õhupuudusesse piirkonda, nn emissiooni serva punktis, kui ebapiisav õhk põhjustab mittetäieliku põlemise, suureneb vastav COe kontsentratsioon oluliselt.

Saadud signaali karakteristikud on näidatud sondi kõvera diagrammil.

UO₂(pidev joon) ja UCO/H₂(punktiirjoon).

Kui õhk on üleliigne ja põlemine on COe komponentidest täiesti vaba, annab andur signaali UO₂ja UCO/H₂on samad ja “Nernst” põhimõtte kohaselt kuvatakse suitsugaasikanali hetke hapnikusisaldus.

"Tühjenemisservale" lähenedes annab anduri kogupinge signaal UCO/H₂COe elektroodi väärtus suureneb ebaproportsionaalse kiirusega täiendava mitte-Nernsti COe signaali tõttu. Anduri pingesignaali karakteristikud: UO₂ja UCO/H₂võrreldes suitsugaasikanali hapnikusisaldusega kuvatakse siin ka põleva komponendi COe tüüpilised omadused.

Lisaks andurite pingesignaalidele UCO/H₂ja UO₂, annab suhteliselt dünaamiline andur signaale dU O₂/dt ja dUCO/H₂/dt ja eriti COe-elektroodi kõikumise signaali vahemikku saab kasutada põlemise "emissiooniserva" lukustamiseks.

(Vt jaotist Mittetäielik põlemine: COe elektroodi UCO/H pinge kõikumise vahemik₂“)

Tehnilised omadused

•Kahe sondi sisendfunktsioon: Ühe analüsaatori saab varustada kahe sondiga, mis säästab kasutuskulusid ja parandab mõõtmise usaldusväärsust.

•Mitu väljundfunktsiooni: Analüsaatoril on kaks 4-20mA voolusignaali väljundit ja arvuti-arvuti sideliides RS232 või võrguliides RS485. Üks hapnikusignaali väljundkanal, teine ​​CO signaali väljundkanal.

•Mõõtevahemik: Hapniku mõõtmise vahemik on 10^-30100% hapnikusisalduseni ja süsinikmonooksiidi mõõtmisvahemik on 0-2000 PPM.

•Alarmi seadistus:Analüsaatoril on 1 üldhäire väljund ja 3 programmeeritavat häireväljundit.

• Automaatne kalibreerimine:Analüsaator jälgib automaatselt erinevaid funktsionaalseid süsteeme ja kalibreerib automaatselt, et tagada analüsaatori täpsus mõõtmise ajal.

•Arukas süsteem:Analüsaator suudab täita erinevate seadistuste funktsioone vastavalt etteantud seadistustele.

•Kuvari väljundfunktsioon:Analüsaatoril on tugev erinevate parameetrite kuvamise funktsioon ning erinevate parameetrite tugev väljund- ja juhtimisfunktsioon.

•Ohutusfunktsioon:Kui ahju ei kasutata, saab kasutaja sondi küttekeha välja lülitada, et tagada kasutamise ohutus.

•Paigaldamine on lihtne ja lihtne:analüsaatori paigaldamine on väga lihtne ja tsirkooniumsondiga ühendamiseks on spetsiaalne kaabel.

Tehnilised andmed

Sisendid

• Üks või kaks tsirkooniumsondi või üks tsirkooniumsond + CO andur

• Lõõri- või varutermomeeter tüüp K, R, J, S tüüp

• Survegaasi puhastamise signaali sisend

• Valik kahe erineva kütuse vahel

• Plahvatuskindel ohutu töö juhtimine (kehtib ainult soojendusega sondi puhul)

Väljundid

Kaks lineaarset 4～20mA alalisvoolu signaaliväljundit (maksimaalne koormus 1000 Ω)

• Esimene väljundvahemik (valikuline)

Lineaarne väljund 0-1% kuni 0-100% hapnikusisaldus

Logaritmiline väljund 0,1～20% hapnikusisaldus

Mikrohapniku väljund 10^-39kuni 10^-1hapnikusisaldus

• Teine väljundvahemik (saab valida järgmiste hulgast)

Süsinikmonooksiidi sisalduse (CO) PPM väärtus

Süsinikdioksiid (CO₂)%

Põlevgaasi mõõtmise PPM väärtus

Põlemise efektiivsus

Logi hapniku väärtus

Anoksilise põlemise väärtus

Suitsutoru temperatuur

Sekundaarsete parameetrite kuva

• Süsinikmonooksiid (CO) PPM

• Põlevgaasi põlemise efektiivsus

• Sondi väljundpinge

• Sondi temperatuur

• Ümbritsev temperatuur

• Aasta kuu päev

• Keskkonna niiskus

• Lõõri temperatuur

• Sondi impedants

• Hüpoksiaindeks

• Kasutus- ja hooldusaeg

Arvuti/printeri suhtlus

Analüsaatoril on RS232 või RS485 jadaväljundport, mida saab otse ühendada arvuti terminali või printeriga ning sondi ja instrumenti saab arvuti kaudu diagnoosida.

Tolmu puhastamine ja standardne gaasi kalibreerimine

Analüsaatoril on 1 kanal tolmu eemaldamiseks ja 1 kanal standardse gaasi kalibreerimiseks või 2 kanalit standardsete gaasikalibreerimise väljundreleede jaoks ning solenoidklapi lüliti, mida saab juhtida automaatselt või käsitsi.

TäpsusP

± 1% tegelikust hapnikunäidust, korratavusega 0,5%. Näiteks 2% hapniku korral oleks täpsus ±0,02% hapnikku.

ÄratusedP

Analüsaatoril on 4 üldhäiret 14 erineva funktsiooniga ja 3 programmeeritavat häiret. Seda saab kasutada hoiatussignaalide jaoks, nagu kõrge ja madal hapnikusisaldus, kõrge ja madal CO ning sondi vead ja mõõtmisvead.

KuvamisulatusP

Kuva automaatselt 10^-30～100% O2 hapnikusisaldus ja 0ppm～2000ppm CO süsinikmonooksiidi sisaldus.

EtalongaasP

Õhuvarustus mikromootoriga vibratsioonipumbaga.

Võimsusnõuded

85VAC kuni 264VAC 3A

Töötemperatuur

Töötemperatuur -25°C kuni 55°C

Suhteline õhuniiskus 5% kuni 95% (mittekondenseeruv)

Kaitseaste

IP65

IP54 sisemise võrdlusõhupumbaga

Mõõdud ja kaal

300 mm L x 180 mm K x 100 mm S 3 kg