Nernst N2032-O2/CO penganalisis dua komponen kandungan oksigen dan gas mudah terbakar

Rentang aplikasi

Nernst N2032-O₂/CO kandungan oksigen dan gas yang mudah terbakarpenganalisis dua komponenadalah alat analisa komprehensif yang secara bersamaan dapat mendeteksi kandungan oksigen, karbon monoksida dan efisiensi pembakaran dalam proses pembakaran. Ini dapat memantau kandungan oksigen dan kandungan karbon monoksida dalam gas buang selama atau setelah pembakaran boiler, tungku, dan kiln.

Penganalisa berpasangan dengan Nernst O₂/CO probe dapat mengukur persentase kandungan oksigen O₂% pada cerobong dan tungku, nilai PPM karbon monoksida CO, nilai 12 gas yang mudah terbakar dan efisiensi pembakaran tungku pembakaran secara real time.

Karakteristik aplikasi

Setelah menggunakan Nernst N2032-O₂/CO kandungan oksigen dan gas yang mudah terbakarpenganalisis dua komponen, pengguna dapat menghemat banyak energi dan mengontrol emisi gas buang.

Nernst N2032-O₂/CO kandungan oksigen dan gas yang mudah terbakarpenganalisis dua komponenadalah teknologi unik yang menggunakan struktur kepala ganda zirkonia yang dikembangkan setelah sepuluh tahun penelitian dan secara bersamaan dapat mengukur kandungan oksigen dan kandungan karbon monoksida. Saat ini merupakan teknologi pengukuran in-line yang sebenarnya. Biaya rendah, akurasi tinggi, dapat diukur secara online dalam berbagai kondisi kelembaban tinggi dan debu tinggi.

Pada proses pembakaran peroksigen, ketika bahan bakar gas dan oksigen pendukung pembakaran mencapai titik kesetimbangan dinamis tertentu, kandungan karbon monoksida juga akan berubah seiring dengan sedikit perubahan jumlah oksigen. Tren perubahan kandungan oksigen dan perubahan tren karbon monoksida membentuk tren yang sama.

Nerst O₂Prinsip pengukuran probe /CO

O Nerst₂/CO probe memiliki elektroda ganda, yang dapat mendeteksi sinyal oksigen dan sinyal mudah terbakar secara bersamaan. Karena gas buang pembakaran tidak sempurna mengandung karbon monoksida (CO), bahan mudah terbakar, dan hidrogen (H₂).

Sel oksigen dari probe zirkonia atau sensor oksigen menggunakan potensi oksigen yang dihasilkan oleh konsentrasi oksigen yang berbeda di bagian dalam dan luar zirkonia pada suhu tinggi (lebih besar dari 650°C) untuk mengukur kandungan oksigen pada bagian yang diukur. bagian dari probe terbuat dari cangkang baja tahan karat atau cangkang baja paduan, yang terdiri dari pemanas baja paduan, tabung zirkonia, termokopel, kawat, papan terminal dan kotak, lihat diagram skematik. Tabung zirkonia dari probe diisolasi dari gas bagian dalam dan luar tabung zirkonia melalui alat penyegel yang sesuai.

Ketika suhu kepala probe zirkonia mencapai 650 °C atau lebih tinggi melalui pemanas atau suhu eksternal, konsentrasi oksigen yang berbeda di sisi dalam dan luar akan menghasilkan gaya gerak listrik yang sesuai pada permukaan zirkonia. Potensi listrik dapat diukur dengan kawat timah yang sesuai, dan nilai suhu bagian tersebut dapat diukur dengan termokopel yang sesuai.

Jika konsentrasi oksigen di dalam dan di luar tabung zirkonia diketahui, potensial oksigen yang bersangkutan dapat dihitung berdasarkan rumus penghitungan potensial zirkonia.

Rumusnya adalah sebagai berikut:

E (milivolt) =4F(RT)mencatate 

Dimana E adalah potensial oksigen, R adalah konstanta gas, T adalah nilai temperatur absolut, PO₂INSIDE adalah nilai tekanan oksigen di dalam tabung zirkonia, dan PO₂DI LUAR adalah nilai tekanan oksigen di luar tabung zirkonia. Menurut rumus, bila konsentrasi oksigen di dalam dan di luar tabung zirkonia berbeda maka akan dihasilkan potensial oksigen yang sesuai. Dari rumus perhitungan dapat diketahui bahwa ketika konsentrasi oksigen di dalam dan di luar tabung zirkonia sama, potensial oksigen harus 0 milivolt (mV).

