溶氧分析儀原理及使用中的相關(guān)注意事項(xiàng)

 1  工作原理
    Honeywell 7020系列溶氧分析儀能夠**地測(cè)量出水中溶氧的含量。通過(guò)導(dǎo)線供電的分析儀給探頭供電，并從探頭接受溶氧和溫度信號(hào)，分析儀有自動(dòng)和手動(dòng)校驗(yàn)功能，并有大氣溫度和氣壓補(bǔ)償功能。
    當(dāng)探頭置于取樣流中時(shí)，氧氣通過(guò)薄膜擴(kuò)散，陰極上氧氣減少，陽(yáng)極上產(chǎn)生相等量的氧氣。氧氣一直擴(kuò)散，直至薄膜兩側(cè)的氧氣分壓力相等，建立起平衡。其電流通過(guò)轉(zhuǎn)換后可讀出溶液中溶氧的含量。
    反應(yīng)式如下：
    陰 極： O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O
    陽(yáng) 極 ：O₂+4H⁺+4e^-←2H₂O
2  降噪試驗(yàn)
    溶氧表在正常工作中，探頭工作的技術(shù)要**陽(yáng)極與屏蔽線之間及陰極與屏蔽線之間的交流電壓信號(hào)小于1mV。但是，由于儀表安裝的位置和電纜之間存在著一定的電氣干擾，加上儀表的電路復(fù)雜，并且運(yùn)行的電壓很低，這對(duì)于有微處理器的儀表的影響將是很大的。電氣噪聲源包括高電壓、大電流設(shè)備，特別是交、直流開(kāi)關(guān)設(shè)備。噪聲可能直接與地回路耦合，或與接近分析儀器的信號(hào)線與分析儀器電源線的并聯(lián)導(dǎo)線感應(yīng)耦合，或像電波干擾一樣的輻射耦合，必須選擇適當(dāng)?shù)奈恢没蛘哒页龈蓴_源，做好干擾的屏蔽。
2.1 降低干擾的方法
    （1）消除外部過(guò)度的交流噪聲。
    （2）所有接線完成后，用電壓表檢查下面的電壓。
     陽(yáng)極與屏蔽線之間的電壓：直流電壓應(yīng)在1.2~2.0V，這取決于溶氧濃度；而交流電壓應(yīng)小于1mV，在低濃度PPb級(jí)測(cè)量中，此數(shù)值可能為零。陰極與屏蔽線間的電壓：直流或交流都要小于1mV。
    （3）任何大于以上限值的，就要檢查并改正電氣噪聲干擾。
    （4）如測(cè)得的電壓比上述值大，系統(tǒng)地一一拆掉外部接線（如隔離輸出繼電器），拆一根線，重新測(cè)量一次電壓，如電壓有下降，這可能就是干擾源。
    （5）解下所有的外部接線后，如果電壓仍大，那么解開(kāi)屏蔽線，將它接到外殼內(nèi)儀表接地線上。
    （6）如果以上步驟仍然不能將陽(yáng)極與屏蔽線之間及陰極與屏蔽線之間的交流電壓信號(hào)小于1mV，則需要安裝一臺(tái)隔離變壓器，用它來(lái)給儀表供電。
3 探頭安裝中應(yīng)注意的事項(xiàng)
    （1）對(duì)于溶氧探頭來(lái)說(shuō)，*關(guān)鍵的是O形環(huán)的密封效果和排水出口的密封，防止?jié)B漏，特別是在PPb級(jí)水的測(cè)量中，密封不好是造成誤差的主要原因之一。
    （2）**次空氣校驗(yàn)前，至少應(yīng)將探頭放入水中24小時(shí)。
    （3）探頭接線應(yīng)按照屏蔽及說(shuō)明書(shū)要求的順序接，如果拆除，拆線順序應(yīng)倒過(guò)來(lái)，否則會(huì)將探頭損壞。
    （4）根據(jù)氧探頭的工作原理，外部少許懸浮物和固體雜物，對(duì)測(cè)量影響不是很大，特別在電廠水系統(tǒng)中，電極不臟不需要清洗，電極的損耗有部分原因與清洗有關(guān)。
    （5）零度以下不應(yīng)進(jìn)行空氣校驗(yàn)。
