Nernst N2032-O2/CO happipitoisuuden ja palavan kaasun kaksikomponenttinen analysaattori

Sovellusalue

Nernst N2032-O₂/CO happipitoisuus ja palava kaasukaksikomponenttinen analysaattorion kattava analysaattori, joka voi samanaikaisesti havaita happipitoisuuden, hiilimonoksidin ja palamistehokkuuden palamisprosessissa. Se voi seurata savukaasujen happi- ja häkäpitoisuutta kattiloiden, uunien ja uunien polton aikana tai sen jälkeen.

Analysaattori on parisuhteessa Nernst O:n kanssa₂/CO-anturi voi mitata happipitoisuuden prosenttiosuuden O₂% savuhormissa ja uunissa, hiilimonoksidi CO:n PPM-arvo, 12 palavan kaasun arvo ja polttouunin reaaliaikainen palamistehokkuus.

Sovelluksen ominaisuudet

Nernst N2032-O:n käytön jälkeen₂/CO happipitoisuus ja palava kaasukaksikomponenttinen analysaattori, käyttäjät voivat säästää paljon energiaa ja hallita pakokaasupäästöjä.

Nernst N2032-O₂/CO happipitoisuus ja palava kaasukaksikomponenttinen analysaattorion ainutlaatuinen teknologia, joka käyttää kymmenen vuoden tutkimuksen jälkeen kehitettyä zirkoniakaksoispäärakennetta ja pystyy mittaamaan samanaikaisesti happi- ja häkäpitoisuutta. Se on tällä hetkellä todellinen in-line-mittaustekniikka. Alhaiset kustannukset, korkea tarkkuus, voidaan mitata verkossa erilaisissa kosteus- ja pölyolosuhteissa.

Kun polttokaasu ja palamista tukeva happi saavuttavat perhapen palamisprosessissa tietyn dynaamisen tasapainopisteen, myös hiilimonoksidipitoisuus muuttuu happimäärän vähäisen muutoksen myötä. Happipitoisuuden muutostrendi ja muutos hiilimonoksidin trendi muodostavat saman päällekkäisen trendin.

Nernst O₂/CO-anturin mittausperiaate

Nernst O₂/CO-sondissa on kaksi elektrodia, jotka tunnistavat sekä happisignaalin että palamissignaalin samanaikaisesti. Koska epätäydellisen palamisen savukaasu sisältää hiilimonoksidia (CO), palavia aineita ja vetyä (H₂).

Zirkoniumoksidianturin tai happianturin happikenno käyttää happipotentiaalia, joka syntyy eri happipitoisuuksista zirkoniumoksidin sisä- ja ulkopuolella korkeassa lämpötilassa (yli 650°C) mitattavan osan happipitoisuuden. osa mittapäästä on valmistettu ruostumattomasta teräksestä tai seosteräskuoresta, joka koostuu seosteräslämmittimestä, zirkoniumputkesta, termoparista, johdosta, liitäntälevystä ja kotelosta, katso kaavio. Anturin zirkoniumputki on kaasueristetty zirkoniumputken sisä- ja ulkopuolelta vastaavan tiivistyslaitteen läpi.

Kun zirkoniumoksidianturin pään lämpötila saavuttaa 650°C tai korkeamman lämmittimen tai ulkolämpötilan kautta, eri happipitoisuudet sisä- ja ulkosivuilla synnyttävät vastaavan sähkömotorisen voiman zirkoniumoksidin pintaan. Sähköpotentiaali voidaan mitata. vastaavalla johtolangalla ja osan lämpötila-arvo voidaan mitata vastaavalla termoparilla.

Kun happipitoisuus zirkoniumoksidiputken sisällä ja ulkopuolella tiedetään, voidaan vastaava happipotentiaali laskea zirkoniumoksidipotentiaalin laskentakaavan mukaan.

Kaava on seuraava:

E (millivolttia) =4F(RT)lokie 

Missä E on happipotentiaali, R on kaasuvakio, T on absoluuttinen lämpötila-arvo, PO₂SISÄLLÄ on zirkoniumoksidiputken sisällä olevan hapen painearvo ja PO₂OUTSIDE on hapen painearvo zirkoniumoksidiputken ulkopuolella. Kaavan mukaan, kun happipitoisuus zirkoniumoksidiputken sisällä ja ulkopuolella on erilainen, syntyy vastaava happipotentiaali. Laskentakaavasta voidaan tietää, että kun happipitoisuus zirkoniaputken sisällä ja ulkopuolella on sama, happipotentiaalin tulee olla 0 millivolttia (mV).

