Dvojzložkový analyzátor obsahu kyslíka a horľavých plynov Nernst N2032-O2/CO

Rozsah použitia

Nernst N2032-O₂/CO obsah kyslíka a horľavý plyndvojzložkový analyzátorje komplexný analyzátor, ktorý dokáže súčasne zistiť obsah kyslíka, oxid uhoľnatý a účinnosť spaľovania v procese spaľovania. Dokáže monitorovať obsah kyslíka a oxidu uhoľnatého v spalinách počas alebo po spaľovaní kotlov, pecí a pecí.

Analyzátor sa spája s Nernstom O₂Sonda /CO môže merať percento obsahu kyslíka O₂% v dymovode a peci, hodnota PPM oxidu uhoľnatého CO, hodnota 12 horľavých plynov a účinnosť spaľovania spaľovacej pece v reálnom čase.

Vlastnosti aplikácie

Po použití Nernst N2032-O₂/CO obsah kyslíka a horľavý plyndvojzložkový analyzátor, používatelia môžu ušetriť veľa energie a kontrolovať emisie výfukových plynov.

Nernst N2032-O₂/CO obsah kyslíka a horľavý plyndvojzložkový analyzátorje unikátna technológia, ktorá využíva dvojhlavovú štruktúru zirkónia vyvinutú po desiatich rokoch výskumu a dokáže súčasne merať obsah kyslíka a oxidu uhoľnatého. V súčasnosti je to skutočná in-line meracia technológia. Nízke náklady, vysoká presnosť, môže byť meraná online pri rôznych podmienkach vysokej vlhkosti a vysokej prašnosti.

V procese spaľovania peroxygénu, keď palivový plyn a kyslík podporujúci horenie dosiahnu určitý bod dynamickej rovnováhy, zmení sa s miernou zmenou množstva kyslíka aj obsah oxidu uhoľnatého. Trend zmeny obsahu kyslíka a zmeny trend oxidu uhoľnatého tvorí rovnaký superponovaný trend.

Nernst O₂Princíp merania /CO sondou

Nernst O₂Sonda /CO má duálne elektródy, ktoré dokážu detekovať signál kyslíka aj signál horľaviny súčasne. Pretože spaliny nedokonalého spaľovania obsahujú oxid uhoľnatý (CO), horľaviny a vodík (H₂).

Kyslíkový článok zirkónovej sondy alebo kyslíkového senzora využíva kyslíkový potenciál generovaný rôznymi koncentráciami kyslíka na vnútornej a vonkajšej strane zirkónu pri vysokej teplote (vyššej ako 650 °C) na meranie obsahu kyslíka v meranej časti. časť sondy je vyrobená z plášťa z nehrdzavejúcej ocele alebo plášťa z legovanej ocele, ktorý sa skladá z ohrievača z legovanej ocele, zirkónovej trubice, termočlánku, drôtu, svorkovnice a skrinky, pozri schematický diagram. Zirkónová trubica sondy je plynom izolovaná od vnútornú a vonkajšiu stranu zirkónovej trubice cez zodpovedajúce tesniace zariadenie.

Keď teplota hlavice zirkónovej sondy dosiahne 650 °C alebo vyššiu cez ohrievač alebo vonkajšiu teplotu, rôzne koncentrácie kyslíka na vnútornej a vonkajšej strane vytvoria zodpovedajúcu elektromotorickú silu na povrchu zirkónu. Elektrický potenciál je možné merať zodpovedajúcim vodičom a hodnota teploty dielu môže byť meraná zodpovedajúcim termočlánkom.

Keď je známa koncentrácia kyslíka vo vnútri a mimo zirkónovej trubice, zodpovedajúci potenciál kyslíka sa môže vypočítať podľa vzorca na výpočet potenciálu zirkónu.

Vzorec je nasledovný:

E (milivolty) =4F(RT)loge 

Kde E je kyslíkový potenciál, R je plynová konštanta, T je absolútna hodnota teploty, PO₂VNÚTRI je hodnota tlaku kyslíka vo vnútri zirkónovej trubice a PO₂OUTSIDE je hodnota tlaku kyslíka mimo zirkónovej trubice. Podľa vzorca, keď je koncentrácia kyslíka vo vnútri a mimo zirkónovej trubice odlišná, vytvorí sa zodpovedajúci potenciál kyslíka. Z výpočtového vzorca je možné zistiť, že koncentrácia kyslíka vo vnútri a mimo zirkónovej trubice je rovnaká, potenciál kyslíka by mal byť 0 milivoltov (mV).

