Nernst N2032-O2/CO tweecomponentenanalysator voor zuurstofgehalte en brandbaar gas
Toepassingsbereik
De Nernst N2032-O2/CO zuurstofgehalte en brandbaar gastweecomponentenanalysatoris een uitgebreide analysator die tegelijkertijd het zuurstofgehalte, koolmonoxide en verbrandingsefficiëntie in het verbrandingsproces kan detecteren. Het kan het zuurstofgehalte en het koolmonoxidegehalte in het rookgas monitoren tijdens of na de verbranding van ketels, fornuizen en ovens.
De analysator past bij Nernst O2/CO-sonde kan het zuurstofgehaltepercentage O meten2% in het rookkanaal en de oven, de PPM-waarde van koolmonoxide CO, de waarde van 12 brandbare gassen en het verbrandingsrendement van de verbrandingsoven in realtime.
Toepassingskenmerken
Na gebruik van Nernst N2032-O2/CO zuurstofgehalte en brandbaar gastweecomponentenanalysatorkunnen gebruikers veel energie besparen en de uitstoot van uitlaatgassen onder controle houden.
De Nernst N2032-O2/CO zuurstofgehalte en brandbaar gastweecomponentenanalysatoris een unieke technologie die gebruik maakt van de dubbele kopstructuur van zirkoniumoxide, ontwikkeld na tien jaar onderzoek, en die tegelijkertijd het zuurstofgehalte en het koolmonoxidegehalte kan meten. Het is momenteel een echte in-line meettechnologie. Lage kosten, hoge nauwkeurigheid, kan online worden gemeten onder verschillende omstandigheden met veel vocht en veel stof.
In het proces van perzuurstofverbranding, wanneer het brandstofgas en de verbranding ondersteunende zuurstof een bepaald dynamisch evenwichtspunt bereiken, zal het koolmonoxidegehalte ook veranderen met de kleine verandering in de hoeveelheid zuurstof. De veranderingstrend van het zuurstofgehalte en de verandering trend van koolmonoxide vormen dezelfde gesuperponeerde trend.
Nernst O2/CO-sonde meetprincipe
De Nernst O2/CO-sonde heeft dubbele elektroden, die tegelijkertijd zowel het zuurstofsignaal als het brandbare signaal kunnen detecteren. Omdat het rookgas bij onvolledige verbranding koolmonoxide (CO), brandbare stoffen en waterstof (H) bevat2).
De zuurstofcel van de zirkoniumoxide-sonde of zuurstofsensor gebruikt het zuurstofpotentieel dat wordt gegenereerd door de verschillende zuurstofconcentraties aan de binnen- en buitenkant van het zirkoniumoxide bij hoge temperaturen (hoger dan 650 °C) om het zuurstofgehalte van het gemeten onderdeel te meten. Een deel van de sonde is gemaakt van een roestvrijstalen omhulsel of een omhulsel van gelegeerd staal, dat is samengesteld uit een verwarmer van gelegeerd staal, zirkoniumoxidebuis, thermokoppel, draad, klemmenbord en doos, zie het schematische diagram. De zirkoniumoxidebuis van de sonde is gasgeïsoleerd van de binnen- en buitenkant van de zirkoniumoxidebuis door een overeenkomstig afdichtingsapparaat.
Wanneer de temperatuur van de zirkoniumoxide-sondekop via de verwarming of de buitentemperatuur 650°C of hoger bereikt, zullen de verschillende zuurstofconcentraties aan de binnen- en buitenkant een overeenkomstige elektromotorische kracht op het oppervlak van het zirkoniumoxide genereren. Het elektrische potentieel kan worden gemeten door de overeenkomstige geleidingsdraad, en de temperatuurwaarde van het onderdeel kan worden gemeten door het overeenkomstige thermokoppel.
Wanneer de zuurstofconcentratie binnen en buiten de zirkoniumoxidebuis bekend is, kan het overeenkomstige zuurstofpotentieel worden berekend volgens de berekeningsformule voor het zirkoniumoxidepotentiaal.
De formule is als volgt:
E (millivolt) =4Floggene 
Waar E het zuurstofpotentieel is, is R de gasconstante, T is de absolute temperatuurwaarde, PO2BINNEN is de drukwaarde van de zuurstof in de zirkoniumoxidebuis, en PO2BUITEN is de drukwaarde van de zuurstof buiten de zirkoniumoxidebuis. Volgens de formule wordt, wanneer de zuurstofconcentratie binnen en buiten de zirkoniumoxidebuis verschillend is, het overeenkomstige zuurstofpotentieel gegenereerd. Uit de berekeningsformule kan worden afgeleid dat wanneer de Als de zuurstofconcentratie binnen en buiten de zirkoniumoxidebuis hetzelfde is, moet het zuurstofpotentieel 0 millivolt (mV) zijn.
