Nernst N2032-O2/CO Zweikomponenten-Analysator für Sauerstoffgehalt und brennbare Gase

Anwendungsbereich

Der Nernst N2032-O₂/CO-Sauerstoffgehalt und brennbares GasZweikomponenten-Analysatorist ein umfassender Analysator, der gleichzeitig Sauerstoffgehalt, Kohlenmonoxid und Verbrennungseffizienz im Verbrennungsprozess ermitteln kann. Es kann den Sauerstoffgehalt und Kohlenmonoxidgehalt im Rauchgas während oder nach der Verbrennung von Kesseln, Öfen und Öfen überwachen.

Der Analysatorkamerad mit Nernst O₂/CO-Sonde kann den Sauerstoffgehalt in Prozent O messen₂% im Rauchabzug und im Ofen, der PPM-Wert von Kohlenmonoxid CO, der Wert von 12 brennbaren Gasen und die Verbrennungseffizienz des Verbrennungsofens in Echtzeit.

Anwendungsmerkmale

Nach der Verwendung von Nernst N2032-O₂/CO-Sauerstoffgehalt und brennbares GasZweikomponenten-Analysatorkönnen Anwender viel Energie sparen und die Abgasemissionen kontrollieren.

Der Nernst N2032-O₂/CO-Sauerstoffgehalt und brennbares GasZweikomponenten-Analysatorist eine einzigartige Technologie, die eine Zirkonoxid-Doppelkopfstruktur nutzt, die nach zehnjähriger Forschung entwickelt wurde und gleichzeitig den Sauerstoffgehalt und den Kohlenmonoxidgehalt messen kann. Es handelt sich derzeit um eine echte Inline-Messtechnik. Geringe Kosten, hohe Genauigkeit, Online-Messung unter verschiedenen Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit und hohem Staubgehalt.

Wenn im Prozess der Persauerstoffverbrennung das Brenngas und der die Verbrennung unterstützende Sauerstoff einen bestimmten dynamischen Gleichgewichtspunkt erreichen, ändert sich auch der Kohlenmonoxidgehalt mit einer geringfügigen Änderung der Sauerstoffmenge. Der Änderungstrend des Sauerstoffgehalts und die Änderung Der Trend von Kohlenmonoxid bildet den gleichen überlagerten Trend.

Nernst O₂Messprinzip der /CO-Sonde

Der Nernst O₂/CO-Sonde verfügt über zwei Elektroden, die gleichzeitig sowohl das Sauerstoffsignal als auch das Brennstoffsignal erfassen können. Da unvollständig verbranntes Rauchgas Kohlenmonoxid (CO), Brennstoffe und Wasserstoff (H) enthält₂).

Die Sauerstoffzelle der Zirkonoxidsonde oder des Sauerstoffsensors nutzt das Sauerstoffpotential, das durch die unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen auf der Innen- und Außenseite des Zirkonoxids bei hoher Temperatur (über 650 °C) erzeugt wird, um den Sauerstoffgehalt des gemessenen Teils zu messen Ein Teil der Sonde besteht aus einem Edelstahlgehäuse oder einem Gehäuse aus legiertem Stahl, das aus einer Heizung aus legiertem Stahl, einem Zirkonoxidrohr, einem Thermoelement, einem Draht, einer Klemmenleiste und einem Kasten besteht, siehe schematische Darstellung. Das Zirkonoxidrohr der Sonde ist gasisoliert die Innen- und Außenseite des Zirkonoxidrohrs durch eine entsprechende Dichtungsvorrichtung.

Wenn die Temperatur des Zirkonoxid-Sondenkopfs durch die Heizung oder die Außentemperatur 650 °C oder mehr erreicht, erzeugen die unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen auf der Innen- und Außenseite eine entsprechende elektromotorische Kraft auf der Oberfläche des Zirkonoxids. Das elektrische Potenzial kann gemessen werden durch den entsprechenden Anschlussdraht, und der Temperaturwert des Teils kann durch das entsprechende Thermoelement gemessen werden.