Jika tekanan atmosfer standar adalah satu atmosfer dan konsentrasi oksigen di udara adalah 21%, maka rumusnya dapat disederhanakan menjadi:

()

Jika potensial oksigen diukur dengan alat ukur dan diketahui konsentrasi oksigen di dalam atau di luar tabung zirkonia, maka kandungan oksigen pada bagian yang diukur dapat diperoleh sesuai dengan rumus yang sesuai.

Rumus perhitungannya adalah sebagai berikut: (Pada saat ini, suhu di bagian zirkonia harus lebih besar dari 650°C )

(%HAI₂) LUAR (ATM) = 0,21 EXPT(-46.421E)

Kurva karakteristik

Ketika gas yang diukur mengandung O₂dan CO pada saat yang sama, karena tingginya suhu sensor dan efek katalitik dari area elektroda platina pada sensor, O₂dan CO akan bereaksi dan mencapai keadaan kesetimbangan termodinamika, PO₂pada sisi terukur telah berubah sehingga tekanan parsial oksigen pada kesetimbangan adalah P'O₂.

Hal ini dikarenakan setelah sensor diaktifkan pada suhu tinggi, terjadi proses O₂dan reaksi CO yang cenderung seimbang sejajar dengan proses O₂difusi konsentrasi. Ketika reaksi mencapai kesetimbangan, difusi O₂konsentrasinya juga cenderung stabil, sehingga tekanan parsial oksigen yang diukur pada kesetimbangan adalah P'O₂.

Reaksi berikut terjadi di daerah negatif ZrO₂baterai:

1/2 HAI₂(PO₂)+CO→CO₂

Ketika reaksi mencapai kesetimbangan, O₂perubahan konsentrasi, PO₂direduksi menjadi P'O₂, dan konversi molekul oksigen gas dan O₂dalam matriksnya adalah:

Elektroda negatif:HAI₂ → 1/2 HAI₂(P'O₂)+2e

Elektroda positif:1/2 HAI₂(PO₂)+2e → HAI₂

Proses perbedaan konsentrasi baterai adalah:1/2 HAI₂ (PO₂) → 1/2 HAI₂(P'O₂)

Ketika gaya gerak listrik sensor dibandingkan dengan jumlah mol gas oksidasi-reduksi, kurva tersebut merupakan kurva karakteristik yang mirip dengan kurva titrasi.

Bentuk kurva karakteristik ini pada temperatur, tekanan dan laju aliran tertentu, sensor yang sama memiliki kurva karakteristik yang persis sama untuk jenis sistem gas yang sama.

Oleh karena itu, di bawah tekanan atmosfer dan gas yang diukur dalam aliran alami, perbandingan gaya gerak listrik dan jumlah mol O₂-CO sistem dengan sensor zirkonia adalah λ (λ=no2 /nco atau persentase volume λ=O₂ × V %/OCO × V %) kurva karakteristik.

Ketika Pt-Al₂O₃katalis dikatalisis pada 600°C, CO dalam sistem aerobik dapat diubah sepenuhnya menjadi CO₂, jadi gas yang diukur hanya mengandung oksigen setelah pembakaran katalitik.

Saat ini, sensor zirkonia mengukur kandungan oksigen secara akurat. Karena hubungan gas yang diukur di bawah aksi pembakaran katalitik, maka kandungan CO dalam gas yang diukur dapat diukur. Hubungan antara rumus reaksi dan kuantitas sebelum dan sesudah pembakaran katalitik dari gas yang diukur adalah sebagai berikut:

Misalkan konsentrasi karbon monoksida pada gas terukur sebelum katalisis adalah (CO), konsentrasi oksigen adalah A1, dan konsentrasi oksigen dalam gas terukur setelah katalisis adalah A, maka:

Sebelum terbakar：(CO) A1

Setelah terbakar：HAI A

Kemudian:A=A1 – (BERSAMA)/2

Dan:λ =A1 /(BERSAMA)

Jadi:SEBUAH=λ ×(BERSAMA)-(BERSAMA)/2

Hasil:(BERSAMA)= 2A /(2λ-1)    (λ＞0,5)

Prinsip struktur O₂/CO pemeriksaan

O₂/CO probe telah membuat perubahan yang sesuai berdasarkan probe asli untuk mewujudkan fungsi kontrol pembakaran baru. Selain mendeteksi kandungan oksigen selama proses pembakaran, probe juga dapat mendeteksi bahan mudah terbakar yang tidak terbakar sempurna (CO/H₂), karena karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H₂) hidup berdampingan dalam gas buang pembakaran tidak sempurna.

