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氧化鋯氧量分析儀常見故障原因分析及防范措施
摘要： 本文重點闡述氧化鋯氧量分析儀的工作原理，簡要分析了氧化鋯氧量分析儀常見故障的原因分析、判斷與排除，簡要介紹
了誤操作引起的故障，并針對這些故障提出了相應(yīng)的處理方法和防范措施
0 引言
為保證鍋爐較佳燃燒工況，這就要求鍋爐煙氣的含氧量測量必須準(zhǔn)確可靠。然而氧化鋯氧量分析儀長期工作在高溫、煙氣沖刷厲害的惡劣環(huán)境中容易出現(xiàn)故障，所以我們要加強對氧化鋯氧量分析儀的運行維護。
1 氧量測量的意義
機組的煤耗與鍋爐燃燒質(zhì)量的好壞有著直接的關(guān)系。鍋爐處于較佳燃燒狀態(tài)時具有一定的過?？諝庀禂?shù)，而過?？諝庀禂?shù)和煙氣中氧氣的含量有一定的關(guān)系，因此可以通過監(jiān)視煙氣中氧氣的含量來了解過?？諝庀禂?shù)，以判斷燃燒是否處于較佳狀態(tài)。甚至于把氧氣的含量信號引入燃燒自動控制系統(tǒng)，作為校正信號來控制送風(fēng)量，以保證鍋爐的經(jīng)濟燃燒。因此，火力發(fā)電廠測量鍋爐煙氣的含氧量有非常重要的意義，這就要求鍋爐煙氣的含氧量測量必須準(zhǔn)確可靠。
2 氧化鋯氧量分析儀的工作原理
氧化鋯氧量分析儀的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質(zhì)，高溫下的電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時形成濃差電池，濃差電池產(chǎn)生的電勢與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如一側(cè)氧濃度固定，即可通過測量輸出電勢來測量另一側(cè)的氧含量。在 600~1200°C高溫下，經(jīng)高溫焙燒的氧化鋯材料對氧離子有良好傳導(dǎo)性。在氧化鋯管兩側(cè)氧濃度不等的情況下，濃度大的一側(cè)的氧分子在該側(cè)氧化鋯管表面電極上結(jié)
合兩個電子形成氧離子，然后通過氧化鋯材料晶格中的氧離子空穴向氧濃度低的一側(cè)泳動，當(dāng)?shù)竭_低濃度一側(cè)時在該側(cè)電極上釋放兩個電子形成氧分子放出，于是在電極上造成電荷累積，兩電極之間產(chǎn)生電勢，此電勢阻礙這種遷移的進一步進行，直至達到動平衡狀態(tài)，這就形成濃差電池，它所產(chǎn)生的與兩側(cè)氧濃度差有關(guān)的電勢，稱作濃差電勢。
3 氧化鋯氧量分析儀常見故障的原因分析﹑ 判斷與排除
3.1 氧化鋯探頭老化
大多數(shù)探頭老化時，內(nèi)阻將大于 1kΩ，因此通過測量探頭內(nèi)阻即可判斷探頭老化程度。一般情況下，在安裝點選擇合理和中等惡劣煙氣條件下，探頭使用一年后才會明顯老化。但是如果安裝點煙溫過高，或煙氣中二氧化硫含量太大，都會加速探頭老化，縮短探頭壽命。
3.2 氧量跳動
氧量運行曲線是一條有毛刺的波動線。毛刺和波動分別是短周噪聲和長周噪聲，分別是由爐膛壓力波動和風(fēng)煤比波動引起的。因此毛刺和波動的大小決定于爐子的優(yōu)劣，不是探頭本身引起的，正常的毛刺約為±0.4%，如果毛刺近于±1%為小跳動，大于±1%為大跳動，探頭老化是產(chǎn)生跳動的一個原因。
3.3 氧量顯示不正常
引起氧量顯示不正常的故障原因較多，主要有氧化鋯元件老化或損壞，加熱爐絲斷，熱電偶斷，需要更換相應(yīng)儀器部件或探頭；另外連接導(dǎo)線接觸不良或斷開，也會引起氧量顯示不正常，需要重新連接導(dǎo)線或更換導(dǎo)線。
例如：被測氣體含氧量不為零時，氧量分析儀氧量測量顯示為零。
①溫度故障。溫度低的原因：
1）熱電偶損壞。可通過測量熱電偶電阻判斷。
2）加熱器損壞。切斷電源，測量加熱器的電阻，同時測
