專利名稱：氧化鋯自動氧量測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種氧量檢測裝置，具體涉及到一種氧化鋯自動氧量測試儀。
技術背景目前，鍋爐是世界上主要的動力和熱能供給設備，也是耗能的大戶之一。因此，“如 何在穩定地、有效地供給熱量的前提下，節省燃料消耗和電力消耗，提高鍋爐熱效率” 一直 是我國的節能減排工作的重要課題。眾所周知，鍋爐是通過燃料(比如煤、氣或油等)在爐 膛內的燃燒，把一次能源轉化為二次能源(比如蒸汽或熱水等)的裝置。在鍋爐內，燃料燃 燒放出的熱量主要被循環系統中的熱水或蒸汽帶走，其余的熱量少部分由于鍋爐的熱傳導 而散失，大部分被燃燒所產生的煙氣帶走，散布到大氣中。另外，由于燃燒室中含氧量的不 足，使燃料得不到充分的燃燒也要造成一定的熱損失。同時，燃料燃燒的不充分還會排放出 大量有毒有害氣體，來影響操作者的身體健康。因此，提高鍋爐的熱效率就是把未能轉化 為熱水和蒸汽的部分熱量盡可能挖潛利用起來。除了提高鍋爐本體的隔熱保溫特性的辦法 外，最主要的是迫使燃料充分燃燒，以及減少煙氣帶走的熱量。目前，國內的鍋爐廠，很多都采用熱磁式氧分析儀來進行對鍋爐含氧量的分析，其 原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測定煙氣中含氧量。熱磁式氧 分析儀雖然具有結構簡單、便于制造和調整等優點，但由于其反應速度慢、測量誤差大、容 易發生測量裝置氣孔的堵塞和熱敏元件容易被嚴重腐蝕而損壞等缺點，已逐漸被氧化鋯氧 分析儀所取代。而市面上充斥著的多種氧化鋯自動氧量測試儀，使用壽命低，且都不能在實時測 試爐膛內的含氧量的同時，做到靈活自動的調節其它配套工作設備，及對設備故障的及時 檢測，以求通過工藝的細微調整，使燃料能得以充分燃燒，達到節能環保的目的
實用新型內容
本實用新型針對目前鍋爐用氧化鋯氧量分析儀器，儀器使用壽命較短，使用時，必 需人為手動控制，自動化程度不高，且不能及時調節鍋爐的控制裝置，使鍋爐處于最佳工作 狀態，來節約能源及原材料，從而達到降低成本和環保的目的。為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案來實現—種氧化鋯自動氧量測試儀，包括氧量檢測器和氧量變送器兩個功能模塊，所述 氧量檢測器由氧化鋯氧量傳感器及用于測量鍋爐溫度的測溫熱電偶組成，所述氧量檢測器 還連接有一用于加熱氧量檢測器的加熱器；所述氧量變送器部分主要包括用于連接氧量檢測器的電子開關、用于轉換接收的 信號的A/D轉換器、用于控制氧量變送器工作的單片機芯片、接口芯片、氧量顯示裝置、測 溫保溫裝置、溫度控制裝置及故障顯示器，所述電子開關通過A/D轉換器與單片機芯片相 連，所述氧量顯示裝置通過接口芯片與單片機芯片相連，所述溫度控制裝置通過測溫保溫 裝置與單片機芯片相連，且所述故障顯示器與單片機芯片相連。[0009]所述氧化鋯氧量傳感器，為外層涂有特殊保護層的濃差電池式氧化鋯氧量傳感器。所述氧量變送器還設有用于信號輸出的國際標準模擬接口及數字接口。本實用新型，通過連接入鍋爐的內部，實時測試爐膛內的含氧量，并將處理過的測 量信號轉變成其它信號的形式來輸出，用以控制其它配套設備(如鼓風機等)來調節爐內 的含氧量，使燃料充分燃燒，實現節能和環保的兩大功能，且由于采用半自動化的系統檢測 和設備的調節裝置，大大降低了人力成本，增加了設備的使用性。