Jos vakioilmakehän paine on yksi ilmakehä ja ilman happipitoisuus on 21 %, kaava voidaan yksinkertaistaa seuraavasti:

()

Kun happipotentiaali mitataan mittalaitteella ja happipitoisuus zirkoniumoksidiputken sisällä tai ulkopuolella tiedetään, saadaan mitatun osan happipitoisuus vastaavan kaavan mukaan.

Laskentakaava on seuraava: (Tällä hetkellä zirkoniumoksidiosan lämpötilan on oltava yli 650 °C)

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

Ominainen käyrä

Kun mitattu kaasu sisältää O₂ja CO samanaikaisesti, johtuen anturin korkeasta lämpötilasta ja anturin platinaelektrodialueen katalyyttisestä vaikutuksesta, O₂ja CO reagoi ja saavuttaa termodynaamisen tasapainotilan, PO₂mitatulla puolella on muuttunut niin, että hapen osapaine tasapainotilassa on P'O₂.

Tämä johtuu siitä, että sen jälkeen, kun anturi on aktivoitu korkeassa lämpötilassa, O₂ja CO-reaktio, joka pyrkii tasapainottamaan, on rinnakkainen O-prosessin kanssa₂pitoisuuden diffuusio. Kun reaktio saavuttaa tasapainon, O:n diffuusio₂konsentraatio pyrkii myös stabiloitumaan, joten mitattu hapen osapaine tasapainotilassa on P'O₂.

Seuraavat reaktiot tapahtuvat ZrO:n negatiivisella alueella₂akku:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

Kun reaktio saavuttaa tasapainon, O₂pitoisuuden muutokset, PO₂pienennetään P'O:ksi₂ja kaasumaisten happimolekyylien ja O₂matriisissa on:

Negatiivinen elektrodi:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Positiivinen elektrodi:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Akun pitoisuuden eroprosessi on:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Kun anturin sähkömotorista voimaa verrataan hapetus-pelkistyskaasun moolien määrään, käyrä on titrauskäyrän kaltainen ominaiskäyrä.

Tämän ominaiskäyrän muoto tietyssä lämpötilassa, paineessa ja virtausnopeudessa, samalla anturilla on täsmälleen sama ominaiskäyrä samanlaiselle kaasujärjestelmälle.

Siksi ilmakehän paineessa ja mitatun kaasun luonnollisessa virtauksessa vertaillaan O:n sähkömoottorivoimaa ja moolimäärää.₂-CO-järjestelmä zirkoniumoksidisensorilla on λ (λ=no2 /nco tai tilavuusprosentti λ=O₂ × V %/OCO × V %) ominaiskäyrä.

Kun Pt-Al₂O₃katalysaattori katalysoidaan 600 °C:ssa, aerobisessa järjestelmässä oleva CO voidaan muuttaa kokonaan CO:ksi₂, joten mitattu kaasu sisältää vain happea katalyyttisen palamisen jälkeen.

Tällä hetkellä zirkonianturi mittaa tarkan happipitoisuuden. Mitatun kaasun suhteen katalyyttisen palamisen vaikutuksesta johtuen mitatun kaasun CO-pitoisuus voidaan mitata. Reaktiokaavan ja mitatun kaasun katalyyttisen palamisen edeltävän ja katalyyttisen palamisen jälkeen olevan määrän välinen suhde on seuraava:

Oletetaan, että mitatun kaasun hiilimonoksidipitoisuus ennen katalyysiä on (CO), happipitoisuus on A1 ja happipitoisuus mitatussa kaasussa katalyysin jälkeen on A, niin:

Ennen polttamista:(CO) A1

Polttamisen jälkeen:O A

Sitten:A=A1 – (CO)/2

Ja:λ =A1 /(CO)

Niin:A = λ ×(CO)-(CO)/2

Tulos:(CO)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0,5)

O:n rakenneperiaate₂/CO-anturi

O₂/CO-anturi on tehnyt vastaavat muutokset alkuperäisen anturin perusteella toteuttaakseen uuden palamisen ohjaustoiminnon. Sen lisäksi, että se havaitsee happipitoisuuden palamisprosessin aikana, se pystyy havaitsemaan myös epätäydellisesti palavat palavat aineet (CO/H).₂), koska hiilimonoksidi (CO) ja vety (H₂) esiintyvät rinnakkain epätäydellisen palamisen savukaasuissa.

