氧化鋯氧量分析儀的基本原理是：以氧化鋯作固體電解質，高溫下的電解質兩側氧濃度不同時形成濃差電池，濃差電池產生的電勢與兩側氧濃度有關，如一側氧濃度固定，即可通過測量輸出電勢來測量另一側的氧含量。 在600~1200℃高溫下，經高溫焙燒的氧化鋯材料對氧離子有良好傳導性。在氧化鋯管兩側氧濃度不等的情況下，濃度大的一側的氧分子在該側氧化鋯管表面電極上結合兩個電子形成氧離子，然后通過氧化鋯材料晶格中的氧離子空穴向氧濃度低的一側泳動，當到達低濃度一側時在該側電極上釋放兩個電子形成氧分子放出，于是在電極上造成電荷累積，兩電極之間產生電勢，此電勢阻礙這種遷移的進一步進行，直至達到動平衡狀態，這就形成濃差電池，它所產生的與兩側氧濃度差有關的電勢，稱作濃差電勢。
這樣，如果把氧化鋯管加熱至一大于600℃的穩定溫度，在氧化鋯兩側分別流過總壓力相同的被測氣體和參比氣體，則產生的電勢與氧化管的工作溫度和兩側的氧濃度有固定的關系。如果知道參比氣體濃度，則可以根據氧化鋯管兩側的氧電勢和氧化鋯管的工作溫度計算出被測氣體的氧濃度。
為了正確測量煙氣中氧含量，使用氧化鋯氧量分析儀時必須注意以下幾點：
（1）為確保輸出不受溫度影響，氧化鋯管應處于恒定溫度下工作或在儀表線路中附加溫度補償措施。
（2）使用中應保持被測氣體和參比氣體的壓力相等，只有這樣，兩種氣體中氧分壓之比才能代表兩種氣體中氧的百分容積含量（即氧濃度）之比。因為當壓力不同時，如氧濃度相同，氧分壓也是不同的。
（3）必須被測氣體和參比氣體都有一定的流速，以便不斷更新。
常見故障及其處理方法
一、故障現象儀表示值偏低。
原因1：氧氣中可能存在可燃氣體。氧化鋯氧分析儀固體電解質工作在600~850度高溫下，如果樣氣中存在碳氫化合物等可燃組分，將發生燃燒反應而耗氧，故導致儀表示值偏低。
處理方法：抽樣檢查樣氣，如果樣氣中的確有可燃氣體存在，則應調整工況除去可燃氣體，或者在樣氣中加裝凈化器除去可燃氣體組分。
原因2：探頭過濾器堵塞、氣阻增大，影響被測氣體中氧分子的擴散速度。
處理方法：反向吹掃、清洗過濾器，如果不能疏通，則更換過濾器。
原因3：爐溫過高。
處理方法：檢查校正爐溫。
原因4：量程電勢偏高。
處理方法：利用給定電勢差校正量程電勢。
二、故障現象儀表示值偏高
原因1：鋯管破裂漏氣。
處理方法：檢查更換鋯管。
原因2：鋯管產生小裂紋，導致電極部分短路滲透。
處理方法：檢查更換。
原因3：鋯管老化。
處理方法：測量鋯管內阻，方法是在儀表規定的工作溫度下，用數字萬用表檢測兩電極引線間的阻值，一支新的鋯管內阻應小于50歐姆，如果鋯管內阻大于100歐姆時，可適當提高爐溫繼續使用。若儀表誤差過大，出允許誤差范圍時，應更換鋯管。
原因4：爐溫過低，造成鋯管內阻過高。
處理方法：檢查校正爐溫。
三、故障現象儀表無指示。
原因1：電爐未加熱。
處理方法：檢查溫度控制電路的加熱器、熱電耦等，找出電爐不加熱的原因，處理之。
原因2：信號輸出回路開路。
處理方法：檢查輸出回路接線，確保接觸良好。
原因3：鋯管多孔鉑電極斷路。
處理方法：用數字萬用表檢查鋯管內阻，在儀表規定的工作溫度下，如果鋯管兩電極引線間的阻值大于100歐姆，則應更換鋯管。
四、故障現象儀表無論置于任何一檔，示值均指示滿量程。
原因1：電極信號接反。
處理方法：正確連接。
原因2：鋯管電極脫落，或經使用后鉑電極蒸發。
處理方法：檢查鋯管兩極間電阻，如果過100歐姆，則應更換鋯管。
五、故障現象表頭指針抖動。
原因1：放大器放大倍數過高。
處理方法：檢修放大器，調整放大倍數。
原因2：接線接觸不良。
處理方法：檢查并緊固接線端子。
原因3：插接件接觸不良。
處理方法：清洗插接件。
六、故障現象輸出信號波動大
原因1：取樣點位置不合適。
處理方法：和工藝配合檢查、更改取樣點位置。
原因2：燃燒系統不穩定，負荷運行或有明火沖擊鋯管，氣樣流量變化大。
處理方法：和工藝配合檢查，調整工藝參數，檢查、更換氣路閥件。
原因3：樣氣帶水并在鋯管中汽化。
處理方法：檢查樣氣有無冷凝水或水霧，鋯管出口稍向下傾斜改進樣氣預處理系統。
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