מנתח דו-רכיבי של Nernst N2032-O2/CO תכולת חמצן וגז דליק

טווח יישומים

ה-Nernst N2032-O₂תכולת חמצן /CO וגז דליקמנתח דו רכיביהוא מנתח מקיף שיכול לזהות בו זמנית תכולת חמצן, פחמן חד חמצני ויעילות בעירה בתהליך הבעירה. זה יכול לפקח על תכולת החמצן ותכולת הפחמן החד חמצני בגז הפליטה במהלך או לאחר הבעירה של דוודים, תנורים וכבשנים.

המנתח שותף עם Nernst O₂בדיקה /CO יכולה למדוד את אחוז תכולת החמצן O₂% בארובה ובכבשן, ערך ה-PPM של פחמן חד-חמצני CO, הערך של 12 גזים דליקים ויעילות הבעירה של תנור הבעירה בזמן אמת.

מאפייני היישום

לאחר שימוש ב-Nernst N2032-O₂תכולת חמצן /CO וגז דליקמנתח דו רכיבי, משתמשים יכולים לחסוך הרבה אנרגיה ולשלוט בפליטות גזי פליטה.

ה-Nernst N2032-O₂תכולת חמצן /CO וגז דליקמנתח דו רכיביהינה טכנולוגיה ייחודית המשתמשת במבנה דו-ראשי של זירקוניה שפותחה לאחר עשר שנים של מחקר ויכולה למדוד בו זמנית תכולת חמצן ותכולת פחמן חד חמצני. כיום זוהי טכנולוגיית מדידה מקוונת אמיתית. עלות נמוכה, דיוק גבוה, ניתן למדוד באינטרנט בתנאי לחות גבוהים ואבק גבוהים שונים.

בתהליך שריפת החמצן, כאשר גז הדלק והחמצן התומך בעירה מגיעים לנקודת שיווי משקל דינמית מסוימת, גם תכולת הפחמן החד חמצני תשתנה עם השינוי הקל בכמות החמצן. מגמת השינוי בתכולת החמצן והשינוי מגמה של פחמן חד חמצני מהווים את אותה מגמה משולבת.

נרנסט או₂עקרון מדידת בדיקה /CO

ה-Nernst O₂לבדיקה /CO יש אלקטרודות כפולות, שיכולות לזהות הן את אות החמצן והן את האות הדליק בו-זמנית. מכיוון שגז בעירה לא שלם מכיל פחמן חד חמצני (CO), חומר בעירה ומימן (H₂).

תא החמצן של חיישן הזירקוניה או חיישן החמצן משתמש בפוטנציאל החמצן שנוצר מריכוזי החמצן השונים בחלק הפנימי והחיצוני של הזירקוניה בטמפרטורה גבוהה (מעל 650 מעלות צלזיוס) כדי למדוד את תכולת החמצן של החלק הנמדד. החיצוני חלק מהגשש עשוי ממעטפת נירוסטה או מעטפת פלדה מסגסוגת, המורכבת מחמם פלדה מסגסוגת, צינור זירקוניה, צמד תרמי, חוט, לוח מסוף ותיבה, ראה תרשים סכמטי. צינור הזירקוניה של הגשש הוא מבודד גז מ החלק הפנימי והחיצוני של צינור הזירקוניה באמצעות מכשיר איטום מתאים.

כאשר טמפרטורת ראש הגשושית של זירקוניה מגיעה ל-650 מעלות צלזיוס ומעלה דרך המחמם או הטמפרטורה החיצונית, ריכוזי החמצן השונים בצד הפנימי והחיצוני יפיקו כוח אלקטרו-מוטיבי מתאים על פני השטח של הזירקוניה. ניתן למדוד את הפוטנציאל החשמלי על ידי חוט ההובלה המתאים, וניתן למדוד את ערך הטמפרטורה של החלק על ידי הצמד התרמי המתאים.

כאשר ידוע ריכוז החמצן בתוך ומחוץ לצינור הזירקוניה, ניתן לחשב את פוטנציאל החמצן המתאים לפי נוסחת חישוב פוטנציאל הזירקוניה.

הנוסחה היא כדלקמן:

E (מיליוולט) =4F(RT)עֵץe 

כאשר E הוא פוטנציאל החמצן, R הוא קבוע הגז, T הוא ערך הטמפרטורה המוחלט, PO₂INSIDE הוא ערך הלחץ של החמצן בתוך צינור הזירקוניה, ו-PO₂OUTSIDE הוא ערך הלחץ של החמצן מחוץ לצינור הזירקוניה. לפי הנוסחה, כאשר ריכוז החמצן בתוך ומחוץ לצינור הזירקוניה שונה, ייווצר פוטנציאל החמצן המתאים. מנוסחת החישוב ניתן לדעת שכאשר ריכוז החמצן בתוך ומחוץ לצינור הזירקוניה זהה, פוטנציאל החמצן צריך להיות 0 מילי-וולט (mV).