Probe adalah elemen dasar yang menggunakan prinsip elektrokimia setelah zirkonia dipanaskan untuk mewujudkan pengukuran.

A.O₂elektroda (platinum)

B. Elektroda COe (platinum/logam mulia)

C. Elektroda kontrol (platinum)

Komponen inti dari probe adalah lembaran komposit zirkonia yang dilas pada tabung korundum untuk membentuk tabung tertutup dan terkena saluran gas buang dari sistem pembakaran. Penggunaan elektroda internal dapat secara efektif mencegah komponen korosi merusak elektroda dan meningkatkan umur layanan.

Fungsi elektroda COe dan elektroda O₂elektrodanya sama, namun yang membedakan kedua elektroda tersebut adalah sifat elektrokimia dan katalitik bahan bakunya, sehingga komponen yang mudah terbakar pada gas buang seperti CO dan H₂dapat diidentifikasi dan dideteksi. Dalam keadaan pembakaran sempurna, tegangan “Nernst” UO₂juga terbentuk pada elektroda COe, dan kedua elektroda ini memiliki karakteristik kurva yang sama. Saat mendeteksi pembakaran tidak sempurna atau komponen yang mudah terbakar, UCOe tegangan non-"Nernst" juga akan terbentuk pada elektroda COe, tetapi kurva karakteristik kedua elektroda bergerak secara terpisah. (Lihat grafik tipikal untuk kedua sensor)

Sinyal tegangan UCO/H₂dari total sensor adalah sinyal tegangan yang diukur dengan elektroda COe. Sinyal ini mencakup dua sinyal berikut:

UCO/H₂(jumlah sensor) = UO₂(kandungan oksigen) + UCO₂/H₂(komponen yang mudah terbakar)

Jika kandungan oksigen diukur dengan O₂elektroda dikurangi dari sinyal total sensor, kesimpulannya adalah:

UCOe (komponen mudah terbakar) = UCO/H₂(sensor total)-UO₂(kandungan oksigen)

Rumus di atas dapat digunakan untuk menghitung komponen COe yang mudah terbakar yang diukur dalam ppm. Sensor probe adalah karakteristik sinyal tegangan yang khas. Grafik menunjukkan kurva tipikal (garis putus-putus) konsentrasi COe ketika kandungan oksigen secara bertahap menurun.

Ketika pembakaran memasuki area yang kekurangan udara, pada apa yang disebut titik “tepi emisi”, ketika udara tidak mencukupi menyebabkan pembakaran tidak sempurna, konsentrasi COe yang bersangkutan akan meningkat secara signifikan.

Karakteristik sinyal yang diperoleh ditunjukkan pada diagram kurva probe.

UO₂(garis kontinu) dan UCO/H₂(garis putus-putus).

Ketika udara berlebih dan pembakaran benar-benar bebas dari komponen COe, sensor memberi sinyal UO₂dan UCO/H₂sama, dan sesuai dengan prinsip “Nernst”, kandungan oksigen saat ini di saluran gas buang ditampilkan.

Saat mendekati “tepi pelepasan”, sinyal tegangan sensor total UCO/H₂elektroda COe meningkat pada tingkat yang tidak proporsional karena tambahan sinyal COe non-Nernst. Untuk karakteristik sinyal tegangan sensor: UO₂dan UCO/H₂relatif terhadap kandungan oksigen dalam saluran gas buang, karakteristik khas komponen COe yang mudah terbakar juga ditampilkan di sini.

Selain sinyal tegangan dari sensor UCO/H₂dan UO₂, sinyal sensor yang relatif dinamis dU O₂/dt dan dUCO/H₂/dt dan khususnya rentang sinyal fluktuasi elektroda COe dapat digunakan untuk mengunci “tepi emisi” pembakaran.

(Lihat “Pembakaran tidak sempurna: rentang fluktuasi tegangan elektroda COe UCO/H₂“)

Karakteristik teknis

•Fungsi masukan pemeriksaan ganda: Satu alat analisa dapat dilengkapi dengan dua probe, yang dapat menghemat biaya penggunaan dan meningkatkan keandalan pengukuran.

•Beberapa fungsi keluaran: Penganalisis memiliki dua keluaran sinyal arus 4-20mA dan antarmuka komunikasi komputer-komputer RS232 atau antarmuka jaringan RS485. Satu saluran keluaran sinyal oksigen, saluran keluaran sinyal CO lainnya.