4  檢查分析儀和探頭工作是否正常
    （1）連接分析儀與探頭并送電，將探頭放入水中約１小時(shí)，使其在工作之前保持穩(wěn)定。
    （2）將探頭置入空氣中3~5分鐘，使其溫度穩(wěn)定。
    （3）將探頭置于空氣中，觀察儀表的溶氧、溫度、含鹽量和壓力的數(shù)值。
    （4）溫度不閃爍，而且在15℃~35℃之間。
    （5）溶氧探頭的大氣壓力值約760mmHg ±40mmHg
    （6）含鹽度應(yīng)為0.0PPT（含鹽度被關(guān)閉)。
    （7）如果上述參數(shù)不正確，做必要修正。
    （8）進(jìn)行一次空氣校驗(yàn)。校驗(yàn)結(jié)束后，如果分析儀顯示的溶氧值和溫度值有偏差，那么探頭可能存在問(wèn)題，我們就需要對(duì)探頭進(jìn)行偏置試驗(yàn)來(lái)修正PBT期間的任何變化，然后再進(jìn)行一次空氣試驗(yàn)。
5  探頭的偏置試驗(yàn)
    溶氧探頭是個(gè)電化學(xué)元件，它產(chǎn)生一個(gè)與樣品中的溶氧濃度成正比例的電流。（當(dāng)探頭在空氣中時(shí)，它產(chǎn)生的電流與在空氣飽和水中產(chǎn)生的電流一樣。）這個(gè)電流直接反映了消耗在探頭上的氧。為了消耗氧氣，需要在消耗氧氣的電極上加一負(fù)偏置電壓，通常情況下，根據(jù)探頭內(nèi)的參考電極電壓，將探頭的工作電壓設(shè)定為6mV。然而，在一些實(shí)際應(yīng)用中，溶氧探頭的性能可通過(guò)使用其它的偏置電壓得到改善。
    探頭偏置試驗(yàn)（PBT）的結(jié)果是探頭電流與探頭電壓的函數(shù)關(guān)系。開(kāi)始試驗(yàn)時(shí)，從初值（通常為0.6V）以10mV/s的速度向下調(diào)整偏置電壓，直到0V。然后偏置電流以10mV/s的速度從0V升到1.0V，然后再向下調(diào)整偏置電壓使其返回到試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的初值。在這個(gè)電壓變動(dòng)時(shí)，監(jiān)視探頭電流，在屏幕上會(huì)顯示出電流與電壓的關(guān)系圖形。試驗(yàn)期間，如果探頭電流升到高于廠家設(shè)置的上限，那么偏置電壓需以10mV/s的速度返回到預(yù)先的設(shè)定值。
    正常情況下，完整的顯示給出了有下列特性的電壓功能的電流圖形：從大約0V到0.2V，電流相當(dāng)快地增大，從大約0.2V到0.8V，電流相當(dāng)平穩(wěn)，幾乎與電壓無(wú)關(guān)，從0.8V到1V，電流快速增大。典型的電流-電壓圖如圖1所示。掃描偏置電壓是用于進(jìn)行試驗(yàn)的0~1V的電壓。操作偏置電壓(OB)就是工作的偏置電壓。注意在0.6V時(shí)，曲線十分平坦，這意味著即使探頭電流-電壓特性有相當(dāng)大的變化，也不影響在0.6V時(shí)的電流。一般來(lái)說(shuō)，降低電壓形成的曲線與升高電壓形成的曲線不一樣。這種滯后是一種電壓掃描率的作用，可以忽略。
6  檢查分析儀是否工作正常
    （1）切斷分析儀電源。
    （2）拆下探頭，在分析儀端子上進(jìn)行以下操作：
    •短接陽(yáng)極和參考電極；
    •參考電極和陰極間接10kΩ電阻；
    •熱敏元件導(dǎo)線之間接5kΩ電阻后送電；
    （3）在25℃時(shí)，如果讀數(shù)約為7.6ppm或7600PPb，則說(shuō)明分析儀正常。
