ברוכים הבאים לעולם חיישני החמצן Zirconia, אבן יסוד של דיוק בבקרת תהליכים ויעילות תעשייתית. חמצן ממלא תפקיד מרכזי בתהליכים תעשייתיים רבים, מה שהופך את הניטור המדויק שלו לקריטי. זה המקום שבו הפוקוס שלנו, חיישן חמצן זירקוניה, נכנס למקום.
מהו חיישן חמצן זירקוניה?
חיישן חמצן זירקוניה, הידוע גם בשם חיישן חמצן זירקוניום דו חמצני, הוא סוג של חיישן המודד את רמות החמצן, המשמש לעתים קרובות ביישומי רכב ותעשייתיים.
המבדל העיקרי שלו? הוא מסתמך על התכונות הייחודיות של זירקוניה, או זירקוניום דו חמצני, חומר מוצק הידוע ביכולות המוליכות שלו. אבל, בואו לא נקדים את עצמנו. בסוף המדריך המקיף הזה, לא רק תדע איך חיישנים אלה פועלים אלא גם תעריך את הערך שלהם בפעולות שלך.
מדוע חיישן חמצן זירקוניה חשוב?
בשנת 1889 גילה נרנסט את תופעת ההולכה היונית של זירקוניה מיוצבת בטמפרטורה גבוהה. מאז, זירקוניה הפכה לאלקטרוליט המוצק הנפוץ ביותר למחקר ופיתוח, והוא נמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיית טמפרטורה גבוהה, במיוחד בטכנולוגיית בדיקות בטמפרטורה גבוהה.
בהשוואה למכשירי מדידת החמצן הקיימים (מנתח חמצן פרמגנטי, מנתח חמצן אלקטרוכימי וכו'), לבדיקת החמצן יש מבנה פשוט, זמן תגובה קצר (0.1s~0.2s), טווח מדידה רחב (מ-ppm עד מאה תכולה), גבוה טמפרטורת הפעלה (600°C ~ 1200°C), פעולה אמינה, התקנה נוחה ותחזוקה קטנה. לכן, הוא נמצא בשימוש נרחב במטלורגיה, תעשייה כימית, חשמל, קרמיקה, מכוניות, הגנת הסביבה ומגזרי תעשייה אחרים.
בתהליך שריפת הכבשן, כאשר מקדם עודף האוויר קטן מדי, כלומר, תכולת החמצן אינה מספקת, היעילות התרמית יורדת ועשן שחור נגרם על ידי עלייה של אובדן בעירה לא שלם; כאשר תכולת החמצן גדולה מדי, ובשל אובדן עשן הפליטה הגדול, SO2 וכמות ה-NOX עולה. זה גם יוביל ליעילות תרמית נמוכה ולזיהום סביבתי.
לכן, השימוש במנתח החמצן יכול לנטר באופן אוטומטי ורציף את תכולת החמצן בגזי הפליטה השונים של התנור. כדי לשלוט על יחס האוויר-דלק המדויק ולהשיג בעירה חסכונית, ניתן להשיג יעילות תרמית מדויקת ולהפחית את הזיהום הסביבתי.
מנתחי חמצן עושים יותר מאשר מספקים פרמטרים שימושיים למפעילים כדי להתאים את יחס האוויר/דלק. זה יכול לממש את האוטומציה של בקרה תרמית ולהשיג את המטרה של חיסכון באנרגיה והגדלת הייצור.
חיישן החמצן, מרכיב הליבה של מנתח החמצן, עשוי מחומר זירקוניה יציב, ונקודת ההיתוך של החומר היא מעל 2200 מעלות צלזיוס. יש לו ביצועים טובים של עמידות בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה. מנתח חמצן של גז פליטה זירקוניה יכול להסתגל לטמפרטורה גבוהה, אבק גדול וסביבה קורוזיבית. אין דומה לו בשיטות אחרות, והוא המכשיר המועדף שאומץ בדרך כלל על ידי מדינות שונות בעשורים האחרונים.
המדע מאחורי חיישני חמצן זירקוניה
1. חיישן זיהוי
במערכת זו, הגלאי הוא חלק העבודה החשוב ביותר. זה משפיע ישירות על הביצועים והחיים של המערכת כולה.
ביניהם, מכלול צינור הזרקוניום הוא מכשיר העבודה העיקרי. זהו המפתח להמרת שינויים בריכוז החמצן לשינויים באותות חשמליים.