אם הלחץ האטמוספרי הסטנדרטי הוא אטמוספירה אחת וריכוז החמצן באוויר הוא 21%, ניתן לפשט את הנוסחה ל:

()

כאשר פוטנציאל החמצן נמדד במכשיר מדידה וידוע ריכוז החמצן בתוך צינור הזירקוניה או מחוצה לו, ניתן לקבל את תכולת החמצן של החלק הנמדד לפי הנוסחה המתאימה.

נוסחת החישוב היא כדלקמן: (בזמן זה, הטמפרטורה בחלק הזירקוניה חייבת להיות גדולה מ-650 מעלות צלזיוס)

(%O₂) בחוץ (כספומט) = 0.21 EXPT(-46.421E)

עקומה אופיינית

כאשר הגז הנמדד מכיל O₂ו-CO בו-זמנית, בשל הטמפרטורה הגבוהה של החיישן והאפקט הקטליטי של אזור אלקטרודת הפלטינה של החיישן, O₂ו-CO יגיבו ויגיעו למצב שיווי משקל תרמודינמי, ה-PO₂בצד הנמדד השתנה כך שלחץ החמצן החלקי בשיווי משקל הוא P'O₂.

הסיבה לכך היא שלאחר הפעלת החיישן בטמפרטורה גבוהה, התהליך של O₂ותגובת CO הנוטה לאיזון מקבילה לתהליך של O₂פיזור ריכוז. כאשר התגובה מגיעה לשיווי משקל, הדיפוזיה של O₂הריכוז גם נוטה להתייצב, כך שלחץ החמצן החלקי הנמדד בשיווי משקל הוא P'O₂.

התגובות הבאות מתרחשות באזור השלילי של ZrO₂סוֹלְלָה:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

כאשר התגובה מגיעה לשיווי משקל, ה-O₂שינויים בריכוז, PO₂מצטמצם ל-P'O₂, והמרה של מולקולות חמצן גזיות ו-O₂במטריצה ​​הוא:

אלקטרודה שלילית:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2ה

אלקטרודה חיובית:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

תהליך ההבדל בריכוז הסוללה הוא:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

כאשר הכוח האלקטרו-מוטיבי של החיישן מושווה למספר מולות של גז חימצון-הפחתת, העקומה היא עקומה אופיינית הדומה לעקומת טיטרציה.

הצורה של עקומה אופיינית זו תחת טמפרטורה, לחץ וקצב זרימה מסוימים, לאותו חיישן יש בדיוק אותה עקומה אופיינית לאותו סוג של מערכת גז.

לכן, תחת לחץ אטמוספרי והגז הנמדד בזרימה טבעית, ההשוואה בין הכוח האלקטרו-מוטורי ומספר השומות של ה-O₂מערכת -CO על ידי חיישן זירקוניה היא λ (λ=no2 /nco או אחוז נפח λ=O₂ × V %/OCO × V %) עקומה אופיינית.

כאשר פט-אל₂O₃הזרז מזורז ב-600 מעלות צלזיוס, ניתן להמיר את ה-CO במערכת האירובית לחלוטין ל-CO₂, כך שהגז הנמדד מכיל רק חמצן לאחר בעירה קטליטית.

בשלב זה, חיישן הזירקוניה מודד את תכולת החמצן המדויקת. בשל הקשר של הגז הנמדד בפעולת בעירה קטליטית, ניתן למדוד את תכולת ה-CO בגז הנמדד. הקשר בין נוסחת התגובה לכמות לפני ואחרי הבעירה הקטלטית של הגז הנמדד הוא כדלקמן:

נניח שריכוז הפחמן החד חמצני בגז הנמדד לפני הקטליזה הוא (CO), ריכוז החמצן הוא A1, וריכוז החמצן בגז הנמדד לאחר הקטליזה הוא A, אז:

לפני השריפה:(CO) A1

לאחר שריפה:O A

אָז:A=A1 – (CO)/2

וגם:λ =A1 /(CO)

כָּך:A=λ ×(מְשׁוּתָף)-(מְשׁוּתָף)/2

תוֹצָאָה:(מְשׁוּתָף)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0.5)

עקרון המבנה של ה-O₂/CO בדיקה

ה-O₂בדיקה /CO ביצעה שינויים מתאימים על בסיס הבדיקה המקורית כדי לממש את פונקציית בקרת הבעירה החדשה. בנוסף לאיתור תכולת החמצן במהלך תהליך הבעירה, הגשושית יכולה גם לזהות חומרי בעירה שלא שורפים לחלוטין (CO/H₂), כי פחמן חד חמצני (CO) ומימן (H₂) מתקיימים במקביל בגז הפליטה של ​​בעירה לא מלאה.