•Rentang pengukuran: Rentang pengukuran oksigen adalah 10^-30hingga kandungan oksigen 100%, dan rentang pengukuran karbon monoksida adalah 0-2000PPM.

•Pengaturan alarm:Penganalisis memiliki 1 keluaran alarm umum dan 3 keluaran alarm yang dapat diprogram.

• Kalibrasi otomatis:Alat analisa akan secara otomatis memantau berbagai sistem fungsional dan secara otomatis mengkalibrasi untuk memastikan keakuratan alat analisa selama pengukuran.

•Sistem cerdas:Penganalisis dapat menyelesaikan fungsi berbagai pengaturan sesuai dengan pengaturan yang telah ditentukan.

•Fungsi keluaran tampilan:Penganalisis memiliki fungsi yang kuat untuk menampilkan berbagai parameter dan fungsi keluaran dan kontrol yang kuat dari berbagai parameter.

•Fungsi keamanan:Saat tungku tidak digunakan, pengguna dapat mengontrol untuk mematikan pemanas probe untuk memastikan keamanan saat digunakan.

•Instalasi sederhana dan mudah:pemasangan alat analisa ini sangat sederhana dan terdapat kabel khusus untuk dihubungkan dengan probe zirkonia.

Spesifikasi

masukan

• Satu atau dua probe zirkonia atau satu probe zirkonia + sensor CO

• Termometer buang atau cadangan tipe K, R, J, S

• Input sinyal pembersihan gas bertekanan

• Pilihan dua bahan bakar yang berbeda

• Kontrol pengoperasian yang aman dan tahan ledakan (hanya berlaku untuk probe yang dipanaskan)

Keluaran

Dua output sinyal DC linier 4～20mA (beban maksimum 1000Ω)

• Rentang keluaran pertama (opsional)

Output linier 0～1% hingga 0～100% kandungan oksigen

Keluaran logaritmik 0,1～20% kandungan oksigen

Keluaran mikro-oksigen 10^-39sampai 10^-1kandungan oksigen

• Rentang keluaran kedua (dapat dipilih dari berikut ini)

Kandungan karbon monoksida (CO) nilai PPM

Karbon dioksida (CO₂)%

Nilai PPM pengukuran gas mudah terbakar

Efisiensi pembakaran

Catat nilai oksigen

Nilai pembakaran anoksik

Suhu buang

Tampilan Parameter Sekunder

• Karbon monoksida karbon (CO) PPM

• Efisiensi pembakaran gas yang mudah terbakar

• Periksa tegangan keluaran

• Suhu probe

• Suhu sekitar

• Tahun bulan hari

• Kelembapan lingkungan

• Suhu buang

• Probe impedansi

• Indeks hipoksia

• Waktu pengoperasian dan pemeliharaan

Komunikasi komputer/printer

Alat analisa ini memiliki port keluaran serial RS232 atau RS485, yang dapat dihubungkan langsung ke terminal komputer atau printer, dan probe serta instrumen dapat didiagnosis melalui komputer.

Pembersihan debu dan kalibrasi gas standar

Alat analisa ini memiliki 1 saluran untuk menghilangkan debu dan 1 saluran untuk kalibrasi gas standar atau 2 saluran untuk relai keluaran kalibrasi gas standar, dan sakelar katup solenoid yang dapat dioperasikan secara otomatis atau manual.

KetepatanP

± 1% dari pembacaan oksigen aktual dengan pengulangan 0,5%. Misalnya, pada oksigen 2%, keakuratannya akan menjadi ±0,02% oksigen.

AlarmP

Alat analisa ini memiliki 4 alarm umum dengan 14 fungsi berbeda, dan 3 alarm yang dapat diprogram. Ini dapat digunakan untuk sinyal peringatan seperti kandungan oksigen tinggi dan rendah, CO tinggi dan rendah, serta kesalahan pemeriksaan dan kesalahan pengukuran.

Rentang tampilanP

Secara otomatis menampilkan 10^-30～100% kandungan oksigen O2 dan 0ppm～2000ppm CO kandungan karbon monoksida.

Gas referensiP

Pasokan udara dengan pompa getaran motor mikro.

Persyaratan Listrik

85VAC hingga 264VAC 3A

Suhu Operasional

Suhu Pengoperasian -25°C hingga 55°C

Kelembaban Relatif 5% hingga 95% (tanpa kondensasi)

Tingkat Perlindungan

IP65

IP54 dengan pompa udara referensi internal

Dimensi dan Berat

300mm L x 180mm T x 100mm D 3kg