Anturi on peruselementti, joka käyttää sähkökemiallista periaatetta zirkoniumoksidin kuumentamisen jälkeen mittauksen toteuttamiseen.

A. O₂elektrodi (platina)

B. COe-elektrodi (platina/jalometalli)

C. Ohjauselektrodi (platina)

Anturin ydinkomponentti on zirkoniumoksidikomposiittilevy, joka on hitsattu korundiputkeen tiiviiksi putkeksi ja altistuu polttojärjestelmän savukaasukanavalle. Sisäänrakennettujen elektrodien käyttö voi tehokkaasti estää korroosiokomponentteja vahingoittamasta elektrodeja ja pidentää käyttöikää.

COe-elektrodin ja O:n toiminnot₂elektrodit ovat samat, mutta ero näiden kahden elektrodin välillä on raaka-aineiden sähkökemialliset ja katalyyttiset ominaisuudet, joten savukaasussa olevat palavat komponentit, kuten CO ja H₂voidaan tunnistaa ja havaita. Täydellisen palamisen tilassa "Nernst"-jännite UO₂muodostuu myös COe-elektrodille, ja näillä kahdella elektrodilla on samat käyrän ominaisuudet. Kun havaitaan epätäydellistä palamista tai palavia komponentteja, ei-"Nernst"-jännite UCOe muodostuu myös COe-elektrodille, mutta kahden elektrodin ominaiskäyrät liikkuvat erikseen. (Katso molempien antureiden tyypilliset kaaviot)

Jännitesignaali UCO/H₂Kokonaisanturin jännitesignaali on COe-elektrodin mittaama. Tämä signaali sisältää seuraavat kaksi signaalia:

UCO/H₂(kokonaisanturi) = UO₂(happipitoisuus) + UCO₂/H₂(palavat komponentit)

Jos happipitoisuus mitataan O₂elektrodi vähennetään kokonaisanturin signaalista, johtopäätös on:

UCOe (palava komponentti) = UCO/H₂(koko anturi)-UO₂(happipitoisuus)

Yllä olevaa kaavaa voidaan käyttää palavan komponentin COe laskemiseen ppm:nä mitattuna. Anturin anturi on tyypillinen jännitesignaalin ominaisuus. Kaaviossa näkyy tyypillinen COe-pitoisuuden käyrä (katkoviiva), kun happipitoisuus laskee asteittain.

Kun palaminen tulee alueelle, jossa ei ole ilmaa, niin sanotussa "päästöreunan" kohdassa, kun riittämätön ilma aiheuttaa epätäydellistä palamista, vastaava COe-pitoisuus nousee merkittävästi.

Saadut signaalin ominaisuudet esitetään mittapään käyräkaaviossa.

UO₂(jatkuva viiva) ja UCO/H₂(pisteviiva).

Kun ilmaa on ylimäärä ja palaminen on täysin vapaa COe-komponenteista, anturin signaali UO₂ja UCO/H₂ovat samat, ja "Nernst"-periaatteen mukaisesti näytetään savukaasukanavan senhetkinen happipitoisuus.

Kun lähestytään "purkausreunaa", anturin kokonaisjännitesignaali UCO/H₂COe-elektrodin arvo kasvaa suhteettoman nopeasti ei-Nernst-COe-lisäsignaalin vuoksi. Anturin jännitesignaalin ominaisuudet: UO₂ja UCO/H₂suhteessa savukaasukanavan happipitoisuuteen, tässä esitetään myös palavan komponentin COe tyypilliset ominaisuudet.

Antureiden UCO/H jännitesignaalien lisäksi₂ja UO₂, suhteellisen dynaamiset anturisignaalit dU O₂/dt ja dUCO/H₂/dt ja erityisesti COe-elektrodin vaihtelusignaalialuetta voidaan käyttää palamisen "emission reunan" lukitsemiseen.

(Katso ”Epätäydellinen palaminen: COe-elektrodin UCO/H jännitteen vaihtelualue₂")

Tekniset ominaisuudet

•Kahden mittapään tulotoiminto: Yksi analysaattori voidaan varustaa kahdella anturilla, mikä säästää käyttökustannuksia ja parantaa mittauksen luotettavuutta.

•Useita lähtötoimintoja: Analysaattorissa on kaksi 4-20 mA virran signaalilähtöä ja tietokone-tietokone-kommunikaatioliitäntä RS232 tai verkkoliitäntä RS485. Yksi happisignaalin ulostulokanava, toinen CO-signaalin ulostulokanava.

•Mittausalue: Hapen mittausalue on 10^-30100 % happipitoisuuteen, ja hiilimonoksidin mittausalue on 0-2000 ppm.