Ak je štandardný atmosférický tlak jedna atmosféra a koncentrácia kyslíka vo vzduchu je 21 %, vzorec možno zjednodušiť na:

()

Keď je kyslíkový potenciál meraný meracím prístrojom a je známa koncentrácia kyslíka vo vnútri alebo mimo zirkónovej trubice, obsah kyslíka v meranej časti možno získať podľa zodpovedajúceho vzorca.

Vzorec výpočtu je nasledovný: (Teraz musí byť teplota v časti so zirkónom vyššia ako 650 °C)

(%O₂) MIMO (ATM) = 0,21 EXPT(-46,421E)

Charakteristická krivka

Keď meraný plyn obsahuje O₂a CO súčasne, v dôsledku vysokej teploty snímača a katalytického účinku oblasti platinovej elektródy snímača, O₂a CO bude reagovať a dosiahne termodynamický rovnovážny stav, PO₂na meranej strane sa zmenil tak, že parciálny tlak kyslíka v rovnováhe je P'O₂.

Je to preto, že po aktivácii snímača pri vysokej teplote proces O₂a reakcia CO s tendenciou k rovnováhe je paralelná s procesom O₂koncentračná difúzia. Keď sa reakcia dostane do rovnováhy, difúzia O₂koncentrácia má tiež tendenciu sa stabilizovať, takže nameraný parciálny tlak kyslíka v rovnováhe je P'O₂.

Nasledujúce reakcie sa vyskytujú v negatívnej oblasti ZrO₂batéria:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

Keď reakcia dosiahne rovnováhu, O₂zmeny koncentrácie, PO₂sa redukuje na P'O₂a premenu molekúl plynného kyslíka a O₂v matici je:

Záporná elektróda:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Pozitívna elektróda:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Proces rozdielu koncentrácie batérie je:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Keď sa elektromotorická sila senzora porovná s počtom mólov oxidačno-redukčného plynu, krivka je charakteristickou krivkou podobnou titračnej krivke.

Tvar tejto charakteristickej krivky pri určitej teplote, tlaku a prietoku, ten istý snímač má presne rovnakú charakteristiku pre rovnaký druh plynového systému.

Preto pri atmosférickom tlaku a meranom plyne v prirodzenom prúdení je porovnanie elektromotorickej sily a počtu mólov O₂-CO systém senzorom zirkónia je λ (λ=no2 /nco alebo objemové percento λ=O₂ × V %/OCO × V %) charakteristická krivka.

Keď Pt-Al₂O₃katalyzátor je katalyzovaný pri 600 °C, CO v aeróbnom systéme sa môže úplne premeniť na CO₂, takže meraný plyn po katalytickom spaľovaní obsahuje iba kyslík.

V tomto čase senzor zirkónia meria presný obsah kyslíka. Vzhľadom na vzťah meraného plynu pri pôsobení katalytického spaľovania je možné merať obsah CO v meranom plyne. Vzťah medzi reakčným vzorcom a množstvom pred a po katalytickom spaľovaní meraného plynu je nasledujúci:

Predpokladajme, že koncentrácia oxidu uhoľnatého v meranom plyne pred katalýzou je (CO), koncentrácia kyslíka je A1 a koncentrácia kyslíka v meranom plyne po katalýze je A, potom:

Pred spálením:(CO) A1

Po spálení:O A

Potom:A=A1 – (CO)/2

A:λ =A1 /(CO)

Takže:A = λ ×(CO)-(CO)/2

Výsledok:(CO)= 2A /(2A-1)    (λ＞0,5)

Princíp štruktúry O₂/CO sonda

O₂Sonda /CO vykonala zodpovedajúce zmeny na základe pôvodnej sondy, aby realizovala novú funkciu riadenia spaľovania. Okrem detekcie obsahu kyslíka počas procesu spaľovania môže sonda detekovať aj neúplne spálené horľaviny (CO/H₂), pretože oxid uhoľnatý (CO) a vodík (H₂) koexistovať v spalinách nedokonalého spaľovania.

Sonda je základným prvkom, ktorý využíva elektrochemický princíp po zahriatí zirkónu na realizáciu merania.

