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摘要：本文主要介绍氧化锆探头的设备及测量原理，并对探头的安装的选型、现场安装、现场调试及其注意事项进行了总结。
关键词：氧化锆探头；原理；安装；调试
一.氧化锆探头的工作原理
氧化锆氧量传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量大型超临界锅炉炉膛尾部烟气中的氧含量。它是目前大量使用的锅炉含氧量测量设备，结构简单响应迅速、测量准确等优点。
氧化锆探头是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的，在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧浓度时，二氧化锆陶瓷内部发生氧离子的迁移，通过二氧化锆两侧的引出电极，可测到稳定的毫伏级信号，我们称之为氧电势。传感器装置由金属外壳、测量电池、加热器、热电偶、过滤元件以及电缆接线端子等组成。测量电池本体分为3层：铂（电极）─氧化锆（电解质）─铂（电极）。铂电极是多孔性的。烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入测量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气（含氧20.60%）。
两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势（两侧的氧濃度差愈大 电势信号愈大）。毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4-20mA标准电流。此电流由氧分析仪接线端子输出。工程实际应用中，将氧化锆的一侧通入已知氧浓度的气体，我们称之为参比气，如空气、标准气体等，另一侧则是被测气体，就是我们要检测的炉膛烟气。氧化锆探头输出的信号就是氧电势信号。
二.氧化锆氧化锆探头的安装
安装的质量是保证氧化锆探头可靠运行的关键，具体安装位置应满足如下要求：（1）选择的测点位置要能准确反映炉膛烟气，以保证传感器输出信号的真实性，尽量避开回风、死角等区域；（2）测点不可太靠喷燃器区域，该区域炉膛烟气剧烈反应，传感器检测值会剧烈波动；（3）避免安装在可能碰撞的位置，以免碰撞损坏探头，保证传感器的安全。
探头的安装应采用水平方式，探头前端略向下倾斜。按照工艺要求，进行初步固定，连接外部接线和管路。最终的安装固定需要在调试时，系统通电加热探头以后，旋转采样管方向，使用万用表观察输出电势的波动情况来确定最终固定位置。传感器安装所用接头必须采用厂家专供法兰接头，以确保密封，避免处法兰接头处漏气影响测量精度或造成信号波动。
氧探头的标气口一般检测的时候封闭，只是在标定气体的时候使用；吹扫气口连接气泵或者压缩空气管路，吹扫口进气一般用一个电磁阀等阀门控制，一定周期开启一次，通入气体吹扫采样管，探头正常检测时阀门关闭，不能有其他气体进入采样管。在此特别说明一点，使用厂方的压缩空气吹扫探头必须保证压缩空气中不含有水份，即对所采用的压缩空气必须进行气水分离处理。
氧化锆探头的信号电缆应当采用屏蔽电缆，降低干扰的影响，由于电缆进线空间、接线盒比较紧凑，加热电源电缆最好选用单独一根电缆；也可以与信号电缆采用同一根多芯电缆，但必须采用屏蔽电缆。
三.氧化锆探头的使用和维护
高温烟气型氧化锆探头测量电池的工作温度一般高于650℃，为了保持工作温度恒定，用一支K型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。所以氧化锆探头需要自带加热装置，才能保证温度不低于700℃，从而得到恒定的电位信号。只有在氧化锆探头达到工作温度是，其输出信号才能真实反映气体的氧含量，冷态下输出的是随机信号，不代表任何意义。
新装的氧化锆探头必须进行校正，不进行此项工作氧分析仪检测的氧浓度可能会与实际浓度产生偏差，从而影响生产。
氧化锆探头直接测量输出的是被测烟气的浓度与标准空气差电势数值，我们称为氧电势，该电势数值在零点（即空气测量）时不同的探头起始输出电势就存在偏差，而输出电势经过模型转换输出氧浓度时也可能存在误差，因此在氧分析仪中对探头信号进行标定修正就是很必要的工作，否则显示氧浓度与实际被测烟气的氧浓度就会存在较大偏差。具体的修正一般通过标准气体标定进行，方法是将计量核定确认的标准气体通过标气口通入探头，测量此时输出氧电势及仪表显示氧浓度，仪表显示氧浓度应该与标准气体浓度相同，存在偏差则修正仪表线性参数；计量标准要求最少使用三种不同浓度的标准气体进行标定。
由于氧化锆探头是长期在线检测测量的器件，大型锅炉燃烧过程中产生的粉尘会堵塞导气采样管道，造成测量的烟气数值失真甚至无法测量烟气，使用过程中必须定期对采样管中的积尘进行吹扫，吹扫时间及方法要严格按照厂家要求进行。吹扫视还应该注意一下问题：由于在吹扫的过程中，氧化锆探头的氧电势会下降，最低有可能会降到1mv左右，这时检测的氧电势不代表炉内的烟气；在分析氧化锆探头的好坏时应将其视为一个单独部件，在检测氧化锆探头的氧电势时应把与氧化锆探头连接的所有导线断开，通过检测氧电势，与正常使用时的数值相比较进行判断；吹扫空气的流量要保证能够去除积灰，吹扫过程中可注意氧化锆探头的氧电势输出值，如果氧电势值始终没有下降，表明空气流量太小，积尘没有清理，应予以调节或者检查吹扫管道，可能吹扫管道已经堵死；吹扫口的通道是与炉内直接相通的，每次在吹扫完毕后，应关闭阀门堵死吹扫孔，防止因炉内负压空气进入，影响氧化锆探头的检测。