Wenn die Sauerstoffkonzentration innerhalb und außerhalb des Zirkonoxidrohrs bekannt ist, kann das entsprechende Sauerstoffpotential gemäß der Berechnungsformel für das Zirkonoxidpotential berechnet werden.

Die Formel lautet wie folgt:

E (Millivolt) =4F(RT)Protokolle 

Dabei ist E das Sauerstoffpotential, R die Gaskonstante, T der absolute Temperaturwert PO₂INSIDE ist der Druckwert des Sauerstoffs im Zirkoniumdioxidrohr und PO₂OUTSIDE ist der Druckwert des Sauerstoffs außerhalb des Zirkonoxidrohrs. Gemäß der Formel wird das entsprechende Sauerstoffpotential erzeugt, wenn die Sauerstoffkonzentration innerhalb und außerhalb des Zirkonoxidrohrs unterschiedlich ist. Aus der Berechnungsformel lässt sich erkennen, dass, wenn die Da die Sauerstoffkonzentration innerhalb und außerhalb des Zirkonoxidrohrs gleich ist, sollte das Sauerstoffpotential 0 Millivolt (mV) betragen.

Wenn der Standardatmosphärendruck eine Atmosphäre beträgt und die Sauerstoffkonzentration in der Luft 21 % beträgt, kann die Formel wie folgt vereinfacht werden:

()

Wenn das Sauerstoffpotential mit einem Messgerät gemessen wird und die Sauerstoffkonzentration innerhalb oder außerhalb des Zirkonoxidrohrs bekannt ist, kann der Sauerstoffgehalt des gemessenen Teils gemäß der entsprechenden Formel ermittelt werden.

Die Berechnungsformel lautet wie folgt: (Zu diesem Zeitpunkt muss die Temperatur im Zirkonoxidteil über 650 °C liegen.)

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

Charakteristische Kurve

Wenn das gemessene Gas O enthält₂und CO gleichzeitig, aufgrund der hohen Temperatur des Sensors und der katalytischen Wirkung der Platinelektrodenfläche des Sensors, O₂und CO reagieren und erreichen einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand, den PO₂auf der gemessenen Seite hat sich so verändert, dass der Sauerstoffpartialdruck im Gleichgewicht P'O beträgt₂.

Dies liegt daran, dass nach der Aktivierung des Sensors bei hoher Temperatur der Prozess von O₂und die CO-Reaktion tendiert zum Gleichgewicht, verläuft parallel zum Prozess von O₂Konzentrationsdiffusion. Wenn die Reaktion das Gleichgewicht erreicht, erfolgt die Diffusion von O₂Die Konzentration tendiert auch dazu, sich zu stabilisieren, so dass der gemessene Sauerstoffpartialdruck im Gleichgewicht P'O beträgt₂.

Im negativen Bereich des ZrO laufen folgende Reaktionen ab₂Batterie:

1/2 O₂(PO₂)+CO→CO₂

Wenn die Reaktion das Gleichgewicht erreicht, wird das O₂Konzentrationsänderungen, PO₂wird auf P'O reduziert₂und die Umwandlung von gasförmigen Sauerstoffmolekülen und O₂in der Matrix ist:

Negative Elektrode:O₂ → 1/2 O₂(P'O₂)+2e

Positive Elektrode:1/2 O₂(PO₂)+2e → O₂

Der Prozess der Batteriekonzentrationsdifferenz ist:1/2 O₂ (PO₂) → 1/2 O₂(P'O₂)

Wenn die elektromotorische Kraft des Sensors mit der Anzahl der Mol des Oxidations-Reduktions-Gases verglichen wird, ist die Kurve eine charakteristische Kurve ähnlich einer Titrationskurve.

Aufgrund der Form dieser Kennlinie bei bestimmten Temperaturen, Drücken und Durchflussraten hat derselbe Sensor genau die gleiche Kennlinie für die gleiche Art von Gassystem.