A. O₂elektróda (platina)

B. COe elektróda (platina/vzácny kov)

C. Riadiaca elektróda (platina)

Základným komponentom sondy je zirkónový kompozitný plech navarený na korundovej rúrke, aby vytvoril utesnenú rúrku a vystavený dymovému kanálu spaľovacieho systému. Použitie zabudovaných elektród môže účinne zabrániť poškodeniu elektród a komponentov koróziou. zvýšiť životnosť.

Funkcie COe elektródy a O₂elektródy sú rovnaké, ale rozdiel medzi týmito dvoma elektródami je v elektrochemických a katalytických vlastnostiach surovín, takže horľavé zložky v spalinách ako CO a H₂možno identifikovať a zistiť.V stave úplného spaľovania je napätie „Nernst“ UO₂sa tiež vytvára na COe elektróde a tieto dve elektródy majú rovnaké krivkové charakteristiky. Pri detekcii nedokonalého spaľovania alebo horľavých komponentov sa na elektróde COe vytvorí aj iné ako „Nernstovo“ napätie UCOe, ale charakteristické krivky oboch elektród sa pohybujú oddelene. (Pozri typické grafy pre oba senzory)

Napäťový signál UCO/H₂celkového snímača je napäťový signál meraný COe elektródou. Tento signál obsahuje nasledujúce dva signály:

UCO/H₂(celkový snímač) = UO₂(obsah kyslíka) + UCO₂/H₂(horľavé komponenty)

Ak sa obsah kyslíka meria pomocou O₂elektróda sa odpočíta od signálu celkového snímača, záver je:

UCOe (horľavá zložka) = UCO/H₂(celkový snímač)-UO₂(obsah kyslíka)

Vyššie uvedený vzorec možno použiť na výpočet horľavej zložky COe meranej v ppm. Senzor sondy je typická charakteristika napäťového signálu. Graf ukazuje typickú krivku (prerušovaná čiara) koncentrácie COe, keď obsah kyslíka postupne klesá.

Keď sa spaľovanie dostane do oblasti bez vzduchu, v takzvanom bode „emisnej hrany“, keď nedostatok vzduchu spôsobí nedokonalé spaľovanie, zodpovedajúca koncentrácia COe sa výrazne zvýši.

Získané charakteristiky signálu sú znázornené v diagrame krivky sondy.

UO₂(súvislá čiara) a UCO/H₂(bodkovaná čiara).

Keď je vzduchu prebytok a spaľovanie je úplne bez zložiek COe, senzor signalizuje UO₂a UCO/H₂sú rovnaké a podľa „Nernst“ princípu sa zobrazuje aktuálny obsah kyslíka v spalinovom kanáli.

Pri približovaní sa k „výbojovej hrane“ celkový signál napätia snímača UCO/H₂Počet elektród COe sa zvyšuje neúmernou rýchlosťou v dôsledku dodatočného signálu COe, ktorý nie je Nernst. Pre charakteristiky napäťového signálu snímača: UO₂a UCO/H₂vzhľadom na obsah kyslíka v spalinovom kanáli sú tu zobrazené aj typické charakteristiky horľavej zložky COe.

Okrem napäťových signálov snímačov UCO/H₂a UO₂, relatívne dynamický snímač signalizuje dU O₂/dt a dUCO/H₂/dt a najmä rozsah signálu kolísania COe elektródy je možné použiť na uzamknutie „emisnej hrany“ spaľovania.

(Pozri „Nedokonalé spaľovanie: rozsah kolísania napätia COe elektródy UCO/H₂“)

Technické vlastnosti

•Funkcia vstupu dvojitej sondy: Jeden analyzátor môže byť vybavený dvoma sondami, čo môže ušetriť náklady na používanie a zlepšiť spoľahlivosť merania.

•Funkcia viacerých výstupov: Analyzátor má dva výstupy prúdového signálu 4-20mA a komunikačné rozhranie počítač-počítač RS232 alebo sieťové rozhranie RS485. Jeden kanál výstupu signálu kyslíka, druhý kanál výstupu signálu CO.

•Rozsah merania: Rozsah merania kyslíka je 10^-30do 100% obsahu kyslíka a rozsah merania oxidu uhoľnatého je 0-2000PPM.

•Nastavenie budíka:Analyzátor má 1 všeobecný alarmový výstup a 3 programovateľné alarmové výstupy.

