HM-OSR说明书.doc

武汉华敏测控技术有限公司
HUAMIN

HM-OSR在线氧分析系统

使 用 手 册

武汉华敏测控技术有限公司
WuHan HuaMin Measurement & Control Technology.Co.Ltd

目录
前言………………………………………………………………………2
一．氧传感器工作原理…………………………………………………3
二．综合技术参数………………………………………………………3
三．系统配置……………………………………………………………4
四．系统主要设备介绍…………………………………………………5
1.HMR氧探头…………………………………………………………………………5
2.OA系列氧含量分析变送仪……………………………………………………….6
3.PSR氧探头维护仪…………………………………………………………………7
4.吹扫系统……………………………………………………………………………7
五．安装方式……………………………………………………………8
1.HMR氧探头安装方式………………………………………………………………8
2.PSR氧探头维护仪安装方式………………………………………………………9
3.吹扫系统设备安装方式…………………………………………………………..9
六．系统电气连接规范…………………………………………………9
1.HM-OSR01系统电气连接规范…………………………………………………….9
2.HM-OSR02系统电气连接规范…………………………………………………….10
七．系统气路连接规范………………………………………………..10
八．系统部件外形及安装尺寸…………………………………………11
1.HMR氧探头外型及安装尺寸………………………………………………………11
2.PSR维护仪外型及安装尺寸………………………………………………………12
3.PSR系列氧探头维护仪外型及安装尺寸…………………………………………13
4.分析仪表端子图……………………………………………………………………13
九．系统基本操作………………………………………………………14
十．常见故障处理………………………………………………………17

前 言
随着现代工业的快速发展、科技的进步、人类生活水平的提高，人类对环保意识的增强，能源的紧缺和机械产品的高质量等，我公司针对这一市场需求开发出了HM系列气氛残氧检测、加热炉膛烟道残氧检测、正火退火、烧结炉窑、冶金炼铁等系列气氛检测自动控制系统供市场选择。系统检测元件采用世界上目前技术最先进的澳大利亚进口氧化锆为核心。氧化锆氧传感器是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧分压，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空燃比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期节约能源和保护环境。
HM-OSR氧化锆氧分析系统由HMR氧探头、OA200系列氧含量分析变送仪组成。氧探头和变送器可以一起安装在测量现场，通过 4-20mA 将检测的氧含量值远传（HM-OSR01系统），也可以将氧探头和氧含量分析仪分别安装在现场和控制室（HM-OSR02系统）。
主要应用于：电厂锅炉、工业加热炉、冶金行业均热炉等工业加热装置的炉膛或烟道中测量烟气氧含量。

一．氧传感器工作原理

氧传感器是利用稳定的二氧化锆陶瓷在650℃以上的环境中产生的氧离子导电特性而设计的。在一定的温度条件下，如果在二氧化锆块状陶瓷两侧的气体中分别存在着不同的氧分压(即氧浓度)时，二氧化锆陶瓷内部将产生一系列的反应，和氧离子的迁移。这时通过二氧化锆两侧的引出电极，可测到稳定的毫伏级信号，我们称之为氧电势。它服从能斯特(Nernst)方程：

参比气
(空气)

＋
－
氧电势
内电极
氧化锆
外电极
氧传感器工作原理图
被测气体
（炉气）
式中:E为氧传感器输出的氧电势(mv)，Tk为炉内的绝对温度（K），P1和P2分别为二氧化锆两侧气体的氧分压。实际应用时，将二氧化锆的一侧通入已知氧浓度的气本（通常为空气），我们称之为参比气。另一侧则是被测气体，就是我们要检测的炉内的气氛，详见图1。碳势传感器输出的信号就是氧电势信号，通过能斯特方程我们就可以得到被测炉气氛中的氧分压和氧电势的关系。参比气为空气时，可表示为：

式中:E为碳势传感器输出氧电势；Tk为炉内的绝对温度；P02为炉内的氧分压。

二、综合技术参数：
1、 氧探头测量气氛温度：0-900℃
2、 变送器输出类型： 4-20mA
3、 变送器报警输出：两路报警输出
4、 变送器通讯：RS485隔离通讯（可选）
5、 系统量程范围：0.1-20.9 O2%
6、 系统响应时间：在探头测量端被测气氛变化时： 2秒
在探头标定孔输入标气时：5秒内达到95%响应值
7、 氧探头安装环境温度：-20—120℃（标准型）
8、 变送器及氧探头维护仪安装环境温度：-10—50℃; 湿度<90%
9、 结构：氧探头采用防爆接线盒，防水设计，可露天安装；变送器及维护
仪均为壁挂形式，均为防水设计，可露天安装；
10、 氧探头有效长度：800mm 、 1000mm、 1200mm 特殊定制长度

三、系统配置：
HM-OSR01系统配置
该系统为现场变送系统，包含HMR氧探头，OA200氧含量分析变送仪，以及吹扫及维护装置,系统配置图如下。
HM-OSR02系统配置
该系统包含安装在测量现场的HMR氧探头、PSR氧探头维护仪以及吹扫装置；安装在控制室的OA200氧含量分析仪，系统配置图如下.

