煙氣分析儀中電化學(xué)氣體傳感器的使用與維護(hù)

        煙氣分析儀廣泛應(yīng)用于煙道中有害氣體和氧含量的測(cè)量。電化學(xué)氣體傳感器是煙氣分析儀檢測(cè)氣體的核心?？茖W(xué)合理的使用和維護(hù)可有效延長(zhǎng)電化學(xué)傳感器的使用壽命。正確使用、維護(hù)和校準(zhǔn)對(duì)保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性尤為重要，以保證煙氣分析儀的測(cè)量精度。
??煙氣分析儀是檢測(cè)二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳等有害氣體排放量和含氧量的儀器。用于油氣鍋爐污染排放、煙氣及污染源的環(huán)境監(jiān)測(cè)。氣體傳感器是煙氣分析儀檢測(cè)氣體的核心，常用的氣體傳感器大多是電化學(xué)傳感器。
??電化學(xué)氣體傳感器性能相對(duì)穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，功耗低，對(duì)氣體響應(yīng)快，不受濕度影響。分辨率一般可達(dá)0.1μmol/mol（因傳感器而異）。它的溫度適應(yīng)性也比較廣（有時(shí)可以在-40°C到50°C之間工作）。但是，它也受讀數(shù)溫度變化的影響很大。所以很多儀器都有軟硬件溫度補(bǔ)償處理。同時(shí)，電化學(xué)傳感器具有體積小、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、可用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，在目前的各種氣體檢測(cè)設(shè)備中，包括煙氣分析儀、電化學(xué)氣體傳感器等都占據(jù)著非常重要的地位。
?? 1 常用電化學(xué)傳感器的原理及結(jié)構(gòu)
??根據(jù)檢測(cè)原理的不同，電化學(xué)氣體傳感器主要分為金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器、催化燃燒傳感器、恒電位電解氣體傳感器、原電池氧傳感器、紅外傳感器、PID光電離傳感器等。電勢(shì)電解氣體傳感器和 Gavari 電池式氧傳感器更常用于煙氣分析儀。
??恒電位電解氣體傳感器的工作原理是使電極與電解液的界面保持一定的電解電位。通過(guò)改變其設(shè)定電位，可以對(duì)氣體進(jìn)行選擇性氧化或還原，從而定量檢測(cè)各種氣體。其結(jié)構(gòu)是：工作電極、對(duì)電極和參比電極安裝在塑料制成的圓柱形罐中，電極之間填充電解液，頂部封裝有多孔四氟乙烯制成的隔膜。前置放大器與傳感器電極之間的連接在電極之間施加一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體在電解液中的工作電極處被氧化或還原反應(yīng)，在對(duì)電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比?？梢詼y(cè)量SO2、NO、NO2、CO、H2S等氣體，但這些氣體傳感器的靈敏度不一樣。靈敏度從高到低依次為H2S、NO、NO2、SO2、CO，響應(yīng)時(shí)間一般為幾秒到幾十秒。二、一般不超過(guò)1分鐘；它們的壽命只有半年，短則2年，長(zhǎng)則3年，有些CO傳感器長(zhǎng)達(dá)數(shù)年。
??原電池氣體傳感器與恒電位電解式相同，通過(guò)測(cè)量電解電流來(lái)檢測(cè)氣體濃度。但是，由于傳感器本身是電池，因此無(wú)需從外部施加電壓。這種傳感器主要用于O2的檢測(cè)，幾乎所有檢測(cè)缺氧的儀器都使用這種傳感器。隔膜式胃腸氧傳感器的結(jié)構(gòu)：塑料容器一側(cè)安裝有透氧性好、厚度為10-30μm的PTFE透氣膜，貴金屬（鉑、金、銀等）陰極電極，在容器的另一側(cè)或容器的空部分提供陽(yáng)極（一種極易與鉛或鎘電離的金屬）。使用 KOH、KHCO3 作為電解液。當(dāng)氧氣通過(guò)電解質(zhì)時(shí)，陽(yáng)極和陰極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使陽(yáng)極金屬電離并釋放電子。電流與氧氣量成正比。由于陽(yáng)極金屬在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中都被消耗掉，因此需要定期更換傳感器。
?? 2、如何科學(xué)延長(zhǎng)電化學(xué)傳感器的使用壽命
