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煉鋼VOD爐外精煉爐微氧分析儀的原理及故障分析二重計量技術所郭靜摘要煉鋼車間的VOD爐外精煉爐是通將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調整、化學元素調整等。微氧分析儀安裝在號爐煙道位置過測量煙道內部的含氧量從而控制吹氧量達到的化學調整效果。關鍵詞VOD精煉爐?氧化鋯?K型熱電偶、引言煉鋼車間的VOD爐外精煉爐是通將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調整、化學元素調整等。微氧分析儀安裝在號爐煙道位置過測量煙道內部的含氧量從而控制吹氧量達到的化學調整效果。氧化鋯微氧分析儀小可測量一百萬體積中所含的氧含量精度高可以長期使用。但是該微氧測量系統一旦故障就會影響吹氧脫碳等一系列調整嚴重影響生產。自該系統安裝到現在我們能源小組前去檢查的次數達次年。每次都是在使用前發現故障所以分析如何檢查故障對生產有著重要的作用。、煉鋼VOD爐外精煉爐微氧分析系統氧化鋯微氧分析儀測氧原理圖一圖為氧探頭測氧原理示意圖。在氧化鋯電解質(ZrO管)的兩側面分別燒結上多孔鉑（Pt）電極在一定溫度下當電解質兩側氧濃度不同時高濃度側(空氣)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（e）結合形成氧離子O使該電極帶正電O離子通過電解質中的氧離子空位遷移到低氧濃度側的Pt電極上放出電子轉化成氧分子使該電極帶負電。兩個電極的反應式分別為：參比側：OeO測量側：O－eO當氧化鋯管處的溫度被加熱到℃～℃時高濃度側氣體用已知氧濃度的氣體作為參比氣如用空氣。這樣在兩個電極間便產生了一定的電動勢氧化鋯電解質、Pt電極及兩側不同氧濃度的氣體組成氧探頭即所謂氧化鋯濃差電池。這就是氧化鋯氧探頭的基本檢測原理。氧化鋯氧探頭的結構類型氧化鋯氧探頭的結構類型有兩種采樣檢測式氧探頭及直插式氧探頭。由于煉鋼采用的是采樣式氧探頭所以本文重點介紹采樣式氧探頭結構類型。如圖二所示。采樣檢測方式是通過導引管將被測氣體導入氧化鋯檢測室再通過加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度（℃以上）。氧化鋯一般采用管狀電極采用多孔鉑電極（如圖）。其優點是不受檢測氣體溫度的影響通過采用不同的導流管可以檢測各種溫度氣體中的氧含量這種靈活性被運用在許多工業在線檢測上。其缺點是反應時間慢結構復雜容易影響檢測精度在被檢測氣體雜質較多時采樣管容易堵塞多孔鉑電極容易受到氣體中的硫砷等的腐蝕以及細小粉塵的堵塞而失效加熱器一般用電爐絲加熱壽命不長。在被檢測氣體溫度較低（℃～℃）或被測氣體較清潔時適宜采樣式檢測方式如制氮機測氧實驗室測氧等。煉鋼氧化鋯微氧分析系統安裝結構圖圖三該系統工作過程介紹如圖三所示為集團公司VOD爐外精煉爐微氧分析系統的實際結構圖。采樣氣體是煙道尾氣參比氣體是空氣通過兩層過濾與濃硫酸除濕將采樣氣體直接送入氧化鋯傳感器分析氣體入氣孔。該系統首先需用加熱電爐絲J將氧化鋯所處容室溫度加熱至度以上通過K型熱電偶檢測溫度將溫度信號輸入給ZOIII型氧化鋯氧量變送器經過儀表的PID計算控制加熱輸入信號從而使工作溫度保持在一個恒定的溫度。氧電勢信號同時輸送給ZOIII型智能尾氣分析儀與ZOIII型氧化鋯氧量變送器進行現場顯示同時由ZOIII型智能尾氣分析儀變松輸出mA電流信號至#爐主控制臺進行遠程監視。該系統故障分析與處理分析氣體浮子流量計工作時流量顯示不明顯經過車間的試運行發現分析氣體處浮子流量計在系統工作時流量顯示不明顯經過嚴密的觀察和比對后確定為為DMB型電動薄膜采樣器的泵出現故障轉速減緩偶爾會出現停止。后將泵進行更換系統正常工作。ZOIII型智能尾氣分析儀輸出電流遠程監視信號氧量變化不是很明顯明顯降低排除ZOIII型智能尾氣分析儀故障將采樣氣體管道去開此時采樣氣體和參比氣體均為空氣此時空氣中的氧含量為此時ZOIII型智能尾氣分析儀輸出正常。排除輸氣管道的堵塞由于該系統主要的輸氣管道是透明的聚合物管道管道處沒有明顯的堵塞也沒有露氣經過檢測排除賭、露可能。檢查氧化鋯微氧分析傳感器經過資料了解該傳感器是消耗品壽命基本在年左右加之該系統運行年限剛好過了一年所以懷疑是傳感器故障。重點監測傳感器。在中的檢測就相當于做了該傳感器的零點校準此時輸出電壓為mV左右遠程檢測電流為mA左右。從電爐車間借來含氧量為的標準氣進行標定此時顯示電壓值為mV左右而此時的理論值是mV。所以判斷是傳感器故障。更換傳感器后用含氧量為的標準氣進行標定此時顯示電壓值為mV左右而此時的理論值是mV。所以判斷是傳感器良好。故障近一次運行前后遠程監測曲線對比圖如下：經過圖三的對比明顯的可以看出來更換后與故障前的氧勢曲線的差異。、結論通過氧化鋯測氧原理以及采樣結構的分析讓我們明白了氧化鋯測氧原理以及如何維護氧化鋯探頭。通過集團公司煉鋼VOD爐外精煉爐微氧分析系統的實例原理分析、結構分析、故障處理。讓氧化鋯測氧不再神秘。讓每個操作人員可以輕松的去維護和處理、應對該系統出現的任何狀況。為合格的高性能的鋼水冶煉提供了可靠的數據支持。致謝再論文結尾之余要感謝計量技術所高級工程師辦公室、主任辦公室、科長小組長以及小組成員、煉鋼的相關人員的幫助與協助。我會在以后的工作中再接再厲出色完成崗位上的各項工作。 zyclxmzsw
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