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本實用新型。圖1為氧化鋯自動氧量測試儀硬件原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下 面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖1所示，氧化鋯自動氧量測試儀由氧量檢測器1及氧量變送器兩個模塊組成， 其中氧量檢測器1由組裝在金屬外殼殼體中的氧化鋯氧量傳感器與測溫熱電偶組成，且金 屬外殼為設有參比氣機標準氣的通孔的不銹鋼殼體，在檢測器一側還連接有一加熱器11。 氧量檢測器1的通過電子開關2與氧量變送器相連，而氧量變送器部分主要包括用于連接 氧量檢測器的電子開關2、用于轉換接收的信號的A/D轉換器3、用于控制氧量變送器工作 的核心部件89C52單片機芯片4、接口芯片6、用于顯示鍋爐內部的氧氣含量的氧量顯示裝 置7、用于檢測溫度的測溫保溫裝置13、用于控制加熱器11工作的溫度控制裝置12及顯示 氧化鋯自動氧量測試儀故障發生處的故障顯示器9。其中，電子開關2通過A/D轉換器3與 單片機芯片4相連，氧量顯示裝置7通過接口芯片6與單片機芯片4相連，溫度控制裝置12 通過測溫保溫裝置13與單片機4芯片相連，且故障顯示器9與單片機芯片相連。由于本實用新型為一種用于自動檢測鍋爐含氧量的檢測儀表，通過連接著的儀器 電源接口 14來滿足其工作時的耗電需要，且在測量氧量的同時還可以通過信號的輸出來 輔助鍋爐其它工作器件的工作，來實現提高鍋爐熱效率來節約能源應用的功效。為此，經89C52單片機芯片4處理后的輸出信號，可以通過利用光電隔離芯片5與 89C52單片機芯片4相連的D/A變換器8，轉變成可供遠傳輸出的國際標準模擬接口進行DC 4 20mA或DC 0 10mA輸出的電子信號；或通過與89C52單片機芯片4相連的計算機相 連的國際標準數字接口，直接以數字信號由串行二進制RS-485數據總線10輸出。本實用新型的使用步驟如下(1)用加熱器將氧化鋯氧量傳感器加熱到720°C，當固體介質兩側存在氧濃差時， 高氧勢一側氧就會以0-2狀態進入固體電介質的空位中，破壞了晶格的電中性，迫使0-2離 子通過空位和缺陷向低氧勢側遷移，從而形成離子導電，于是在鉬電極引出端產生氧濃差 電動勢。(2)來自檢測器的氧濃差電池的電動勢和熱電偶的電動勢信號，首先通過并激發 氧量變送器的電子開關，然后經A/D變換器轉變成數字信號后輸入到89C52單片機芯片中，通過89C52單片機芯片進行信號線性化處理。(3) 89C52單片機芯片輸出處理后的信號時，先通過控制加熱器的加熱狀態進行溫 度補償，使氧化鋯傳感器處于標準工作溫度環境(720°C)。與此同時，輸出信號經接口芯片 處理后由氧氣顯示裝置的數碼管一百分比的形式顯示出氧氣含量，使得操作人員可根據氧 量顯示值，調整其它工藝參數以便實現最佳燃燒狀態；當輸出信號發生問題時，由于本儀表 具有自動復位和故障自我診斷功能，故障指示裝置上相應的(“鋯管”和“熱偶”)燈便點亮 以示報警；且輸出信號通過相連的國際標準模擬接口轉換成DC4 20mA或DC0 10mA信 號，來向外部工作部件傳輸，或通過國際標準數字接口串行二進制RS-485數據總線，以標 準數字信號方式向外傳輸。(4)當鍋爐停止工作時，按一下保溫鍵后來激活測溫保溫裝置，便可以使該儀表處 于低溫保溫狀態，避免下次儀表工作前，由于儀表溫度降低而不得不重新設置所帶來的麻 煩，也減少儀表由于頻繁開關而帶來不必要的損壞。