    當(dāng)儀表檢查正常，與探頭連接后進(jìn)行空氣校驗(yàn)，溶氧值和溫度如有偏差，說(shuō)明探頭可能有問(wèn)題，一般新電極和新儀表的偏置試驗(yàn)作過(guò)一次基本都不需要修正，但是探頭使用時(shí)間較長(zhǎng)，需要對(duì)探頭的偏置試驗(yàn)(OB=600)進(jìn)行修正，如果仍然存在問(wèn)題就說(shuō)明探頭需要清洗或更換。
7  探頭在使用中的滲漏檢測(cè)
    溶氧表在使用時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)偏大，在檢查了分析儀和探頭的正常工作后，可以對(duì)其進(jìn)行空氣滲漏檢查。
    （1）首先檢查探頭O形環(huán)是否完好。
    （2）打開(kāi)探頭后，使其在空氣中30秒。
    （3）重新將探頭裝入工藝過(guò)程中。
    （4）從10mol/min到100mol/min改變流量。
    （5）如果在10mol/min時(shí)的溶氧值超過(guò)在100mol/min時(shí)的溶氧值時(shí)，則說(shuō)明在取樣過(guò)程中存在滲漏，重點(diǎn)檢查取樣管的接頭處、電極和電極杯的接頭處，以及探頭排水接頭處，找出滲漏點(diǎn)并加以處理。
    （6）重復(fù)步驟(2)~(5)，直到流量從100mol/min到10mol/min，溶氧讀數(shù)幾乎不變?yōu)橹埂?br />8  影響溶氧測(cè)量的參數(shù)
    溶液中，溶氧的實(shí)際數(shù)量取決于空氣中氧氣的壓力、溶液的含鹽度、溶液溫度和純度。
    （1）壓力：自動(dòng)溶氧分析儀包括一個(gè)內(nèi)置壓力探頭和運(yùn)算軟件，用于校驗(yàn)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償大氣壓力變化。正常測(cè)量時(shí)，壓力變化對(duì)溶氧濃度有直接的影響，此時(shí)不用壓力補(bǔ)償。
    溶解在溶液中的氧量與接觸的溶液表面氣態(tài)氧分壓成正比，干空氣中氧含量為20.9%，當(dāng)全壓力為760mmHg時(shí)，氧氣分壓為159mmHg，溶氧表正常情況下使用的就是這個(gè)值。當(dāng)情況不同時(shí)，應(yīng)對(duì)海拔高度和壓力進(jìn)行修正，修正使用下列等式：
        S=S'(P-p)／(760-p)
    式中：
        S：實(shí)際大氣壓力下的溶解度
        S'：在760mmHg和一給定溫度下的溶解度
        P：大氣壓力
        p：給定溫度下的水的分壓
    （2）溫度：溶氧表探頭含溫度探頭和溫度補(bǔ)償運(yùn)算軟件，運(yùn)算時(shí)從探頭取得信號(hào)（該信號(hào)與氧的分壓成正比），然后，將其轉(zhuǎn)換成測(cè)量溫度下的溶氧濃度，運(yùn)算基于溫度升高時(shí)氧溶解度減小的程度以及探頭的溫度系數(shù)，含鹽度一般在凝水和除氧器出口的水質(zhì)測(cè)量中，含量很小，不需要操作修正（大于1000ppm，才需要修正），因此水溫的控制是氧表測(cè)量準(zhǔn)確和電極使用壽命的重要因數(shù)。
    （3）亞硫酸鹽：氧探頭是否能達(dá)到0.0PPb，需要亞硫酸鹽溶液進(jìn)行試驗(yàn)，亞硫酸鹽是眾所周知的抑氧劑，它的效果取決于溫度、溶液的pH值和溶液純度，更糟的是亞硫酸鹽是通過(guò)苛性堿溶液中導(dǎo)入SO2生成的，如果溶液中存在SO2，它將會(huì)通過(guò)探頭薄膜擴(kuò)散，與堿性探頭電介發(fā)生反應(yīng)，形成亞硫酸鹽電解液，形成負(fù)干擾，所以氧表的零點(diǎn)校驗(yàn)不要使用此種方法,通常用氮?dú)庾鳛榱泓c(diǎn)試驗(yàn)方法。