专利名称：氧化锆自动氧量测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种氧量检测装置，具体涉及到一种氧化锆自动氧量测试仪。
技术背景目前，锅炉是世界上主要的动力和热能供给设备，也是耗能的大户之一。因此，“如 何在稳定地、有效地供给热量的前提下，节省燃料消耗和电力消耗，提高锅炉热效率” 一直 是我国的节能减排工作的重要课题。众所周知，锅炉是通过燃料(比如煤、气或油等)在炉 膛内的燃烧，把一次能源转化为二次能源(比如蒸汽或热水等)的装置。在锅炉内，燃料燃 烧放出的热量主要被循环系统中的热水或蒸汽带走，其余的热量少部分由于锅炉的热传导 而散失，大部分被燃烧所产生的烟气带走，散布到大气中。另外，由于燃烧室中含氧量的不 足，使燃料得不到充分的燃烧也要造成一定的热损失。同时，燃料燃烧的不充分还会排放出 大量有毒有害气体，来影响操作者的身体健康。因此，提高锅炉的热效率就是把未能转化 为热水和蒸汽的部分热量尽可能挖潜利用起来。除了提高锅炉本体的隔热保温特性的办法 外，最主要的是迫使燃料充分燃烧，以及减少烟气带走的热量。目前，国内的锅炉厂，很多都采用热磁式氧分析仪来进行对锅炉含氧量的分析，其 原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。热磁式氧 分析仪虽然具有结构简单、便于制造和调整等优点，但由于其反应速度慢、测量误差大、容 易发生测量装置气孔的堵塞和热敏元件容易被严重腐蚀而损坏等缺点，已逐渐被氧化锆氧 分析仪所取代。而市面上充斥着的多种氧化锆自动氧量测试仪，使用寿命低，且都不能在实时测 试炉膛内的含氧量的同时，做到灵活自动的调节其它配套工作设备，及对设备故障的及时 检测，以求通过工艺的细微调整，使燃料能得以充分燃烧，达到节能环保的目的
实用新型内容
本实用新型针对目前锅炉用氧化锆氧量分析仪器，仪器使用寿命较短，使用时，必 需人为手动控制，自动化程度不高，且不能及时调节锅炉的控制装置，使锅炉处于最佳工作 状态，来节约能源及原材料，从而达到降低成本和环保的目的。为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案来实现—种氧化锆自动氧量测试仪，包括氧量检测器和氧量变送器两个功能模块，所述 氧量检测器由氧化锆氧量传感器及用于测量锅炉温度的测温热电偶组成，所述氧量检测器 还连接有一用于加热氧量检测器的加热器；所述氧量变送器部分主要包括用于连接氧量检测器的电子开关、用于转换接收的 信号的A/D转换器、用于控制氧量变送器工作的单片机芯片、接口芯片、氧量显示装置、测 温保温装置、温度控制装置及故障显示器，所述电子开关通过A/D转换器与单片机芯片相 连，所述氧量显示装置通过接口芯片与单片机芯片相连，所述温度控制装置通过测温保温 装置与单片机芯片相连，且所述故障显示器与单片机芯片相连。[0009]所述氧化锆氧量传感器，为外层涂有特殊保护层的浓差电池式氧化锆氧量传感器。所述氧量变送器还设有用于信号输出的国际标准模拟接口及数字接口。本实用新型，通过连接入锅炉的内部，实时测试炉膛内的含氧量，并将处理过的测 量信号转变成其它信号的形式来输出，用以控制其它配套设备(如鼓风机等)来调节炉内 的含氧量，使燃料充分燃烧，实现节能和环保的两大功能，且由于采用半自动化的系统检测 和设备的调节装置，大大降低了人力成本，增加了设备的使用性。


以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。图1为氧化锆自动氧量测试仪硬件原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图1所示，氧化锆自动氧量测试仪由氧量检测器1及氧量变送器两个模块组成， 其中氧量检测器1由组装在金属外壳壳体中的氧化锆氧量传感器与测温热电偶组成，且金 属外壳为设有参比气机标准气的通孔的不锈钢壳体，在检测器一侧还连接有一加热器11。 氧量检测器1的通过电子开关2与氧量变送器相连，而氧量变送器部分主要包括用于连接 氧量检测器的电子开关2、用于转换接收的信号的A/D转换器3、用于控制氧量变送器工作 的核心部件89C52单片机芯片4、接口芯片6、用于显示锅炉内部的氧气含量的氧量显示装 置7、用于检测温度的测温保温装置13、用于控制加热器11工作的温度控制装置12及显示 氧化锆自动氧量测试仪故障发生处的故障显示器9。其中，电子开关2通过A/D转换器3与 单片机芯片4相连，氧量显示装置7通过接口芯片6与单片机芯片4相连，温度控制装置12 通过测温保温装置13与单片机4芯片相连，且故障显示器9与单片机芯片相连。由于本实用新型为一种用于自动检测锅炉含氧量的检测仪表，通过连接着的仪器 电源接口 14来满足其工作时的耗电需要，且在测量氧量的同时还可以通过信号的输出来 辅助锅炉其它工作器件的工作，来实现提高锅炉热效率来节约能源应用的功效。