העיקרון של מדידת חמצן הוא כדלקמן. צינור הזירקוניום מעורבב עם תחמוצת איטריום או תחמוצת סידן בתחמוצת זירקוניום טהורה. זירקוניה מיוצב מחוטא בטמפרטורה גבוהה, זהו אלקטרוליט מוצק, עשוי בדרך כלל לצינור.
זהו מוליך טוב של יוני חמצן בתנאי טמפרטורה גבוהים מעל 600 מעלות צלזיוס.
אלקטרודות פלטינה נקבוביות (Pt) מסומרות משני צידי האלקטרוליט של זירקוניה (צינור ZrO2).
בטמפרטורה מסוימת, כאשר ריכוז החמצן משני צידי האלקטרוליט שונה, מולקולות החמצן בצד הריכוז הגבוה (אוויר) נספגות באלקטרודת הפלטינה ומתחברות עם אלקטרונים (4e) ליצירת יוני חמצן O2-. הפוך את האלקטרודה הזו למטען חיובי.
יוני O2- נודדים אל האלקטרודה Pt בצד ריכוז החמצן הנמוך דרך מרווחי יוני החמצן הפנויים באלקטרוליט כדי לשחרר אלקטרונים ולהמיר אותם למולקולות חמצן, מה שהופך את האלקטרודה למטען שלילי.
צינור הזירקוניה הופך לסוללת ריכוז חמצן.
התגובה הבאה תתרחש בשתי אלקטרודות הפלטינה:
בצד האוויר (צד הייחוס) אלקטרודה: O2+4e → 2O2-
בצד ההיפוקסי (הצד הנמדד) אלקטרודה: 2O2－→ O2+4e
כלומר, מולקולת חמצן אחת באוויר לוכדת ארבעה אלקטרונים על האלקטרודה והופכת לשני יוני חמצן. יוני חמצן נודדים דרך זירקוניה אל האלקטרודה בצד החמצן הנמוך המונעת על ידי הבדל הפוטנציאל בריכוז החמצן. ארבעה אלקטרונים נותרים לאלקטרודה כדי להתאחד מחדש למולקולות חמצן. כאשר הסוללה נמצאת בשיווי משקל, ערך הפוטנציאל E בין שתי האלקטרודות נשאר קבוע.
הערך הפוטנציאלי שלו E תואם את משוואת Nernst:
בנוסחה:
R——קבוע גז
T——טמפרטורה מוחלטת
F – קבוע פאראדיי
Px——אחוז ריכוז החמצן ב- גז נמדד
Pa – אחוז ריכוז החמצן בגז הייחוס, בדרך כלל 20.60%;
בדרך זו, אם תא החמצן מחומם לטמפרטורה מוגדרת, ה גז נמדד וזרימת גז הייחוס דרך שני הצדדים של צינור הזירקוניום בהתאמה, ולפוטנציאל שנוצר יש קשר מסוים עם הריכוזים שלהם. אם ה ריכוז גז הייחוס ידוע, קל לקבוע את ריכוז החמצן של הגז הנמדד.
הגלאי משתמש בעיקרון זה כדי לספק את התנאים לפעולה רגילה של צינור הזירקוניום להשגת מטרות מעשיות.
2. משדר
תפקידו של משדר החמצן הוא להמיר את אות פוטנציאל החמצן ואת אות הטמפרטורה של הגלאי לתכולת חמצן לפי נוסחת Nernst, ולשלוט בטמפרטורת העבודה של צינור הזירקוניום.
מסוכם למדידת טמפרטורה, בקרת טמפרטורה, המרת חמצן, תפוקה ופונקציות אחרות. סוגים שונים של משדרים זהים מבחינה תפקודית.
ניצול הכוח של זירקוניה: יישומים תעשייתיים
תעשיות ברחבי העולם הכירו בערכם של חיישני חמצן זירקוניה. מבקרת בעירה בתחנות כוח ועד לשמירה על הסביבה האופטימלית בכבשנים, חיישני חמצן זירקוניה מסייעים להבטחת הפעילות בצורה חלקה ויעילה.
בואו נצלול למשהו ספציפי יישומים תעשייתיים שבהם חיישנים אלה לְהִצטַיֵן.