Als de standaard atmosferische druk één atmosfeer is en de zuurstofconcentratie in de lucht 21% is, kan de formule worden vereenvoudigd tot:
Wanneer het zuurstofpotentieel wordt gemeten met een meetinstrument en de zuurstofconcentratie binnen of buiten de zirkoniumoxidebuis bekend is, kan het zuurstofgehalte van het gemeten onderdeel worden verkregen volgens de bijbehorende formule.
De berekeningsformule is als volgt: (Op dit moment moet de temperatuur in het zirkoniumoxidedeel hoger zijn dan 650°C)
(%O2) BUITEN (ATM) = 0,21 EXPT
Karakteristieke curve
Wanneer het gemeten gas O bevat2en CO tegelijkertijd, vanwege de hoge temperatuur van de sensor en het katalytische effect van het platina-elektrodegebied van de sensor, O2en CO zal reageren en een thermodynamische evenwichtstoestand bereiken, de PO2aan de gemeten zijde is veranderd zodat de partiële zuurstofdruk bij evenwicht P'O is2.
Dit komt omdat nadat de sensor bij hoge temperatuur is geactiveerd, het proces van O2en CO-reactie die de neiging heeft om in evenwicht te komen, loopt parallel met het proces van O2concentratie diffusie. Wanneer de reactie een evenwicht bereikt, vindt de diffusie van O2De concentratie neigt ook te stabiliseren, zodat de gemeten partiële zuurstofdruk bij evenwicht P'O is2.
De volgende reacties vinden plaats in het negatieve gebied van de ZrO2batterij:
1/2 O2(PO2)+CO →CO2
Wanneer de reactie een evenwicht bereikt, wordt de O2concentratieveranderingen, PO2wordt teruggebracht tot P'O2, en de omzetting van gasvormige zuurstofmoleculen en O2in de matrix staat:
Negatieve elektrode:O2 → 1/2 O2(P'O2)+2e
Positieve elektrode:1/2 O2(PO2)+2e → O2
Het proces van het batterijconcentratieverschil is:1/2 O2 (PO2) → 1/2 O2(P'O2)
Wanneer de elektromotorische kracht van de sensor wordt vergeleken met het aantal mol oxidatie-reductiegas, is de curve een karakteristieke curve die lijkt op een titratiecurve.
De vorm van deze karakteristiek heeft bij een bepaalde temperatuur, druk en debiet dezelfde sensor exact dezelfde karakteristiek voor hetzelfde soort gassysteem.
Daarom, onder atmosferische druk en het gemeten gas in natuurlijke stroom, is de vergelijking van de elektromotorische kracht en het aantal mol van de O2-CO-systeem door de zirkonia-sensor is een λ (λ=no2 /nco of volumepercentage λ=O2 × V %/OCO × V %) karakteristieke curve.
Toen de Pt-Al2O3katalysator wordt gekatalyseerd bij 600°C, de CO in het aerobe systeem kan volledig worden omgezet in CO2, dus het gemeten gas bevat na katalytische verbranding alleen zuurstof.
Op dit moment meet de zirkonia-sensor het nauwkeurige zuurstofgehalte. Door de relatie van het gemeten gas onder invloed van katalytische verbranding kan het CO-gehalte in het gemeten gas worden gemeten. De relatie tussen de reactieformule en de hoeveelheid voor en na de katalytische verbranding van het gemeten gas is als volgt:
Stel dat de concentratie koolmonoxide in het gemeten gas vóór de katalyse (CO) is, de zuurstofconcentratie A1 en de zuurstofconcentratie in het gemeten gas na de katalyse A is, dan:
Voordat u gaat branden:(CO) A1
Na het branden:O EEN
Dan:A=A1 – (CO)/2
En:λ =A1 /(CO)
Dus:A=λ×(CO)-(CO)/2
Resultaat:(CO)= 2A /(2λ-1) (λ＞0,5)
Het structuurprincipe van de O2/CO-sonde
De O2/CO-sonde heeft overeenkomstige wijzigingen aangebracht op basis van de originele sonde om de nieuwe verbrandingscontrolefunctie te realiseren. Naast het detecteren van het zuurstofgehalte tijdens het verbrandingsproces, kan de sonde ook onvolledig verbrande brandbare stoffen (CO/H) detecteren2), omdat koolmonoxide (CO) en waterstof (H2) bestaan naast elkaar in het rookgas van onvolledige verbranding.