关键词：氧化锆探头；原理；安装；调试
一.氧化锆探头的工作原理
氧化锆氧量传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量大型超临界锅炉炉膛尾部烟气中的氧含量。它是目前大量使用的锅炉含氧量测量设备，结构简单响应迅速、测量准确等优点。
氧化锆探头是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的，在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧浓度时，二氧化锆陶瓷内部发生氧离子的迁移，通过二氧化锆两侧的引出电极，可测到稳定的毫伏级信号，我们称之为氧电势。传感器装置由金属外壳、测量电池、加热器、热电偶、过滤元件以及电缆接线端子等组成。测量电池本体分为3层：铂（电极）─氧化锆（电解质）─铂（电极）。铂电极是多孔性的。烟道气体通过过滤器或校验气体通过传导管进入测量电池被测气体一侧，而另一侧为参比空气（含氧20.60%）。
两种含氧浓度不同的气体作用在测量电池，便产生一个以对数为规律的电势（两侧的氧濃度差愈大 电势信号愈大）。毫伏信号经氧分析仪转换成0—10mA或4-20mA标准电流。此电流由氧分析仪接线端子输出。工程实际应用中，将氧化锆的一侧通入已知氧浓度的气体，我们称之为参比气，如空气、标准气体等，另一侧则是被测气体，就是我们要检测的炉膛烟气。氧化锆探头输出的信号就是氧电势信号。
二.氧化锆氧化锆探头的安装
安装的质量是保证氧化锆探头可靠运行的关键，具体安装位置应满足如下要求：（1）选择的测点位置要能准确反映炉膛烟气，以保证传感器输出信号的真实性，尽量避开回风、死角等区域；（2）测点不可太靠喷燃器区域，该区域炉膛烟气剧烈反应，传感器检测值会剧烈波动；（3）避免安装在可能碰撞的位置，以免碰撞损坏探头，保证传感器的安全。
探头的安装应采用水平方式，探头前端略向下倾斜。按照工艺要求，进行初步固定，连接外部接线和管路。最终的安装固定需要在调试时，系统通电加热探头以后，旋转采样管方向，使用万用表观察输出电势的波动情况来确定最终固定位置。传感器安装所用接头必须采用厂家专供法兰接头，以确保密封，避免处法兰接头处漏气影响测量精度或造成信号波动。
氧探头的标气口一般检测的时候封闭，只是在标定气体的时候使用；吹扫气口连接气泵或者压缩空气管路，吹扫口进气一般用一个电磁阀等阀门控制，一定周期开启一次，通入气体吹扫采样管，探头正常检测时阀门关闭，不能有其他气体进入采样管。在此特别说明一点，使用厂方的压缩空气吹扫探头必须保证压缩空气中不含有水份，即对所采用的压缩空气必须进行气水分离处理。
氧化锆探头的信号电缆应当采用屏蔽电缆，降低干扰的影响，由于电缆进线空间、接线盒比较紧凑，加热电源电缆最好选用单独一根电缆；也可以与信号电缆采用同一根多芯电缆，但必须采用屏蔽电缆。
三.氧化锆探头的使用和维护
高温烟气型氧化锆探头测量电池的工作温度一般高于650℃，为了保持工作温度恒定，用一支K型热电偶测量电池的工作温度，经氧分析仪内的温度控制器调节加热器的加热电压。所以氧化锆探头需要自带加热装置，才能保证温度不低于700℃，从而得到恒定的电位信号。只有在氧化锆探头达到工作温度是，其输出信号才能真实反映气体的氧含量，冷态下输出的是随机信号，不代表任何意义。
新装的氧化锆探头必须进行校正，不进行此项工作氧分析仪检测的氧浓度可能会与实际浓度产生偏差，从而影响生产。
氧化锆探头直接测量输出的是被测烟气的浓度与标准空气差电势数值，我们称为氧电势，该电势数值在零点（即空气测量）时不同的探头起始输出电势就存在偏差，而输出电势经过模型转换输出氧浓度时也可能存在误差，因此在氧分析仪中对探头信号进行标定修正就是很必要的工作，否则显示氧浓度与实际被测烟气的氧浓度就会存在较大偏差。具体的修正一般通过标准气体标定进行，方法是将计量核定确认的标准气体通过标气口通入探头，测量此时输出氧电势及仪表显示氧浓度，仪表显示氧浓度应该与标准气体浓度相同，存在偏差则修正仪表线性参数；计量标准要求最少使用三种不同浓度的标准气体进行标定。
由于氧化锆探头是长期在线检测测量的器件，大型锅炉燃烧过程中产生的粉尘会堵塞导气采样管道，造成测量的烟气数值失真甚至无法测量烟气，使用过程中必须定期对采样管中的积尘进行吹扫，吹扫时间及方法要严格按照厂家要求进行。吹扫视还应该注意一下问题：由于在吹扫的过程中，氧化锆探头的氧电势会下降，最低有可能会降到1mv左右，这时检测的氧电势不代表炉内的烟气；在分析氧化锆探头的好坏时应将其视为一个单独部件，在检测氧化锆探头的氧电势时应把与氧化锆探头连接的所有导线断开，通过检测氧电势，与正常使用时的数值相比较进行判断；吹扫空气的流量要保证能够去除积灰，吹扫过程中可注意氧化锆探头的氧电势输出值，如果氧电势值始终没有下降，表明空气流量太小，积尘没有清理，应予以调节或者检查吹扫管道，可能吹扫管道已经堵死；吹扫口的通道是与炉内直接相通的，每次在吹扫完毕后，应关闭阀门堵死吹扫孔，防止因炉内负压空气进入，影响氧化锆探头的检测。