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炼钢VOD炉外精炼炉微氧分析仪的原理及故障分析二重计量技术所郭静摘要炼钢车间的VOD炉外精炼炉是通将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整等。微氧分析仪安装在号炉烟道位置过测量烟道内部的含氧量从而控制吹氧量达到的化学调整效果。关键词VOD精炼炉?氧化锆?K型热电偶、引言炼钢车间的VOD炉外精炼炉是通将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整等。微氧分析仪安装在号炉烟道位置过测量烟道内部的含氧量从而控制吹氧量达到的化学调整效果。氧化锆微氧分析仪小可测量一百万体积中所含的氧含量精度高可以长期使用。但是该微氧测量系统一旦故障就会影响吹氧脱碳等一系列调整严重影响生产。自该系统安装到现在我们能源小组前去检查的次数达次年。每次都是在使用前发现故障所以分析如何检查故障对生产有着重要的作用。、炼钢VOD炉外精炼炉微氧分析系统氧化锆微氧分析仪测氧原理图一图为氧探头测氧原理示意图。在氧化锆电解质(ZrO管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极在一定温度下当电解质两侧氧浓度不同时高浓度侧(空气)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（e）结合形成氧离子O使该电极带正电O离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧的Pt电极上放出电子转化成氧分子使该电极带负电。两个电极的反应式分别为：参比侧：OeO测量侧：O－eO当氧化锆管处的温度被加热到℃～℃时高浓度侧气体用已知氧浓度的气体作为参比气如用空气。这样在两个电极间便产生了一定的电动势氧化锆电解质、Pt电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池。这就是氧化锆氧探头的基本检测原理。氧化锆氧探头的结构类型氧化锆氧探头的结构类型有两种采样检测式氧探头及直插式氧探头。由于炼钢采用的是采样式氧探头所以本文重点介绍采样式氧探头结构类型。如图二所示。采样检测方式是通过导引管将被测气体导入氧化锆检测室再通过加热元件把氧化锆加热到工作温度（℃以上）。氧化锆一般采用管状电极采用多孔铂电极（如图）。其优点是不受检测气体温度的影响通过采用不同的导流管可以检测各种温度气体中的氧含量这种灵活性被运用在许多工业在线检测上。其缺点是反应时间慢结构复杂容易影响检测精度在被检测气体杂质较多时采样管容易堵塞多孔铂电极容易受到气体中的硫砷等的腐蚀以及细小粉尘的堵塞而失效加热器一般用电炉丝加热寿命不长。在被检测气体温度较低（℃～℃）或被测气体较清洁时适宜采样式检测方式如制氮机测氧实验室测氧等。炼钢氧化锆微氧分析系统安装结构图图三该系统工作过程介绍如图三所示为集团公司VOD炉外精炼炉微氧分析系统的实际结构图。采样气体是烟道尾气参比气体是空气通过两层过滤与浓硫酸除湿将采样气体直接送入氧化锆传感器分析气体入气孔。该系统首先需用加热电炉丝J将氧化锆所处容室温度加热至度以上通过K型热电偶检测温度将温度信号输入给ZOIII型氧化锆氧量变送器经过仪表的PID计算控制加热输入信号从而使工作温度保持在一个恒定的温度。氧电势信号同时输送给ZOIII型智能尾气分析仪与ZOIII型氧化锆氧量变送器进行现场显示同时由ZOIII型智能尾气分析仪变松输出mA电流信号至#炉主控制台进行远程监视。该系统故障分析与处理分析气体浮子流量计工作时流量显示不明显经过车间的试运行发现分析气体处浮子流量计在系统工作时流量显示不明显经过严密的观察和比对后确定为为DMB型电动薄膜采样器的泵出现故障转速减缓偶尔会出现停止。后将泵进行更换系统正常工作。ZOIII型智能尾气分析仪输出电流远程监视信号氧量变化不是很明显明显降低排除ZOIII型智能尾气分析仪故障将采样气体管道去开此时采样气体和参比气体均为空气此时空气中的氧含量为此时ZOIII型智能尾气分析仪输出正常。排除输气管道的堵塞由于该系统主要的输气管道是透明的聚合物管道管道处没有明显的堵塞也没有露气经过检测排除赌、露可能。检查氧化锆微氧分析传感器经过资料了解该传感器是消耗品寿命基本在年左右加之该系统运行年限刚好过了一年所以怀疑是传感器故障。重点监测传感器。在中的检测就相当于做了该传感器的零点校准此时输出电压为mV左右远程检测电流为mA左右。从电炉车间借来含氧量为的标准气进行标定此时显示电压值为mV左右而此时的理论值是mV。所以判断是传感器故障。更换传感器后用含氧量为的标准气进行标定此时显示电压值为mV左右而此时的理论值是mV。所以判断是传感器良好。故障近一次运行前后远程监测曲线对比图如下：经过图三的对比明显的可以看出来更换后与故障前的氧势曲线的差异。、结论通过氧化锆测氧原理以及采样结构的分析让我们明白了氧化锆测氧原理以及如何维护氧化锆探头。通过集团公司炼钢VOD炉外精炼炉微氧分析系统的实例原理分析、结构分析、故障处理。让氧化锆测氧不再神秘。让每个操作人员可以轻松的去维护和处理、应对该系统出现的任何状况。为合格的高性能的钢水冶炼提供了可靠的数据支持。致谢再论文结尾之余要感谢计量技术所高级工程师办公室、主任办公室、科长小组长以及小组成员、炼钢的相关人员的帮助与协助。我会在以后的工作中再接再厉出色完成岗位上的各项工作。 zyclxmzsw
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