??電化學(xué)氣體傳感器大多使用水溶液作為電解質(zhì)。電解液的蒸發(fā)或污染，往往會(huì)導(dǎo)致傳感器信號(hào)降低，使用壽命縮短；因?yàn)樵诳諝庵杏幸环N測(cè)試物質(zhì)存在，傳感器中的活性成分被消耗掉了。因此，一旦傳感器開(kāi)封，即視為已參與使用。即使不用于測(cè)量，其壽命也會(huì)縮短；電化學(xué)氣體傳感器的預(yù)期壽命為2年。不當(dāng)?shù)模膲勖赡芨?，更換傳感器的成本更高。因此，如何保證傳感器的使用壽命以及傳感器的正確維護(hù)對(duì)于煙氣分析儀的使用尤為重要。
??傳感器長(zhǎng)期暴露在煙氣中會(huì)大大影響使用壽命。只有短時(shí)間與被測(cè)物體接觸，長(zhǎng)期暴露在新鮮空氣中才能維持其正常使用壽命。因此，儀器開(kāi)機(jī)時(shí)，必須處于清潔的空氣中。測(cè)量結(jié)束后不要立即關(guān)機(jī)，儀器必須在清潔的空氣中保持運(yùn)行5-10 分鐘后，當(dāng)儀器的氣體顯示值下降到 10 個(gè)單位以下時(shí)，請(qǐng)?jiān)陉P(guān)閉或停泵前將儀器內(nèi)部保持在空氣新鮮的環(huán)境中。否則，傳感器很容易“中毒"，加速傳感器的損耗。
??對(duì)于裝有濾塵裝置的儀器，應(yīng)及時(shí)更換濾芯，防止灰塵進(jìn)入傳感器污染傳感器。對(duì)于便攜式儀器，無(wú)論是否經(jīng)常使用，都應(yīng)至少每 2 至 3 周充電一次，采樣時(shí)電池電量不應(yīng)低于 30%。
??一些制造商安裝了兩個(gè)泵：一個(gè)抽吸泵和一個(gè)內(nèi)置清洗泵。儀器連續(xù)監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后，抽吸泵將關(guān)閉，儀器內(nèi)部的清潔泵自動(dòng)開(kāi)啟，將清潔的空氣吸入儀器周圍，使儀器的傳感器得到充分清潔，這也延長(zhǎng)傳感器的使用壽命。
?? 3、如何保證儀器的精度
??為了保證煙氣分析儀的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的完整性，儀器還需要進(jìn)行正常的操作流量檢查和校準(zhǔn)。
??煙氣分析儀通過(guò)將煙氣中的氣體抽取到氣體傳感器來(lái)檢測(cè)被測(cè)氣體。為了便于煙氣的排放，煙道常采用負(fù)壓，即如果儀表在煙道內(nèi)的抽吸力小，即泵的流量小。當(dāng)負(fù)壓超過(guò)儀器內(nèi)泵的吸力時(shí)，實(shí)際測(cè)量值會(huì)偏低。因此，在使用儀表時(shí)，要根據(jù)測(cè)試條件的負(fù)壓范圍選擇相應(yīng)型號(hào)的儀表，還要測(cè)量?jī)x表的流量。一般必須保證儀表的流量在0.7L/min以上。測(cè)量精度。
??在日常工作中，您可以根據(jù)自己的環(huán)境和條件，選擇不同的方式對(duì)數(shù)值進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證儀器的正常運(yùn)行。確保儀器的準(zhǔn)確性。
??一：選擇干凈的空氣，校準(zhǔn)儀器的零點(diǎn)。此時(shí)有害氣體含量應(yīng)為“零"，氧氣含量應(yīng)為20.9%。
??其次，選擇純氮，氮氧傳感器的顯示應(yīng)迅速下降到0.2mg/m。下面，否則氧傳感器會(huì)失效，有害氣體顯示應(yīng)為“零"。
??第三，選擇一定體積和質(zhì)量的被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行標(biāo)定，按照儀器說(shuō)明書對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行一一標(biāo)定。如果發(fā)現(xiàn)示值誤差超過(guò)手冊(cè)中給出的技術(shù)指標(biāo)，可以通過(guò)校準(zhǔn)程序或儀器內(nèi)部電指標(biāo)的調(diào)整，對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整。如果您正在使用介質(zhì)中監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)異常偏低，響應(yīng)很慢；或者在標(biāo)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)傳感器響應(yīng)很慢，線性誤差大，無(wú)法調(diào)整；或者剛完成調(diào)整后測(cè)量值發(fā)生了變化，可以考慮更換Sensor。
??更換傳感器后，應(yīng)及時(shí)對(duì)傳感器或儀表進(jìn)行反復(fù)校準(zhǔn)，調(diào)整準(zhǔn)確后方可使用。
??總之，科學(xué)合理的使用和維護(hù)可以有效延長(zhǎng)電化學(xué)傳感器的使用壽命，保證煙氣分析儀的測(cè)量精度。
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