Daher erfolgt unter atmosphärischem Druck und dem gemessenen Gas im natürlichen Fluss der Vergleich der elektromotorischen Kraft und der Molzahl des O₂-CO-System durch den Zirkonoxidsensor ist ein λ (λ=no2 /nco oder Volumenprozentsatz λ=O₂ × V %/OCO × V %) Kennlinie.

Wenn das Pt-Al₂O₃Wird der Katalysator bei 600 °C katalysiert, kann das CO im aeroben System vollständig in CO umgewandelt werden₂Das gemessene Gas enthält also nach der katalytischen Verbrennung nur noch Sauerstoff.

Zu diesem Zeitpunkt misst der Zirkonoxidsensor den genauen Sauerstoffgehalt. Aufgrund der Beziehung des gemessenen Gases unter der Wirkung der katalytischen Verbrennung kann der CO-Gehalt im gemessenen Gas gemessen werden. Die Beziehung zwischen der Reaktionsformel und der Menge vor und nach der katalytischen Verbrennung des gemessenen Gases ist wie folgt:

Angenommen, die Kohlenmonoxidkonzentration im gemessenen Gas vor der Katalyse beträgt (CO), die Sauerstoffkonzentration beträgt A1 und die Sauerstoffkonzentration im gemessenen Gas nach der Katalyse beträgt A, dann gilt:

Vor dem Brennen:(CO) A1

Nach dem Brennen:O A

Dann:A=A1 – (CO)/2

Und:λ =A1 /(CO)

Also:A=λ ×(CO)-(CO)/2

Ergebnis:(CO)= 2A /(2λ-1)    (λ>0,5)

Das Strukturprinzip des O₂/CO-Sonde

Das O₂Die /CO-Sonde hat gegenüber der Originalsonde entsprechende Änderungen vorgenommen, um die neue Verbrennungskontrollfunktion zu realisieren. Neben der Erkennung des Sauerstoffgehalts während des Verbrennungsprozesses kann die Sonde auch unvollständig verbrannte Brennstoffe (CO/H) erkennen₂), weil Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) kommen im Rauchgas einer unvollständigen Verbrennung nebeneinander vor.

Die Sonde ist das Grundelement, das nach dem Erhitzen von Zirkonoxid das elektrochemische Prinzip nutzt, um die Messung durchzuführen.

A.O₂Elektrode (Platin)

B. COe-Elektrode (Platin/Edelmetall)

C. Steuerelektrode (Platin)

Die Kernkomponente der Sonde ist das Zirkonoxid-Verbundblech, das auf das Korundrohr geschweißt ist, um ein abgedichtetes Rohr zu bilden und dem Rauchgaskanal des Verbrennungssystems ausgesetzt ist. Durch die Verwendung eingebauter Elektroden kann wirksam verhindert werden, dass Korrosionskomponenten die Elektroden beschädigen und die Lebensdauer erhöhen.

Die Funktionen der COe-Elektrode und des O₂Die Elektroden sind gleich, der Unterschied zwischen den beiden Elektroden besteht jedoch in den elektrochemischen und katalytischen Eigenschaften der Rohstoffe, sodass die brennbaren Bestandteile im Rauchgas wie CO und H₂identifiziert und detektiert werden. Im Zustand der vollständigen Verbrennung liegt die „Nernst“-Spannung UO vor₂bildet sich auch an der COe-Elektrode, und diese beiden Elektroden haben die gleichen Kurveneigenschaften. Bei der Erkennung einer unvollständigen Verbrennung oder brennbarer Bestandteile bildet sich auch an der COe-Elektrode die Nicht-Nernst-Spannung UCOe, die Kennlinien der beiden Elektroden verlaufen jedoch getrennt. (Siehe typische Diagramme für beide Sensoren)

Das Spannungssignal UCO/H₂des Gesamtsensors ist das von der COe-Elektrode gemessene Spannungssignal. Dieses Signal umfasst die folgenden zwei Signale:

UCO/H₂(Gesamtsensor) = UO₂(Sauerstoffgehalt) + Altspeisefett₂/H₂(brennbare Bestandteile)

Wenn der vom O. gemessene Sauerstoffgehalt₂wird vom Signal des Gesamtsensors subtrahiert, so ergibt sich:

UCOe (brennbare Komponente) = UCO/H₂(Gesamtsensor)-UO₂(Sauerstoffgehalt)

Die obige Formel kann verwendet werden, um die in ppm gemessene brennbare Komponente COe zu berechnen. Der Sondensensor ist ein typisches Spannungssignal. Die Grafik zeigt eine typische Kurve (gestrichelte Linie) der COe-Konzentration, wenn der Sauerstoffgehalt allmählich abnimmt.

Wenn die Verbrennung in einen Bereich mit Luftmangel eintritt, am sogenannten „Emissionsrandpunkt“, steigt die entsprechende COe-Konzentration erheblich an, wenn unzureichende Luft zu einer unvollständigen Verbrennung führt.

Die erhaltenen Signalverläufe werden im Sondenkurvendiagramm dargestellt.

UO₂(durchgehende Linie) und UCO/H₂(gepunktete Linie).

Bei Luftüberschuss und völlig freier Verbrennung von COe-Anteilen erfolgt das Sensorsignal UO₂und UCO/H₂sind gleich und nach dem „Nernst“-Prinzip wird der aktuelle Sauerstoffgehalt des Rauchgaskanals angezeigt.

Bei Annäherung an die „Entladekante“ steigt das gesamte Sensorspannungssignal UCO/H₂der COe-Elektrode steigt aufgrund des zusätzlichen Nicht-Nernst-COe-Signals überproportional an. Für die Spannungssignaleigenschaften des Sensors: UO₂und UCO/H₂Bezogen auf den Sauerstoffgehalt im Rauchgaskanal werden hier auch die typischen Eigenschaften der brennbaren Komponente COe angezeigt.

Zusätzlich zu den Spannungssignalen der Sensoren UCO/H₂und UO₂, die relativ dynamischen Sensorsignale dU O₂/dt und dUCO/H₂/dt und insbesondere der Schwankungssignalbereich der COe-Elektrode können verwendet werden, um die „Emissionskante“ der Verbrennung festzulegen.

(Siehe „Unvollständige Verbrennung: Spannungsschwankungsbereich der COe-Elektrode UCO/H“.₂„)

Technische Eigenschaften

•Dual-Sonden-Eingangsfunktion: Ein Analysator kann mit zwei Sonden ausgestattet werden, was die Nutzungskosten senken und die Messzuverlässigkeit verbessern kann.

•Mehrfachausgabefunktion: Der Analysator verfügt über zwei 4-20-mA-Stromsignalausgänge und eine Computer-Computer-Kommunikationsschnittstelle RS232 oder eine Netzwerkschnittstelle RS485. Ein Kanal für die Ausgabe des Sauerstoffsignals, der andere Kanal für die Ausgabe des CO-Signals.

•Messbereich: Der Sauerstoffmessbereich beträgt 10^-30bis 100 % Sauerstoffgehalt, und der Kohlenmonoxid-Messbereich beträgt 0–2000 ppm.

•Alarmeinstellung:Der Analysator verfügt über 1 allgemeinen Alarmausgang und 3 programmierbare Alarmausgänge.

• Automatische Kalibrierung:Der Analysator überwacht automatisch verschiedene Funktionssysteme und kalibriert sich automatisch, um die Genauigkeit des Analysators während der Messung sicherzustellen.

•Intelligentes System:Der Analysator kann die Funktionen verschiedener Einstellungen entsprechend den vorgegebenen Einstellungen ausführen.

•Anzeigeausgabefunktion:Der Analysator hat eine starke Funktion zur Anzeige verschiedener Parameter und eine starke Ausgabe- und Kontrollfunktion für verschiedene Parameter.