• Automatická kalibrácia:Analyzátor bude automaticky monitorovať rôzne funkčné systémy a automaticky sa kalibruje, aby sa zabezpečila presnosť analyzátora počas merania.

•Inteligentný systém:Analyzátor môže vykonávať funkcie rôznych nastavení podľa vopred určených nastavení.

•Funkcia výstupu displeja:Analyzátor má silnú funkciu zobrazovania rôznych parametrov a silnú výstupnú a riadiacu funkciu rôznych parametrov.

•Bezpečnostná funkcia:Keď sa pec nepoužíva, používateľ môže ovládať vypnutie ohrievača sondy, aby sa zaistila bezpečnosť počas používania.

•Inštalácia je jednoduchá a nenáročná:Inštalácia analyzátora je veľmi jednoduchá a na spojenie so zirkónovou sondou je potrebný špeciálny kábel.

Špecifikácie

Vstupy

• Jedna alebo dve zirkónové sondy alebo jedna zirkónová sonda + CO senzor

• Teplomer dymovodu alebo náhradný teplomer typu K, R, J, S typ

• Vstup signálu preplachovania tlakovým plynom

• Výber z dvoch rôznych palív

• Bezpečné ovládanie prevádzky odolné voči výbuchu (platí len pre vyhrievanú sondu)

Výstupy

Dva lineárne výstupy jednosmerného signálu 4–20 mA (maximálna záťaž 1000 Ω)

• Prvý výstupný rozsah (voliteľné)

Lineárny výstup 0-1% až 0-100% obsah kyslíka

Logaritmický výstup 0,1 až 20 % obsah kyslíka

Výstup mikrokyslíka 10^-39do 10^-1obsah kyslíka

• Druhý výstupný rozsah (možno vybrať z nasledujúcich)

Obsah oxidu uhoľnatého (CO) Hodnota PPM

Oxid uhličitý (CO₂)%

Meranie horľavých plynov Hodnota PPM

Účinnosť spaľovania

Zaznamenajte hodnotu kyslíka

Hodnota anoxického spaľovania

Teplota dymovodu

Zobrazenie sekundárnych parametrov

• Oxid uhoľnatý uhlík (CO) PPM

• Účinnosť spaľovania horľavých plynov

• Výstupné napätie sondy

• Teplota sondy

• Teplota okolia

• Rok mesiac deň

• Vlhkosť prostredia

• Teplota spalín

• Impedancia sondy

• Index hypoxie

• Čas prevádzky a údržby

Komunikácia medzi počítačom a tlačiarňou

Analyzátor má sériový výstupný port RS232 alebo RS485, ktorý možno priamo pripojiť k počítačovému terminálu alebo tlačiarni a sondu a prístroj je možné diagnostikovať pomocou počítača.

Čistenie od prachu a štandardná kalibrácia plynu

Analyzátor má 1 kanál na odstraňovanie prachu a 1 kanál na štandardnú kalibráciu plynu alebo 2 kanály na výstupné relé štandardnej kalibrácie plynu a spínač solenoidového ventilu, ktorý možno ovládať automaticky alebo manuálne.

PresnosťP

± 1 % skutočnej hodnoty kyslíka s opakovateľnosťou 0,5 %. Napríklad pri 2 % kyslíka by presnosť bola ± 0,02 % kyslíka.

BudíkyP

Analyzátor má 4 všeobecné alarmy so 14 rôznymi funkciami a 3 programovateľné alarmy. Môže sa použiť na varovné signály, ako je vysoký a nízky obsah kyslíka, vysoký a nízky obsah CO a chyby sondy a chyby merania.

Rozsah zobrazeniaP

Automaticky zobraziť 10^-30～100% obsah kyslíka O2 a obsah oxidu uhoľnatého 0ppm～2000ppm CO.

Referenčný plynP

Prívod vzduchu mikromotorovým vibračným čerpadlom.

Power Ruireqements

85VAC až 264VAC 3A

Prevádzková teplota

Prevádzková teplota -25°C až 55°C

Relatívna vlhkosť 5 % až 95 % (bez kondenzácie)

Stupeň ochrany

IP65

IP54 s interným referenčným vzduchovým čerpadlom

Rozmery a hmotnosť

300 mm Š x 180 mm V x 100 mm H 3 kg