为此，经89C52单片机芯片4处理后的输出信号，可以通过利用光电隔离芯片5与 89C52单片机芯片4相连的D/A变换器8，转变成可供远传输出的国际标准模拟接口进行DC 4 20mA或DC 0 10mA输出的电子信号；或通过与89C52单片机芯片4相连的计算机相 连的国际标准数字接口，直接以数字信号由串行二进制RS-485数据总线10输出。本实用新型的使用步骤如下(1)用加热器将氧化锆氧量传感器加热到720°C，当固体介质两侧存在氧浓差时， 高氧势一侧氧就会以0-2状态进入固体电介质的空位中，破坏了晶格的电中性，迫使0-2离 子通过空位和缺陷向低氧势侧迁移，从而形成离子导电，于是在钼电极引出端产生氧浓差 电动势。(2)来自检测器的氧浓差电池的电动势和热电偶的电动势信号，首先通过并激发 氧量变送器的电子开关，然后经A/D变换器转变成数字信号后输入到89C52单片机芯片中，通过89C52单片机芯片进行信号线性化处理。(3) 89C52单片机芯片输出处理后的信号时，先通过控制加热器的加热状态进行温 度补偿，使氧化锆传感器处于标准工作温度环境(720°C)。与此同时，输出信号经接口芯片 处理后由氧气显示装置的数码管一百分比的形式显示出氧气含量，使得操作人员可根据氧 量显示值，调整其它工艺参数以便实现最佳燃烧状态；当输出信号发生问题时，由于本仪表 具有自动复位和故障自我诊断功能，故障指示装置上相应的(“锆管”和“热偶”)灯便点亮 以示报警；且输出信号通过相连的国际标准模拟接口转换成DC4 20mA或DC0 10mA信 号，来向外部工作部件传输，或通过国际标准数字接口串行二进制RS-485数据总线，以标 准数字信号方式向外传输。(4)当锅炉停止工作时，按一下保温键后来激活测温保温装置，便可以使该仪表处 于低温保温状态，避免下次仪表工作前，由于仪表温度降低而不得不重新设置所带来的麻 烦，也减少仪表由于频繁开关而带来不必要的损坏。本实用新型特点在于(a)本实用新型使用的氧化锆传感器与一般氧化锆传感器相比，锆管在配方、烧结 和老化处理工艺进行大幅度调整，并涂抹覆盖了一层特殊保护层，来防止硫化物、酸性气体 和重金属对锆管和多孔钼电极的腐蚀，延长了氧化锆传感器的使用寿命。(b)本实用新型具有很强的标准信号接口功能，其输出信号可以通过转变成相应 的标准电流信号或标准的数字信号来进行远传输出，来满足锅炉外部的配套工作装置的数 据连接与自动控制的要求。(c)本实用新型具有故障自诊断功能，不仅可以对检测器输出的各类信号进行处 理，在遇到故障时，可以通过相应的故障指示灯来指示装置故障发生处，且还设置了氧量输 出报警点，一旦达到用户设置的报警点，则可将驱动继电器常开接点闭合，来实现对于检测 装置的自我保护。(d)本实用新型具有保温功能，通过测温保温装置的工作，使得非工作状态下的检 测器处在低温保温状态，来避免氧化锆传感器和加热丝由于断电吸潮和重新启动时产生的 附加应力而损坏，延长了仪表的使用寿命。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求一种氧化锆自动氧量测试仪，包括氧量检测器和氧量变送器两个功能模块，其特征在于，所述氧量检测器由氧化锆氧量传感器及用于测量锅炉温度的测温热电偶组成，所述氧量检测器还连接有一用于加热氧量检测器的加热器；所述氧量变送器部分主要包括用于连接氧量检测器的电子开关、用于转换接收的信号的A/D转换器、用于控制氧量变送器工作的单片机芯片、接口芯片、氧量显示装置、测温保温装置、温度控制装置及故障显示器，所述电子开关通过加转换器与单片机芯片相连，所述氧量显示装置通过接口芯片与单片机芯片相连，所述温度控制装置通过测温保温装置与单片机芯片相连，且所述故障显示器与单片机芯片相连。
2.根据权利要求1的氧化锆自动氧量测试仪，其特征在于，所述氧化锆氧量传感器，为 外层涂有特殊保护层的浓差电池式氧化锆氧量传感器。
3.根据权利要求1的氧化锆自动氧量测试仪，其特征在于，所述氧量变送器还设有用 于信号输出的国际标准模拟接口及数字接口。
专利摘要本实用新型公开了一种氧化锆自动氧量测试仪，包括氧量检测器和氧量变送器两个功能模块，其中氧量检测器由氧化锆氧量传感器及用于测量锅炉温度的测温热电偶组成，氧量变送器部分主要包括电子开关、A/D转换器、单片机芯片、接口芯片、氧量显示装置、测温保温装置、温度控制装置及故障显示器，且输出的信号可以通过国际标准模拟接口及数字接口传输至与氧化锆自动氧量测试仪相连接的其它工作器件中。本实用新型的有益效果在于，可以自动检测锅炉含氧量，并使燃料得以充分燃烧、具有自动保温功能、自动诊断故障功能，以及独特的工艺设计，不仅增加了氧化锆传感器的使用寿命，而且减少了锅炉工作时的人力成本，在节能的功效方面，更是有了显著的提高。
文档编号G01N27/409GK201561952SQ200920210349
公开日2010年8月25日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者刘中原 申请人:上海第二工业大学