- תחנות כוח: תחנות כוח, במיוחד אלו השורפות דלק מאובנים, צריכות לנטר ולשלוט מקרוב על תהליכי הבעירה כדי למקסם את היעילות ולמזער פליטות. כאן, חיישני חמצן זירקוניה מציעים פתרון מדויק ועמיד.
- תעשיית הרכב: מנועי רכב משתמשים בחיישני חמצן זירקוניה (ממוקמים לרוב בצינור הפליטה) כדי למדוד את כמות החמצן בגז הפליטה. נתונים אלה חיוניים עבור יחידת בקרת המנוע (ECU) כדי להתאים את תערובת דלק האוויר ולייעל את ביצועי המנוע.
- תעשיית המזון והמשקאות: באריזות מזון, חיישני חמצן זירקוניה משמשים לניטור רמות החמצן ולהבטחת אורך חיים ואיכות המוצר.
חיישני החמצן המומלצים שלנו מסוג Zirconia
| לְהַצִיג | תפעול תפריט LCD |
| דיוק המכשיר | 1% |
| דיוק בקרת טמפרטורה | ± 1 ℃ |
| תפוקה | 4-20mA |
| ספק כוח | 220V+10% |
| כּוֹחַ | |
| טווח | 0-25% (ניתן לתכנות) |
| טמפרטורת גז שפכים | 0-700 ℃ |
| אֲרוּבָּה לחץ גז | -20KPa~+20KPa |
| חומר צינור הגנה | צינור הגנה מנירוסטה 316L |
| מִפרָט | Φ45mm |
| חומר משדר | אלומיניום יצוק |
| רמת הגנה | IP65 |
| אוֹגֶן | קוטר חיצוני 155 מ"מ מרחק חור 130 מ"מ (מפרטים אחרים הם אופציונליים) |
| ערך התנגדות לתנור | סטנדרטי 60Ω (אופציונלי 80Ω, 120Ω, 160Ω) |
| חיי שירות | 15 שנים (בהתאם לתנאי העבודה בפועל) |
| אורך בדיקה | 500 מ"מ, 800 מ"מ, 1000 מ"מ, 1200 מ' (ניתן להתאים אישית מפרטים אחרים) |
בחירת חיישן חמצן זירקוניה/חיישן חמצן זירקוניה
עוד פתרונות למדידת גז
מכשירי מדידת זרימת אוויר לתנאים תעשייתיים קשים
מדידת זרימת קיטור ומדדי זרימת קיטור
מהו מתמר לחץ אוויר?
מדי זרימת אוויר דיגיטליים
מדי זרימת CO2 תעשייתיים
מדי זרימת חמצן תעשייתיים
כיצרן וספק ותיק, אנו גאים להציע מגוון רחב של חיישני חמצן זירקוניה ברמה העליונה. עם זאת, אנו מבינים שכל עסק הוא ייחודי. זו הסיבה שאנו עושים מעל ומעבר כדי לספק פתרונות מותאמים אישית, המותאמים במיוחד לצרכים התפעוליים המובהקים שלך.
ב-Sino-Inst, אנחנו לא רק ספקים; אנחנו שותפים להצלחתכם התפעולית. עם חיישני חמצן זירקוניה האיכותיים והניתנים להתאמה אישית, אתה משיג דיוק, אמינות ואת היתרון שאתה צריך בתעשייה שלך. הצוות המנוסה שלנו מוכן לעזור להתאים פתרונות המתאימים לצרכים הספציפיים שלך. הרם את הפעילות שלך איתנו - פנה אל Sino-Inst עוד היום. בחר מצוינות. בחר שותפות. בחר Sino-Inst.
בקש ציטוט
וו פנג, יליד 1980, הוא מהנדס גבר מוערך והישגי עם ניסיון רב בתחום האוטומציה. עם למעלה מ-20 שנות ניסיון בתעשייה, וו תרם תרומה משמעותית הן לאקדמיה והן לפרויקטים הנדסיים.
במהלך הקריירה שלו, וו פנג השתתף במספר רב של פרויקטים הנדסיים לאומיים ובינלאומיים. כמה מהפרויקטים הבולטים שלו כוללים פיתוח מערכת בקרה חכמה לבתי זיקוק לנפט, תכנון מערכת בקרה מבוזרת חדשנית עבור מפעלים פטרוכימיים, ואופטימיזציה של אלגוריתמי בקרה עבור צינורות גז טבעי.