•Hälytysasetus:Analysaattorissa on 1 yleinen hälytyslähtö ja 3 ohjelmoitavaa hälytyslähtöä.

• Automaattinen kalibrointi:Analysaattori seuraa automaattisesti erilaisia ​​toiminnallisia järjestelmiä ja kalibroi automaattisesti varmistaakseen analysaattorin tarkkuuden mittauksen aikana.

•Älykäs järjestelmä:Analysaattori voi suorittaa eri asetusten toimintoja ennalta määritettyjen asetusten mukaisesti.

•Näytön lähtötoiminto:Analysaattorilla on vahva toiminto erilaisten parametrien näyttämiseksi ja eri parametrien vahva lähtö- ja ohjaustoiminto.

•Turvatoiminto:Kun uuni on poissa käytöstä, käyttäjä voi ohjata anturin lämmittimen sammuttamista turvallisuuden varmistamiseksi käytön aikana.

•Asennus on yksinkertaista ja helppoa:analysaattorin asennus on hyvin yksinkertaista ja zirkoniumoksidianturin kanssa on erityinen kaapeli.

Tekniset tiedot

Tulot

• Yksi tai kaksi zirkonia-anturia tai yksi zirkonia-anturi + CO-anturi

• Hormi- tai varalämpömittari tyyppi K, R, J, S

• Painekaasun tyhjennyssignaalin tulo

• Kahden eri polttoaineen valinta

• Räjähdyssuojattu turvallisen toiminnan ohjaus (koskee vain lämmitettyä anturia)

Lähdöt

Kaksi lineaarista 4～20mA DC signaalilähtöä (maksimikuorma 1000Ω)

• Ensimmäinen tehoalue (valinnainen)

Lineaarinen teho 0-100% happipitoisuus

Logaritminen lähtö 0,1～20 % happipitoisuus

Mikrohapen ulostulo 10^-3910:een^-1happipitoisuus

• Toinen lähtöalue (voidaan valita seuraavista)

Hiilimonoksidipitoisuus (CO) PPM-arvo

Hiilidioksidi (CO₂)%

Palavan kaasun mittaus PPM-arvo

Polttotehokkuus

Log happiarvo

Anoksinen palamisarvo

Savupiipun lämpötila

Toissijaisten parametrien näyttö

• Hiilimonoksidihiili (CO) PPM

• Palavan kaasun palamistehokkuus

• Anturin lähtöjännite

• Anturin lämpötila

• Ympäristön lämpötila

• Vuosi kuukauden päivä

• Ympäristön kosteus

• Savun lämpötila

• Anturin impedanssi

• Hypoksiaindeksi

• Käyttö- ja huoltoaika

Tietokone/tulostin viestintä

Analysaattorissa on RS232- tai RS485-sarjalähtöportti, joka voidaan liittää suoraan tietokonepäätteeseen tai tulostimeen, ja mittapää ja instrumentti voidaan diagnosoida tietokoneen kautta.

Pölynpuhdistus ja vakiokaasukalibrointi

Analysaattorissa on 1 kanava pölynpoistoon ja 1 kanava vakiokaasukalibrointiin tai 2 kanavaa vakiokaasukalibroinnin lähtöreleille sekä magneettiventtiilikytkin, jota voidaan käyttää automaattisesti tai manuaalisesti.

TarkkuusP

± 1 % todellisesta happilukemasta toistettavuuden ollessa 0,5 %. Esimerkiksi 2 % happipitoisuudella tarkkuus olisi ±0,02 % happea.

HälytyksetP

Analysaattorissa on 4 yleishälytystä 14 eri toiminnolla ja 3 ohjelmoitavaa hälytystä. Sitä voidaan käyttää varoitussignaaleihin, kuten korkean ja alhaisen happipitoisuuden, korkean ja alhaisen CO:n sekä anturin virheiden ja mittausvirheiden varalta.

NäyttöalueP

Näytä automaattisesti 10^-30～100 % O2-happipitoisuus ja 0ppm～2000ppm CO-hiilimonoksidipitoisuus.

VertailukaasuP

Ilmansyöttö mikromoottorivärähtelypumpulla.

Tehovaatimukset

85 VAC - 264 VAC 3A

Käyttölämpötila

Käyttölämpötila -25°C - 55°C

Suhteellinen kosteus 5% - 95% (ei tiivistyvä)

Suojausaste

IP65

IP54 sisäisellä vertailuilmapumpulla

Mitat ja paino

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