HM-OSR01氧含量在线分析系统配置图

HM-OSR02氧含量在线分析系统配置图

四、系统主要设备介绍：
1、HMR氧探头：

HMR氧探头结构示意图
Ø HMR氧探头采用成套进口的澳大利亚SIRO2氧传感器和陶瓷加热器，测量精度高，使用寿命长。
Ø 氧传感器的测量端在探头头部，靠近被测气氛，外界因素干扰较小，因此可以测量到很低的氧含量，可以测量到低至1ppm的氧含量。而且反应速度较快，适宜进行闭环控制的场合。
Ø 设计有陶瓷过滤器及氧化锆表面保护层，使氧传感器免受高粉尘和腐蚀性气体的污染，进一步提高了氧探头的使用寿命。
Ø 设计有吹扫标定孔，可以在线清洁维护氧探头，同时可作为在线标定孔。
技术参数：
（1） 测量气氛温度：0-900℃；
（2） 氧含量测量范围：1ppm-20.9%；
（3） 输出信号：输出0-1000mv（传输距离不大于100m）；
（4） 安装环境温度：-20—120℃；
（5） 加热电源：~220v
2、OA系列氧含量分析变送仪：
1.OA200氧含量分析变送仪，与HMR氧探头配套使用，将HMR氧探头测量的氧电势信号变换为氧含量并显示，同时通过标准信号远传至控制室；
2.带自动吹扫程序，提供吹扫电磁阀控制信号；
3.采用大屏幕液晶汉字显示器，显示清晰直观；
4.具有氧含量记录功能，可以在本机上显示实时趋势曲线，还具有历史曲线回放功能。可以记录多达3个月的信息（记录间隔5秒）；
5.全中文人机界面，操作简单；
6.可自由组态，符合各种用户的使用习惯。
技术参数：
1.量程范围：0.1-20.9%
2.输入类型：4-20mA，0-160mv
3.输出类型： 4-20mA
4.报警输出：两路报警输出，220V，3A。
5.安装环境温度：-10—50℃。
6.电源：~90-220V，50-60Hz，100W（OA100R），20W（OA200R）。
3、PSR氧探头维护仪：
PSR氧探头维护仪主要是在现场为HMR氧探头提供维护的设备，内部设计有氧探头标定系统，HMR氧探头加热控制电源以及氧电势变送模块。有PSR01和PSR02两种形式：
PSR01为壁挂式结构，内置的氧探头标定系统不包含标准气源，在需要标定时，需外接标准气源。
PSR02为落地柜式结构，内置的氧探头标定系统包含两个标准气瓶，标定时无需外接标准气源。
两种形式的维护仪，均可以选配HMR氧探头加热控制电源以及氧电势变送模块。
技术参数：
(1)电源：~220V，80W
(2)加热电源输出：~12V
(3)毫伏变送输出（选配）：4-20mA（对应0-160mv）
(4)安装环境温度：-10—50℃。
(5)重量：8Kg（PSR01），32Kg（PSR02）

4、吹扫系统：
吹扫系统工作原理是通过将干燥洁净的压缩氮气（1-4Kg/cm2）通入氧探头的吹扫孔，将积累在氧探头和采样管上的灰尘吹除。吹扫系统由吹扫控制电磁阀，去水器及截止阀组成，由HM-OSR系列氧含量分析变送仪控制系统的开启和关闭。
技术参数：
气源：干燥洁净的压缩氮气或惰性气体，压力1-4Kg/cm2
压缩空气管道Φ8mm，材质为铜管、不锈钢管或碳钢管。
直动式二通电磁阀：电源：~220V，7.5W；
环境温度：-10—50℃；
结构：防水、防尘；

五、安装方式：
HM-OSR01系统：
全部为测量现场安装，HMR氧探头和OA200现场变送器均安装在测量现场。氧探头和变送器之间的安装导线长度不应大于100米。
HM-OSR02系统：
HMR氧探头和PSR氧探头现场维护仪安装在测量现场，OA200安装在控制室的盘柜上。氧探头和PSR维护仪之间的安装气路长度不应大于10米。
1、HMR氧探头安装方式：
HMR氧探头为直插式结构氧探头，自带加热器，不需要采样，直接插入0-900℃的气氛中测量氧含量。
探头最佳安装方式是垂直安装，也可以水平安装或斜装。
探头插入炉内的长度应不小于300mm。
HMR氧探头安装示意图
≥300mm

