摘要：本文详细论述了200MW机组锅炉采用氧化锆氧量变送器测定烟气中的含氧量工作原理，仪器结构、性能和标定方法，故障判断和消除等。

一、监测烟气中氧气含量的意义
　　燃煤锅炉燃烧质量的好坏，直接关系到电厂燃料消耗率的高低，锅炉烟气中氧量自动分析就是为了连续监督燃烧质量，以便及时控制燃料和空气的比例，使燃烧保持在较好的状态下进行；为了使燃料达到完全燃烧，同时又不过多地增加排烟量和降低燃烧温度，首先要控制燃料与空气的比例，使过剩空气系数α保持在一定范围内。
二、测氧原理
　　OCMHKS4000型氧量分析系统是用来测量燃烧过程中烟气和其他非可燃性气体中所含氧气浓度的仪器。
　　氧气的含量可由恒温的氧化锆电池所产生的电动势（EMF）来表征。
　　这种测量是直插在线式测量，也即测量电池位于被测烟气之中，探头顶端处于烟道当中三分之一处的位置。
　　测量电池由一片如一元硬币大小的氧化锆基片组成，它的两面涂以多孔铂金层，并密封地焊在用不锈钢管制成的电池套的顶部。
　　测量电池由内部加热器加热，而加热器受温度控制器控制，使温度保持恒定。在这种恒温条件下，　　　　　　氧化锆电池的mV输出可以按下式计算：
E=R/4F×Tm×logeP1/P2+C(mv)
式中：P1=电池内侧参考气体（比如，参考空气）的氧分压
P2=电池外侧被测气体（比如，烟气中的氧气）的氧分压
R=气体常数
F=法拉第（Faraday’s）常数
Tm=绝对温度=273+t
C（mV）=电池常数-mV
参考气体（如仪表气）应该是清洁，干燥和无油的空气（其中含氧20.5%）。
　　当测量电池的参考侧和测量侧的氧含量不同时，氧离子就会从氧分压较高的一面向较低的一面迁移。此时，电池的mV输出信号与被测气体的氧含量的对数成反比关系,也就是说,测量电池的mV输出随被测气体的氧含量的降低而增大。如果电池外侧的被测气体用空气代替的话，氧化锆电池的电动势大约为0mV±5mV（即电池常数），而用氧气浓度为2.1%的气体代替被测气体时，电池的电动势大约为+50mV（即特性曲线的上升率，或称为十倍程电压）。
三、OCMHKS4000型氧量分析系统的结构
　　OCMHKS4000型氧量分析系统由安装在烟道中直接检测烟气氧分压的测量探头，电缆和气缆，以及电子变送器组成。它们被详细地示于以下图中。

3.1氧化锆探头
　　探头由接线盒，带加热器、热电偶和信号线的内芯组件，带测试气体导管的测量探头管,测量电池本身由几层组成：即多孔的铂金涂层和氧化锆基片，测量电池有自己的4孔连断的参考（清洁，干燥无油的仪表气（含氧20.5%）。因为电池两边是两种不同的气体，过滤头组件上有一个被称为V型板的气体导流罩。正极引线和参考气导管。带法兰盘的探头管就是整个系统的电气负极它的作用是保护测量电池参考内侧的信号氧化锆电池，过滤头组件和保护管等组成。接法兰，它是气密的，用户可以根据要求自行在现场进行更换。接线盒包括测量电池连接端子（端{-1/+2}），热电偶连接端子（端{+3/-4}），加热器（端6—8）和通参考气体的端口。所以它将产生一个成对数关系mV输出（被测气体氧含量高时，输出电压低（比如，氧含量为20.5%时，电压为0mV）；反之电压高（比如，氧含量为2.06%时，约为50mV）。这个mV电压通过电子变送器转换为4—20mA的电流，其最大负载为500Ω这个电流直接与所测得的氧含量成比例关系，可以从端子上引出，作为一个隔离的输出信号。点用以对测量电池环境需温度的变化进行要加热到750℃（补偿843（即，℃），加热器就装在探头冷端补偿）。里面。为了保证温度恒定Ni-Cr-Ni被测气体通过过滤器热电偶用于测温，而加热电压充入测量电池的烟气一侧。电池的则由温控控制。OCM-4另一侧电子变送器内部有温度参考则是经过探头内芯连续不测量电池信号
3.2电子变送器
　　OCM-4电子变送器要与氧量测量探头连接。测量电池的mV输出信号经过放大，然后在变送器中（变送器完全14Bit是自动控制的。系统转换器）转换发为数生故障字信号时，可以以微处理文字器根据测量电池所的形式清晰地显示在采用的显示能思屏上，特（的Nernst020mA）公式线性化并加以或420mA的修隔正。离输出最后---氧含量以这可在百键分比的盘上选择形式。显示来，同时对外有标准––的相应标准形限值内）。式的变送器有两个测量量程。它们的初值和终值都可以任意地设定（在系统规定并给用户除出在线非氧量测量探头界面帮助菜单结构简明信息。已经达到，操它的作直预设观。温度，否则系统出错继电器触点始终打开，显示器则显示探头正在加热。加热进程中探头的即时温度可以由显示屏上的模拟带显示出来。在加热过程中，所有的系统参数，以及相应菜单上的实际值都可以从键盘上选取时继当电器的系统出达到它的错触点工作温度并也将闭合稳定在，标准+/-0.5的实际值℃以内时，就可以都显示在显示屏读取上。实际测得的数据，
四、在线标定
　　氧化锆电池老化、积灰、SO2和SO3对电池的腐蚀等许多干扰因素的影响，运行过程中，仪器参数将发生逐渐变化，而给测量带来误差，氧量显示出现跳动现象，响应迟缓。为了使测量准确，必须定期用标气进行校准。按照能思标特方程，当温度不改变时，只有电池常数的改变，电池常数的改变大约是每年大约2MV/年，因此每三个月一次的单点校验是必须的。
　　打开标气，先将标气流量调至150－180l/h，然后取下探头上的标气入口堵头，将标气用导管接入标气入口，并密封好。如果电池电压稳定（±0.5mV），该值在300秒后自动输入。运行的时间由一个闪动的光标显示。光标开始从左边（停留1秒），然后每隔1秒向右移一位假设显示值都在允许范围内保持稳定）。如果超出允许范围，光标将返回重置。如果标定成功，则新的计算值将自动写入。如果再1分钟内电池信号不能稳定则系统自动结束标定，给出错误信息。标定结束后，取下标气连接管，重新堵上标气入口，仪器校准完毕，显示返回氧量指示状态。
五、氧化锆探头的故障处理
　　1.氧量信号偏小：检查标准气接口密封圈及螺钉是否松动漏气。
　　2.氧量信号偏大：被测介质系还原性气体，引起铂电极“中毒”；松开标准气接口密封螺钉，让空气渗入清洗，信号会逐步回落，否则必须调换锆管。
　　3.氧量信号不稳定：有干扰信号混入，应设法根据具体情况采用适当措施排除干扰信号。
　　4.热电偶信号小：加热电炉断路，更换加热电炉。
六、结束语　　　　　　
　　通过几年来OCMHKS4000氧化锆分析仪的运行情况分析，其测量系统精度高、信号延迟短、设备维护量较小，探头的平均使用寿命在3年，值得推广使用。