הבדיקה היא היסוד הבסיסי שמשתמש בעיקרון האלקטרוכימי לאחר חימום של זירקוניה כדי לממש את המדידה.

א.או₂אלקטרודה (פלטינה)

ב. אלקטרודת COe (פלטינה/מתכת יקרה)

ג. אלקטרודת בקרה (פלטינה)

מרכיב הליבה של הגשש הוא יריעת הזירקוניה המרוכבת המרותכת על צינור הקורונדום ליצירת צינור אטום וחשופה לתעלת גז הפליטה של ​​מערכת הבעירה. השימוש באלקטרודות מובנות יכול למעשה למנוע ממרכיבי קורוזיה לפגוע באלקטרודות להגדיל את חיי השירות.

הפונקציות של אלקטרודת COe וה-O₂האלקטרודות זהות, אבל ההבדל בין שתי האלקטרודות הוא התכונות האלקטרוכימיות והקטליטיות של חומרי הגלם, כך שהרכיבים הדליקים בגז הפליטה כמו CO ו-H₂ניתן לזהות ולזהות. במצב של בעירה מלאה, מתח "נרנסט" UO₂נוצר גם באלקטרודת COe, ולשתי האלקטרודות הללו יש את אותם מאפייני עקומה. בעת זיהוי בעירה לא שלמה או רכיבים דליקים, המתח UCOe שאינו "Nernst" יווצר גם על אלקטרודת COe, אך העקומות האופייניות של שתי האלקטרודות נעות בנפרד. (ראה גרפים אופייניים לשני החיישנים)

אות המתח UCO/H₂מהחיישן הכולל הוא אות המתח הנמדד על ידי אלקטרודת COe. אות זה כולל את שני האותות הבאים:

UCO/H₂(חיישן כולל) = UO₂(תכולת חמצן) + UCO₂/H₂(רכיבים דליקים)

אם תכולת החמצן נמדדת על ידי O₂אלקטרודה מופחתת מהאות של החיישן הכולל, המסקנה היא:

UCOe (רכיב דליק) = UCO/H₂(חיישן כולל)-UO₂(תכולת חמצן)

ניתן להשתמש בנוסחה לעיל כדי לחשב את הרכיב הדליק COe הנמדד ב-ppm. חיישן הבדיקה הוא מאפיין אות מתח טיפוסי. הגרף מציג עקומה טיפוסית (קו מקווקו) של ריכוז COe כאשר תכולת החמצן יורדת בהדרגה.

כאשר בעירה נכנסת לאזור חסר אוויר, בנקודה המכונה "קצה הפליטה", כאשר אוויר לא מספיק גורם לבעירה לא מלאה, ריכוז ה-COe המתאים יגדל באופן משמעותי.

מאפייני האות שהתקבלו מוצגים בתרשים עקומת הבדיקה.

UO₂(קו רציף) ו-UCO/H₂(קו מקווקו).

כאשר האוויר הוא עודף והבעירה נקייה לחלוטין ממרכיבי COe, החיישן מאותת UO₂ו-UCO/H₂זהים, ועל פי עקרון "נרנסט", תכולת החמצן הנוכחית של תעלת גז הפליטה מוצגת.

כאשר מתקרבים ל"קצה הפריקה", אות המתח הכולל של החיישן UCO/H₂של האלקטרודה COe גדל בקצב לא פרופורציונלי עקב האות הנוסף שאינו Nernst COe. למאפייני אות המתח של החיישן: UO₂ו-UCO/H₂ביחס לתכולת החמצן בתעלת גז הפליטה, מוצגים כאן גם המאפיינים האופייניים של הרכיב הדליק COe.

בנוסף לאותות המתח של החיישנים UCO/H₂ו-UO₂, החיישן הדינמי יחסית מאותת dU O₂/dt ו-dUCO/H₂/dt ובמיוחד בטווח האותות התנודות של אלקטרודת COe ניתן להשתמש כדי לנעול את "קצה הפליטה" של הבעירה.

(ראה "בעירה לא שלמה: טווח תנודות המתח של אלקטרודת COe UCO/H₂")

מאפיינים טכניים

•פונקציית קלט בדיקה כפולה: מנתח אחד יכול להיות מצויד בשני בדיקות, שיכולים לחסוך את עלות השימוש ולשפר את אמינות המדידה.

•פונקציית פלט מרובה: לנתח שני פלט אות זרם של 4-20mA וממשק תקשורת מחשב-מחשב RS232 או ממשק רשת RS485. ערוץ אחד של פלט אות חמצן, הערוץ השני של פלט אות CO.