量加熱器的引線與探頭外殼間絕緣電阻應(yīng)大于 2MΩ。
3）熱電偶或加熱器引線接觸不良。
②引線及轉(zhuǎn)換器故障。
③探頭內(nèi)電極接觸不良。
④探頭內(nèi)積聚大量可燃物。
3.4 氧量顯示偏高
引起氧量顯示偏高的原因較多，主要有爐墻漏風(fēng)，安裝法蘭漏，探頭的標(biāo)準(zhǔn)氣體入口螺帽未擰緊，探頭內(nèi)部管組件與外部管連接處、內(nèi)部管與氧化鋯元件連接處不嚴(yán)密，氧化鋯老化等。判別方法是：當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)正常，而運行中氧量明顯偏高者可判為漏氣，即爐墻漏風(fēng)，安裝法蘭漏，探頭的標(biāo)準(zhǔn)氣體入口螺帽未擰緊，或探頭內(nèi)部管組件與外部管連接處、內(nèi)部管與氧化鋯元件連接處不嚴(yán)密。
①爐墻漏風(fēng)。如果探頭附近的爐墻漏風(fēng)，呈負(fù)壓的煙道會將空氣吸入，氧量分析儀周圍的煙氣中混有空氣，此時測得的煙氣中的氧量包含了空氣中的氧氣，所以顯示值會偏高。應(yīng)采取措施使探頭附近的爐墻密封。
②安裝法蘭漏，一是煙道法蘭焊接不密封，二是煙道法蘭與探頭法蘭之間的密封墊片不完好，三是探頭安裝螺栓擰不緊。煙道內(nèi)呈微負(fù)壓，這種情況下空氣會從安裝法蘭處漏入煙道中，此時測得的煙氣中的含氧量包含了空氣中的氧氣，所以顯示值會偏高。應(yīng)采取措施密封安裝。
③探頭的標(biāo)準(zhǔn)氣體入口螺帽未擰緊。如果探頭的標(biāo)準(zhǔn)氣體入口螺帽未擰緊，空氣則從螺帽處漏入到氧化鋯測量元件的測量端，此時空氣、煙氣混合，煙氣中含氧量增加，使得氧量顯示偏高。應(yīng)將探頭的標(biāo)準(zhǔn)氣體入口螺帽擰緊。
④探頭內(nèi)部管組件與外部管連接處、內(nèi)部管與氧化鋯元件連接處不嚴(yán)密，主要有密封墊片破損或連接螺栓擰不緊兩種情況。氧量分析儀在線測量時煙道內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，外部呈正壓，內(nèi)外管連接處或內(nèi)部管與氧化鋯元件連接處不嚴(yán)密都會使空氣中的氧通過縫隙進入到氧化鋯測量元件的測量端，此時空氣、煙氣混合，煙氣中含氧量增加，使得氧量分析儀測量值顯示偏高。
4 誤操作引起的故障及現(xiàn)場處理
①煙溫太高，如果選用 600~750°C的煙溫點，因煙氣溫度過高，將加速探頭老化。
②選用爐內(nèi)側(cè)、死角，雖然探頭使用壽命大于 1 年，但響應(yīng)遲緩，無法指導(dǎo)調(diào)風(fēng)操作。
③選用渦流處，氧量波動大。
④選用煙道縮口處，風(fēng)速大，容易造成探頭堵灰和沖刷大。
⑤選在煙道負(fù)壓大于 1000Pa 處，易產(chǎn)生漏氣故障，氧量偏高。
⑥工況氧量無代表性，正常煙氣氧量和探頭安裝處氧量相差甚遠。
5 防范措施
①保證測點煙溫在 400~500°C之間，煙道的負(fù)壓小于 1000Pa，測點處應(yīng)燃燒*，煙氣流動平穩(wěn)無劇烈振動和敲打源。
②在環(huán)境較好的地方安裝氧化鋯氧量分析儀的控制器。
③為防止煙氣對流和冷凝水進入鋯頭，探頭應(yīng)稍向下傾斜。
④測點位置應(yīng)避開人孔門等位置，應(yīng)在鍋爐密封好、不漏風(fēng)的部位。
6 結(jié)束語
通過加強對氧化鋯氧量分析儀的故障分析、總結(jié)與維護，大大提高了鍋爐煙氣含氧量測量信號的準(zhǔn)確可靠性，從而大大提高了鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟性。不但節(jié)約了燃料成本，而且減少了環(huán)境污染，延長了鍋爐壽命，為大容量、高參數(shù)的火力發(fā)電機組的安全、經(jīng)濟運行提供了有力的保障。