氧探头接线盒处的环境温度范围： -20—120℃。
氧探头标定孔连接方式：铜卡套式接头，接φ6mm铜管或不锈钢管。
吹扫孔连接方式：采用不锈钢锥形卡套接头，接φ10mm的铜管，碳钢管或不锈钢金属软管。
氧探头连接电缆接头：φ14mm的防爆接头。

2、PSR氧探头维护仪安装方式：
PSR01型氧探头维护仪为壁挂式安装方式，安装位置与氧探头间气路距离应小于10m。安装位置环境温度（-10—50℃）。参比气输出孔连接方式：铜卡套式接头，接φ6mm铜管；标定气输出孔连接方式：铜卡套式接头，接φ6mm铜管或不锈钢管。连接电缆接头φ14mm的防爆接头。
PSR02型氧探头维护仪为落地柜式安装方式，安装位置与氧探头间气路距离应小于10m。安装位置环境温度（-10—50℃）。参比气输出孔连接方式：铜卡套式接头，接φ6mm铜管；标定气输出孔连接方式：铜卡套式接头，接φ6mm铜管或不锈钢管。连接电缆接头φ14mm的防爆接头。
3、吹扫系统设备安装方式：
吹扫系统包含一台吹扫控制电磁阀，一台去水器，二个截止阀。系统所有设备直接安装在φ8mm的气路管道上，管道采用不锈钢管，也可以采用铜管或碳钢管，如图。所有接头均为φ8mm的铜卡套式接头。吹扫系统连接到氧探头的气体管路长度最大不可超过10米。

系统维护及吹扫气路相关设备连接方式

六、系统电气连接规范：
1、HM-OSR01系统电气连接规范：请参考“HM-OSR01系统配置图”
(1)变送器到氧探头的加热电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5，
注意：不可用屏蔽电缆！布线长度不应大于100米；
(2)变送器到氧探头的信号电缆规格：
耐高温四芯屏蔽电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVVP 4×2.5；
(3)变送器输出4-20mA信号的电缆规格：
耐高温二芯屏蔽电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVVP 2×2.5；
(4)变送器到吹扫电磁阀的吹扫控制电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5；
(5)变送器电源电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5；
(6)氧探头连接电缆接头：φ14mm的防爆接头；
(7)变送器连接电缆接头：φ14mm的防爆接头。

2、HM-OSR02系统电气连接规范：请参考“HM-OSR02系统配置图”
(1)维护仪到氧探头的加热电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5，
注意：不可用屏蔽电缆！布线长度不应大于100米；
(2)维护仪到氧探头的信号电缆规格：
耐高温四芯屏蔽电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVVP 4×2.5；
(3)维护仪到吹扫电磁阀的吹扫控制电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5，

(4)维护仪到盘装分析仪的信号电缆规格：
耐高温二芯屏蔽电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVVP 2×2.5；
(5)维护仪到盘装分析仪的吹扫控制电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5；
(6)维护仪电源电缆规格：
耐高温二芯普通电缆，单股线径2.5mm2，型号：ZRVV 2×2.5；
(7)氧探头连接电缆接头：φ14mm的防爆接头；
(8)维护仪连接电缆接头：φ14mm的防爆接头；

七、系统气路连接规范：
1、氧探头参比气孔尺寸：铜卡套式接头，接φ6mm铜管或不锈钢管；
2、氧探头吹扫气孔尺寸：铜卡套式接头，接φ10mm铜管、碳钢管或金属软管；
3、标定气路采用气管规格：标定气管采用φ10mm的铜管或不锈钢管；
4、吹扫气路采用气管规格：吹扫气管采用φ10mm的不锈钢管、铜管、碳钢管或金属软管；
5、维护仪连接到氧探头的气体管路长度最大不可超过10米。
6、吹扫系统连接到氧探头的气体管路长度最大不可超过10米。
八、系统部件外形及安装尺寸：
1、 HMR氧探头外型及安装尺寸：