•טווח מדידה: טווח מדידת החמצן הוא 10^-30ל-100% תכולת חמצן, וטווח מדידת הפחמן החד חמצני הוא 0-2000PPM.

•הגדרת אזעקה:לנתח יש פלט אזעקה כללי אחד ו-3 יציאות אזעקה הניתנות לתכנות.

• כיול אוטומטי:המנתח ינטר אוטומטית מערכות פונקציונליות שונות ויכייל אוטומטית כדי להבטיח את דיוק הנתח במהלך המדידה.

•מערכת חכמה:המנתח יכול להשלים את הפונקציות של הגדרות שונות בהתאם להגדרות שנקבעו מראש.

•פונקציית פלט תצוגה:לנתח יש פונקציה חזקה של הצגת פרמטרים שונים ופונקציית פלט ובקרה חזקה של פרמטרים שונים.

•פונקציית בטיחות:כאשר התנור אינו בשימוש, המשתמש יכול לשלוט בכיבוי המחמם של הגשש כדי להבטיח בטיחות במהלך השימוש.

•ההתקנה פשוטה וקלה:ההתקנה של הנתח היא פשוטה מאוד ויש כבל מיוחד לחיבור עם בדיקה זירקוניה.

מפרטים

תשומות

• חיישן זירקוניה אחד או שניים או חיישן זירקוניה אחד + חיישן CO

• מדחום צינור או חילוף מסוג K, R, J, S סוג

• כניסת אות טיהור גז בלחץ

• בחירה בין שני דלקים שונים

• בקרת פעולה בטוחה חסינת פיצוץ (חל רק על בדיקה מחוממת)

פלטים

שני פלט אותות DC ליניארי של 4~20mA (עומס מרבי 1000Ω)

• טווח הפלט הראשון (אופציונלי)

פלט ליניארי 0-1% עד 0-100% תכולת חמצן

פלט לוגריתמי 0.1-20% תכולת חמצן

פלט מיקרו חמצן 10^-39עד 10^-1תכולת חמצן

• טווח הפלט השני (ניתן לבחור מבין האפשרויות הבאות)

ערך PPM של תכולת פחמן חד חמצני (CO).

פחמן דו חמצני (CO₂)%

מדידת גז דליק ערך PPM

יעילות בעירה

יומן ערך חמצן

ערך בעירה אנוקסית

טמפרטורת צינור

תצוגת פרמטרים משנית

• פחמן חד חמצני פחמן (CO) PPM

• יעילות שריפת גז בעירה

• מתח מוצא של בדיקה

• הטמפרטורה של הגשש

• טמפרטורת הסביבה

• שנה חודש יום

• לחות בסביבה

• טמפרטורת ערובה

• עכבת בדיקה

• מדד היפוקסיה

• זמן תפעול ותחזוקה

תקשורת מחשב/מדפסת

לנתח יש יציאת פלט טורית RS232 או RS485, הניתנת לחיבור ישירות למסוף מחשב או למדפסת, וניתן לאבחן את הגשש והמכשיר דרך המחשב.

ניקוי אבק וכיול גז סטנדרטי

לנתח יש תעלה אחת להסרת אבק ותעלה אחת לכיול גז רגיל או 2 ערוצים לממסרי פלט סטנדרטיים של כיול גז, ומתג שסתום סולנואיד הניתן להפעלה אוטומטית או ידנית.

דִיוּקP

± 1% מקריאת החמצן בפועל עם יכולת חזרה של 0.5%. לדוגמה, ב-2% חמצן הדיוק יהיה ±0.02% חמצן.

אַזעָקָהP

לנתח 4 אזעקות כלליות עם 14 פונקציות שונות, ו-3 אזעקות הניתנות לתכנות. זה יכול לשמש לאותות אזהרה כגון תכולת חמצן גבוהה ונמוכה, CO גבוה ונמוך, ושגיאות בדיקה ושגיאות מדידה.

טווח תצוגהP

הצג אוטומטית 10^-30～100% תכולת חמצן O2 ותכולת 0ppm-2000ppm CO פחמן חד חמצני.

גז ייחוסP

אספקת אוויר באמצעות משאבת רטט מיקרו-מנוע.

דרישות כוח

85VAC עד 264VAC 3A

טמפרטורת הפעלה

טמפרטורת עבודה -25°C עד 55°C

לחות יחסית 5% עד 95% (לא מתעבה)

דרגת הגנה

IP65

IP54 עם משאבת אוויר ייחוס פנימית

מידות ומשקל

300 מ"מ רוחב x 180 מ"מ H x 100 מ"מ D 3 ק"ג