本實用新型特點在于(a)本實用新型使用的氧化鋯傳感器與一般氧化鋯傳感器相比，鋯管在配方、燒結 和老化處理工藝進行大幅度調整，并涂抹覆蓋了一層特殊保護層，來防止硫化物、酸性氣體 和重金屬對鋯管和多孔鉬電極的腐蝕，延長了氧化鋯傳感器的使用壽命。(b)本實用新型具有很強的標準信號接口功能，其輸出信號可以通過轉變成相應 的標準電流信號或標準的數字信號來進行遠傳輸出，來滿足鍋爐外部的配套工作裝置的數 據連接與自動控制的要求。(c)本實用新型具有故障自診斷功能，不僅可以對檢測器輸出的各類信號進行處 理，在遇到故障時，可以通過相應的故障指示燈來指示裝置故障發生處，且還設置了氧量輸 出報警點，一旦達到用戶設置的報警點，則可將驅動繼電器常開接點閉合，來實現對于檢測 裝置的自我保護。(d)本實用新型具有保溫功能，通過測溫保溫裝置的工作，使得非工作狀態下的檢 測器處在低溫保溫狀態，來避免氧化鋯傳感器和加熱絲由于斷電吸潮和重新啟動時產生的 附加應力而損壞，延長了儀表的使用壽命。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行 業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型 要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求一種氧化鋯自動氧量測試儀，包括氧量檢測器和氧量變送器兩個功能模塊，其特征在于，所述氧量檢測器由氧化鋯氧量傳感器及用于測量鍋爐溫度的測溫熱電偶組成，所述氧量檢測器還連接有一用于加熱氧量檢測器的加熱器；所述氧量變送器部分主要包括用于連接氧量檢測器的電子開關、用于轉換接收的信號的A/D轉換器、用于控制氧量變送器工作的單片機芯片、接口芯片、氧量顯示裝置、測溫保溫裝置、溫度控制裝置及故障顯示器，所述電子開關通過加轉換器與單片機芯片相連，所述氧量顯示裝置通過接口芯片與單片機芯片相連，所述溫度控制裝置通過測溫保溫裝置與單片機芯片相連，且所述故障顯示器與單片機芯片相連。
2.根據權利要求1的氧化鋯自動氧量測試儀，其特征在于，所述氧化鋯氧量傳感器，為 外層涂有特殊保護層的濃差電池式氧化鋯氧量傳感器。
3.根據權利要求1的氧化鋯自動氧量測試儀，其特征在于，所述氧量變送器還設有用 于信號輸出的國際標準模擬接口及數字接口。
專利摘要本實用新型公開了一種氧化鋯自動氧量測試儀，包括氧量檢測器和氧量變送器兩個功能模塊，其中氧量檢測器由氧化鋯氧量傳感器及用于測量鍋爐溫度的測溫熱電偶組成，氧量變送器部分主要包括電子開關、A/D轉換器、單片機芯片、接口芯片、氧量顯示裝置、測溫保溫裝置、溫度控制裝置及故障顯示器，且輸出的信號可以通過國際標準模擬接口及數字接口傳輸至與氧化鋯自動氧量測試儀相連接的其它工作器件中。本實用新型的有益效果在于，可以自動檢測鍋爐含氧量，并使燃料得以充分燃燒、具有自動保溫功能、自動診斷故障功能，以及獨特的工藝設計，不僅增加了氧化鋯傳感器的使用壽命，而且減少了鍋爐工作時的人力成本，在節能的功效方面，更是有了顯著的提高。
文檔編號G01N27/409GK201561952SQ200920210349
公開日2010年8月25日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者劉中原 申請人:上海第二工業大學