De sonde is het basiselement dat gebruik maakt van het elektrochemische principe na verhitting van zirkoniumoxide om de meting te realiseren.
A. O2elektrode (platina)
B. COe-elektrode (platina/edelmetaal)
C. Stuurelektrode (platina)
Het kernonderdeel van de sonde is de zirkoniumoxide-composietplaat die op de korundbuis is gelast om een afgedichte buis te vormen en wordt blootgesteld aan het rookgaskanaal van het verbrandingssysteem. Het gebruik van ingebouwde elektroden kan effectief voorkomen dat corrosiecomponenten de elektroden beschadigen en verleng de levensduur.
De functies van de COe-elektrode en de O2elektrode zijn hetzelfde, maar het verschil tussen de twee elektroden is de elektrochemische en katalytische eigenschappen van de grondstoffen, waardoor de brandbare componenten in het rookgas zoals CO en H2kan worden geïdentificeerd en gedetecteerd. Bij volledige verbranding is de “Nernst” -spanning UO2wordt ook gevormd aan de COe-elektrode, en deze twee elektroden hebben dezelfde curve-eigenschappen. Bij het detecteren van onvolledige verbranding of brandbare componenten zal ook de niet-”Nernst”-spanning UCOe worden gevormd op de COe-elektrode, maar de karakteristieke curven van de twee elektroden bewegen afzonderlijk. (Zie typische grafieken voor beide sensoren)
Het spanningssignaal UCO/H2van de totaalsensor is het spanningssignaal gemeten door de COe-elektrode. Dit signaal omvat de volgende twee signalen:
UCO/H2(totaalsensor) = UO2(zuurstofgehalte) + UCO2/H2(brandbare componenten)
Als het zuurstofgehalte gemeten door de O2elektrode wordt afgetrokken van het signaal van de totaalsensor, de conclusie is:
UCOe (brandbare component) = UCO/H2(totaalsensor)-UO2(zuurstofgehalte)
De bovenstaande formule kan worden gebruikt om de brandbare component COe te berekenen, gemeten in ppm. De sondesensor is een typische spanningssignaalkarakteristiek. De grafiek toont een typische curve (stippellijn) van de COe-concentratie wanneer het zuurstofgehalte geleidelijk afneemt.
Wanneer de verbranding een gebied binnenkomt waar geen lucht aanwezig is, op het zogenaamde “emissiegrenspunt”, wanneer onvoldoende lucht een onvolledige verbranding veroorzaakt, zal de overeenkomstige COe-concentratie aanzienlijk toenemen.
De verkregen signaalkarakteristieken worden weergegeven in het probecurvediagram.
UO2(doorgetrokken lijn) en UCO/H2(stippellijn).
Wanneer er een overschot aan lucht is en de verbranding volledig vrij is van COe-componenten, geeft de sensor een UO-signaal2en UCO/H2zijn hetzelfde en volgens het “Nernst”-principe wordt het actuele zuurstofgehalte van het rookgaskanaal weergegeven.
Bij het naderen van de “ontladingsflank” wordt het totale sensorspanningssignaal UCO/H2van de COe-elektrode neemt onevenredig toe als gevolg van het extra niet-Nernst COe-signaal. Voor de spanningssignaalkarakteristieken van de sensor: UO2en UCO/H2in verhouding tot het zuurstofgehalte in het rookgaskanaal worden hier ook de typische kenmerken van de brandbare component COe weergegeven.
Naast de spanningssignalen van de sensoren UCO/H2en UO2, signaleert de relatief dynamische sensor dU O2/dt en dUCO/H2/dt en vooral het fluctuatiesignaalbereik van de COe-elektrode kunnen worden gebruikt om de “emissierand” van de verbranding te vergrendelen.
(Zie “Onvolledige verbranding: het spanningsfluctuatiebereik van de COe-elektrode UCO/H2“)
Technische kenmerken
•Dubbele sonde-ingangsfunctie: Eén analysator kan worden uitgerust met twee sondes, wat de gebruikskosten kan besparen en de meetbetrouwbaarheid kan verbeteren.
•Meerdere uitvoerfunctie: De analysator heeft twee stroomsignaaluitgangen van 4-20 mA en een computer-computercommunicatie-interface RS232 of netwerkinterface RS485. Eén kanaal voor zuurstofsignaaluitvoer, het andere kanaal voor CO-signaaluitvoer.