•Sicherheitsfunktion:Wenn der Ofen nicht verwendet wird, kann der Benutzer die Heizung der Sonde ausschalten, um die Sicherheit während des Gebrauchs zu gewährleisten.

•Die Installation ist einfach und unkompliziert:Die Installation des Analysators ist sehr einfach und es gibt ein spezielles Kabel für den Anschluss an die Zirkonoxidsonde.

Spezifikationen

Eingaben

• Eine oder zwei Zirkonoxidsonden oder eine Zirkonoxidsonde + CO-Sensor

• Rauchrohr- oder Ersatzthermometer Typ K, R, J, S

• Signaleingang für Druckgasspülung

• Wahl zwischen zwei verschiedenen Brennstoffen

• Explosionsgeschützte sichere Betriebssteuerung (gilt nur für beheizte Sonde)

Ausgänge

Zwei lineare 4-20-mA-DC-Signalausgänge (maximale Last 1000 Ω)

• Der erste Ausgabebereich (optional)

Linearer Ausgang 0–1 % bis 0–100 % Sauerstoffgehalt

Logarithmischer Ausgang 0,1–20 % Sauerstoffgehalt

Mikro-Sauerstoffausgang 10^-39bis 10^-1Sauerstoffgehalt

• Der zweite Ausgabebereich (wählbar aus Folgendem)

Kohlenmonoxidgehalt (CO) PPM-Wert

Kohlendioxid (CO₂)%

PPM-Wert der Messung brennbarer Gase

Verbrennungseffizienz

Sauerstoffwert protokollieren

Anoxischer Verbrennungswert

Abgastemperatur

Sekundäre Parameteranzeige

• Kohlenmonoxid (CO) PPM

• Effizienz der Brenngasverbrennung

• Sondenausgangsspannung

• Die Temperatur der Sonde

• Umgebungstemperatur

• Jahr, Monat, Tag

• Umgebungsfeuchtigkeit

• Abgastemperatur

• Sondenimpedanz

• Hypoxie-Index

• Betriebs- und Wartungszeit

Kommunikation zwischen Computer und Drucker

Der Analysator verfügt über einen seriellen RS232- oder RS485-Ausgangsanschluss, der direkt an ein Computerterminal oder einen Drucker angeschlossen werden kann, und die Sonde und das Instrument können über den Computer diagnostiziert werden.

Staubreinigung und Standardgaskalibrierung

Der Analysator verfügt über 1 Kanal zur Staubentfernung und 1 Kanal zur Standardgaskalibrierung oder 2 Kanäle zur Standardgaskalibrierung, Ausgangsrelais und einen Magnetventilschalter, der automatisch oder manuell betätigt werden kann.

GenauigkeitP

± 1 % des tatsächlichen Sauerstoffmesswerts mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,5 %. Bei 2 % Sauerstoff würde die Genauigkeit beispielsweise ±0,02 % Sauerstoff betragen.

AlarmP

Der Analysator verfügt über 4 allgemeine Alarme mit 14 verschiedenen Funktionen und 3 programmierbare Alarme. Es kann für Warnsignale wie hoher und niedriger Sauerstoffgehalt, hoher und niedriger CO-Gehalt sowie Sondenfehler und Messfehler verwendet werden.

AnzeigebereichP

10 automatisch anzeigen^-30~ 100 % O2-Sauerstoffgehalt und 0 ppm ~ 2000 ppm CO-Kohlenmonoxidgehalt.

ReferenzgasP

Luftversorgung durch Mikromotor-Vibrationspumpe.

Power Ruireqements

85VAC bis 264VAC 3A

Betriebstemperatur

Betriebstemperatur -25 °C bis 55 °C

Relative Luftfeuchtigkeit 5 % bis 95 % (nicht kondensierend)

Schutzgrad

IP65

IP54 mit interner Referenzluftpumpe

Abmessungen und Gewicht

300 mm B x 180 mm H x 100 mm T 3 kg