种准确简便地标定氧化锆氧量分析仪的新方法

　　1 引言

　　氧化锆氧量分析仪(以下简称为分析仪)是一种使用固体电解质氧传感器的高科技产品,已经广泛地应用在电厂、药厂、油田等行业。由于起到“节能”和“环保”的作用,因此颇受人们青睐。

　　由于长期使用,其关键部件——氧化锆浓差电池式氧传感器(以下简称传感器)将发生老化:①部分氧化锆的立方晶体逐渐转化为单钭晶体(氧化锆晶体的逆稳现象),灵敏度下降。②由于传感器的多孔铂电极的挥发或烟气中的硫中毒,使得传感器的本底电势增大,其内阻增加,从而影响了电极平衡时间和测量灵敏度和准确度。③多孔铂电极的微孔结构被灰尘堵塞,导致分析仪响应时间延长,灵敏度下降。总之,传感器的老化以及在长期高温工作导致机械或电气连接件的锈蚀和损伤,使得分析仪的测量值偏高,响应速度变慢,重复性变差。

　　为了纠正仪器的测量误差,必须定期标定,即把具有准确氧浓度的标准气强行导入检测器(俗称锆头)内,使传感器处于标准氧浓度的气氛中,然后调整分析仪的显示值,使其与导入的标准气浓度一致[1][2]。我国的氧化锆氧分析器检定规程[1]问世于1988年。虽然在2004年进行了修正,可是在后续检定和使用中检定的操作中,仍存在某些难以执行的问题:

　　(1) 因为检测器必须位于锅炉的过热器和省煤器之间,此处的烟尘浓度高,其多孔陶瓷过滤网很容易被灰尘堵塞,所以其透气量不稳定。这不满足检定规程的要求,可是很难把过滤网上粉尘清除干净。

　　(2) 过滤网透气不透灰功能不是绝对的,仍然有粉尘透过过滤网落在传感器的多孔铂电极上,导致其氧电动势下降,影响敏感特性。从高达700℃的烟囱上把检测器和传感器拆卸下来检验,颇烦琐。

　　(3) 在现场标定时,若局部堵塞,则氧标准气的固定流量(300mL/min)将使氧传感器处于加压状态,因此其显示值比真实的氧浓度大,并且显示值跳动。

　　(4) 常规标定法通常使用3种或2种浓度的标准气[1][2]。采用的3种氧浓度依次为分析仪满量程的20%、50%和85%,采用的2 种氧浓度是:满量程的标准气(简写为FSG)和零浓度标准气(简写为ZG)。标准气价格昂贵,还需要向具有标准物质生产许可证的厂家购买,很不方便。

　　为了能使现场标定操作简化,提高准确度。本文探讨仅使用一种标准气(或不用标准气)就能快速准确地标定氧量分析仪的新方法。

　　2 新方法的基本原理

　　新方法的本质是利用万用表依据Nernst方程检验待标定的氧化锆氧检测器的输出电压,判断陶瓷过滤网的粉尘堵塞和污染状况是否适宜现场在线标定?然后利用调整压力的方法,使任意选定的一种浓度氧标准气(例如20%氧浓度的标准气)或具有标准参考浓度的标准气(例如大气)变成了2种或3种氧浓度的“标准气”,对氧量分析仪进行标定。下面进行详细的讨论。