•Meetbereik: Het zuurstofmeetbereik is 10-30tot 100% zuurstofgehalte en het koolmonoxidemeetbereik is 0-2000PPM.
•Alarminstelling:De analyser heeft 1 algemene alarmuitgang en 3 programmeerbare alarmuitgangen.
• Automatische kalibratie:De analysator bewaakt automatisch verschillende functionele systemen en kalibreert automatisch om de nauwkeurigheid van de analysator tijdens de meting te garanderen.
•Intelligent systeem:De analysator kan de functies van verschillende instellingen voltooien volgens de vooraf bepaalde instellingen.
•Weergave-uitgangsfunctie:De analysator heeft een sterke functie voor het weergeven van verschillende parameters en een sterke uitvoer- en controlefunctie van verschillende parameters.
•Veiligheidsfunctie:Wanneer de oven buiten gebruik is, kan de gebruiker de verwarming van de sonde uitschakelen om de veiligheid tijdens gebruik te garanderen.
•Installatie is eenvoudig en gemakkelijk:de installatie van de analyser is zeer eenvoudig en er is een speciale kabel om verbinding te maken met de zirkonia-sonde.
Specificaties
Ingangen
• Eén of twee zirkonia-sondes of één zirkonia-sonde + CO-sensor
• Rookgas- of reservethermometer type K, R, J, S type
• Signaalingang drukgasspoeling
• Keuze uit twee verschillende brandstoffen
• Explosieveilige veilige bediening (alleen van toepassing op verwarmde sonde)
Uitgangen
Twee lineaire 4~20mA DC-signaaluitgangen (maximale belasting 1000Ω)
• Het eerste uitvoerbereik (optioneel)
Lineaire output 0~1% tot 0~100% zuurstofgehalte
Logaritmische output 0,1~20% zuurstofgehalte
Micro-zuurstofproductie 10-39tot 10-1zuurstofgehalte
• Het tweede uitgangsbereik (kan worden geselecteerd uit de volgende opties)
Koolmonoxidegehalte (CO) PPM-waarde
Kooldioxide (CO2)%
Meting brandbaar gas PPM-waarde
Verbrandingsefficiëntie
Zuurstofwaarde registreren
Anoxische verbrandingswaarde
Temperatuur rookkanaal
Secundaire parameterweergave
• Koolmonoxide koolstof (CO) PPM
• Efficiëntie van de verbranding van brandbaar gas
• Sonde-uitgangsspanning
• De temperatuur van de sonde
• Omgevingstemperatuur
• Jaar maand dag
• Omgevingsvochtigheid
• Rookgastemperatuur
• Sonde-impedantie
• Hypoxie-index
• Bedienings- en onderhoudstijd
Computer-/printercommunicatie
De analysator heeft een RS232- of RS485-seriële uitgangspoort, die rechtstreeks kan worden aangesloten op een computerterminal of een printer, en de sonde en het instrument kunnen via de computer worden gediagnosticeerd.
Stofreiniging en standaard gaskalibratie
De analysator heeft 1 kanaal voor stofverwijdering en 1 kanaal voor standaard gaskalibratie of 2 kanalen voor standaard gaskalibratie-uitgangsrelais, en een magneetklepschakelaar die automatisch of handmatig kan worden bediend.
NauwkeurigheidP
± 1% van de werkelijke zuurstofwaarde met een herhaalbaarheid van 0,5%. Bij 2% zuurstof zou de nauwkeurigheid bijvoorbeeld ±0,02% zuurstof zijn.
AlarmenP
De analyser heeft 4 algemene alarmen met 14 verschillende functies en 3 programmeerbare alarmen. Het kan worden gebruikt voor waarschuwingssignalen zoals hoog en laag zuurstofgehalte, hoge en lage CO, en sondefouten en meetfouten.
WeergavebereikP
Automatisch weergeven 10-30~100% O2 zuurstofgehalte en 0ppm~2000ppm CO koolmonoxidegehalte.
ReferentiegasP
Luchttoevoer door trilpomp met micromotor.
Vermogen Ruireqementen
85VAC tot 264VAC 3A
Bedrijfstemperatuur
Bedrijfstemperatuur -25°C tot 55°C
Relatieve vochtigheid 5% tot 95% (niet-condenserend)
Mate van bescherming
IP65
IP54 met interne referentieluchtpomp
Afmetingen en gewicht
300 mm B x 180 mm H x 100 mm D 3 kg