HMR氧探头外型及安装尺寸
2、 PSR维护仪外型及安装尺寸：

3、PSR系列氧探头维护仪接线端子图：

氧分析系统箱接线图
4、分析仪表端子图

九．系统基本操作
按照氧探头安装说明书安装好氧探头，和系统连接图的方式正确配制接好线缆，检查无误后给系统通上总电源，按下列步逐开始调试：
1.打开箱门，合上电源开关，氧分析仪通电初始化，加热变压器得电开始给传感器加热，直流电源得电给信号变送模块提供直流电源,系统正常通电了。
2.氧分析仪正常显示后，参照氧分析仪使用说明书按现场要求给仪表设置好输入输出、零点满度、参数修正等各项具体参数，退出仪表设置窗口。
3.给氧探头设置好吹扫时间，一般根据被测气氛的清洁程度设置吹扫间隔时间，被测气氛比较清洁时吹扫时间设置为8—10小时一周期即可，被测气氛杂质较多时吹扫时间设置为4—6小时一周期即可；吹扫持续时间设置为1—2分钟即可；吹扫恢复时间设置为2—3分钟即可，设置好时间后退出设置窗口。
4.氧分析仪各项参数设置好后系统就可正常工作了。
5.在上电操作过程中如遇到不可理解的错误时请按照故障处理方法进行处理，如还不能处理的请速与我公司取得联系。

附:OA200系列氧含量分析仪操作说明
OA200系列氧含量分析仪系我公司直接开发,与HMR氧探头配合,检测被测气氛中含氧量的成份.
在日常的的使用和维护中,我们只推荐用户简单的操作说明.不支持用户在我们售后人员不在场的情况下去更改仪表里面的设置参数,为免除以后的额外的工作操作和维修,故在此为您简单说明面板上的基本操作.

由于大多数的时候 仪表箱和探头安装在露天的工作现场，且工作信号一般传输到控制小屋的DCS上。一般情况下不需要特别的维护。只需要观察和测量上面的数值。
输入：是指 在探头传送过来的O2mv信号.在用万用表检测时，直接打到DC2V档检测其MV信号。
有零点修正和满度修正等选项，一般情况下在标定的时候就已经解决了这个问题。如:标定大气20.9%时，由于各个现场的差异 可能需要调节零点修正这个选项 让其达到所需要调节的数值。满度修正一般情况下为1.0.
输出： 是O2mv在转变为其他信号的传送值 标准信号输出为4-20mA输出到DCS上。 由于现场到控制室的的距离较远，在O2mv转换MV再传送过程中要考虑到衰减（一般我们理想直线距离为50米左右） 需要调节的参数是 零点修正。满度修正一般为1.0。
控制： 指的是吹扫输出的电磁阀控制 由AC220V电源连接。

定时开关程序： 开、关
间隔时间 ： 单位为 分钟
开启时间 ： 单位为 秒
恢复时间 ： 单位为 分钟
此单元为控制电磁阀输出，在我们工程师调节完毕设置好后。我们不建议现场人员经常性的改动此单元的参数，如果有特殊的要求请来电咨询 我们也会不定期的进行电话跟踪服务。
时钟：我们在出厂之前设置为正确的北京时间。且里面有内置电源 一般的更换周期在12个月左右！
显示

其中，默认画面为正常使用时的画面，调试画面为工程人员需要调整修正里面的参数时所需的画面，一般不推荐现场人员使用。且 在显示调试画面后 在一段时间不动作的话 也会自动的回到默认的画面。
密码： 在进入设置画面之前都需要密码验证，出厂时都已上锁，如果有需要不定期的更改里面的参数，请与我们的工程人员联系 告之密码。不建议现场人员随意设置 更改其密码！

十．常见故障处理
故障现象
故障原因分析
处理方法

数显分析仪上电不亮
1.电源停电
2.双极开关故障
3.接线端子接触不良
4.数显分析仪本身故障
1.检查电源重新给系统上电.
2.更换新的双极开关
3.用十子螺丝刀重新拧紧接线端子
4.参照数显分析仪说明书故障处理方法解决，如不能自行解决的请于本公司联系

氧探头无电势输出
或输出负值
1.加热变压器初级无电源
2.加热变压器次极输出
3.加热线路短路或断路
4.传感器故障
1.检查电源线路重新上电。
2.更换变压器
3.更换加热线路电缆
4.参照传感器说明书故障分析方法解决，如不能自行解决的请与本公司联系

吹扫电磁阀不动作
1.电磁阀烧坏
2.电源线路短路或断路
3.吹扫时间设置不正确
4.仪表控制触点不动作
1.更换电磁阀
2.更换控制电源线
3.正确设置吹扫、保持、恢复时间
4.参照仪表说明书处理

变松模块无输出
1.模块烧坏
2.没有工作电压
3.输入无信号
4.接线错误

1.更换模块
2.检查24V直流电源整流器是否有输出，若烧坏更换直流电源整流器
3.检查传感器输出是否有信号，参照传感器故障处理方法处理
4.正确接线

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