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一体型ジルコニア式酸素濃度計 ZR202G
ガス分析計

一体型ジルコニア式酸素濃度計 ZR202G

一体型ジルコニア式酸素濃度計ZR202Gは、分離型酸素濃度計ZR402G変換器とZR22G検出器の優れた点を一体化しています。サンプリング装置を全く必要とせず、検出器をそのまま煙道炉壁に取り付けて、700°Cまでの煙道排ガス中の酸素濃度を測定できます。
検出器部は、高信頼性ジルコニアセンサを採用し、現場でヒータアセンブリを一式交換することが可能です。変換器部は光スイッチを採用し蓋を開けずに現場で操作することができます。校正は、自動で行うことができ、完全自動化のための自動校正ユニットも揃っています。
大型または小型ボイラ、各種工業炉、燃焼機器の燃焼ガス中の酸素濃度のモニタリングまたは低酸素燃焼制御に最適な酸素濃度計です。

特長

  • 配線・配管および設置コストが削減できます。
  • 光スイッチにより蓋を開けずに現場操作が行えます。
  • 環境にやさしい現場交換型です。現場でジルコニアセンサとヒータ・アセンブリ一式の交換ができます。 
  • １機種で酸素濃度計あるいは高温湿度計いずれかを選択が可能です。

詳細

標準仕様

測定対象 燃焼排ガス及び混合ガス中（可燃性ガスを除く）の酸素濃度
測定方式 ジルコニア式
測定範囲 表示：0.01～100 vol%O2
出力： 0-5～0-100 vol%O2 の範囲で任意設定（1 vol%O2単位）またはパーシャル設定
測定ガス圧力 -5～+250 kPa
試料ガス温度 0～700°C
検出器挿入長 0.4 m、0.7 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m

 

特性

繰返し性 フルスケールの±0.5%
直線性 フルスケールの±1%
ドリフト ゼロ、スパン共フルスケールの±2％／月
応答速度 90%応答、5秒以内

 

測定原理

ジルコニアのような固体電解質は、高温状態のとき、酸素イオンに対して導電性を示します。したがって、両面に白金系電極を付けた板状ジルコニア素子を加熱しておき、それぞれの面に酸素分圧の異なるガスを接触させると、酸素濃淡電池の作用を示します。つまり、酸素分圧の高いガスが接している方の電極を陰極、酸素分圧の低いガスが接している方の電極を陽極とすると、陰極側に接触しているガス中の酸素分子は電子を得てイオンとなり、ジルコニア素子内を移動して反対側の陽極に到達します。そして、ここで電子を放出して酸素分子にもどります。この反応によって生じる、二つの電極間の起電力E（mV）は、次のネルンスト（Nernst）の式から導くことができ、これにより酸素濃度を測定します。

式

式

関連情報

アプリケーションノート
ボイラー制御
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概要:

LF3BUSS02-00EN

業種:
一体型ジルコニア式酸素濃度計のシステム構成について
(an-zr202-01-system)
一体型ジルコニア式酸素濃度計のシステム構成は、校正方法により3種類に分けられます。 また、比較ガスの取り入れ方には、検出器付近の空気を自然対流で取り入れる方法と、計装空気を使う方法とがあります。 検出器付近の空気を使う方法は手軽ですが、下記に示すような問題がありますので、計装空気が用意できる場合は、計装空気を使うことを推奨します。 自然対流方式の場合： 取り入れる空気の湿度や気圧変動の影響を受けます。 湿度や気圧が大きく変動すると、測定誤差を生じますので注意が必要です。 計装空気を使う場合：...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の測定ガスの条件について
(an-zr202-02-gas-condition)
一体型ジルコニア式酸素濃度計で定する場合の測定ガスの条件は下記の通りです。 測定ガス温度：0～700℃（700℃を超えるガスの測定には適用できません。） 測定ガス圧力：-5～250kPa（5kPa以上の場合は、圧力補正が必要です。） ...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の測定範囲および出力レンジの設定について
(an-zr202-04-setting)
測定範囲：0.01～100vol %O2 最小出力レンジ：0～5 vol %O2 最大出力レンジ：0～100vol %O2 上記の範囲内で、1vol %O2単位で任意に設定できます。 また、パーシャルレンジも可能です。 ...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の出力信号について
(an-zr202-05-output-signal)
一体型ジルコニア式酸素濃度計には、4～20ｍA DCの電流出力が1点あります。 測定値（酸素濃度）の出力レンジは、0～5から0～100 vol% O2の範囲で任意に設定可能です。また、パーシャルレンジの設定もできます（最大値と最小値の比は1.3以上）。 さらに、以下の出力機能も設定することができます。 スムージング係数の設定 測定ガスの酸素濃度が急変するような場合、その値をそのままコントロールに使用するとオン・オフ動作が頻繁になるなどの弊害が生ずることがあります。このような場合は、適当な...
一体型ジルコニア式酸素濃度計で保守時に出力のホールドはできますか？
(an-zr202-06-hold)
暖機中、校正中およびエラー発生などのとき、出力信号を直前の測定値またはあらかじめ設定した値に保持することができます。 下表に、機器の状態と設定可能なアナログ出力の保持値の関係を示します。 ...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の接点入力について
(an-zr202-07-contact-intput)
一体型ジルコニア式酸素濃度計は、接点入力を2点まで接続できます。 接点入力は、外部からドライ接点信号（無電圧接点）受けることによって、あらかじめ設定された機能を実行します。 下表に設定項目および機能の一覧を示します。 ...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の接点出力について
(an-zr202-08-contact-output)
一体型ジルコニア式酸素濃度計には、接点出力が2点用意されています。 接点出力1は、常時励磁にするか常時非励磁にするかを選択することができます。また、設定項目も選択することができます。 接点出力2は常時励磁で、検出器ヒータ電源の安全スイッチと連動しています。そのため、接点出力2が出力されると、検出器ヒータへの電源供給が止まり、その結果、「Err-01」（セル起電力異常）または「Err-02」（ヒータ温度異常）が発生します。 設定できる項目は下記のとおりです。 アラーム関係 上上限警報...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の異常診断について
(an-zr202-09-anomaly-diagnosis)
一体型ジルコニア式酸素濃度計は、自己診断機能によってエラーや警報を検出することができます。 （１）エラー エラーとは、検出器のセル（センサ）やヒータ、あるいは変換器の内部回路など、検出器または変換器本体に異常が発生した可能性がある場合に検出されます。 エラーが発生した場合、一体型ジルコニア式酸素濃度計は次のことを行います。 システムの安全確保のため、検出器ヒータへの電源供給を停止します。 下図のように画面上にエラー番号を点滅させ、エラーの発生を知らせます。 「接点出力の設定」でエ...
一体型ジルコニア式酸素濃度計の検出器の設置場所と取り付け時の注意事項について
(an-zr202-03-installation-precautions)
一体型ジルコニア式酸素濃度計を設置する場所でないと、正しい測定ができなかったり、短時間でヒータ断線やセンサを破損させたりすることがありますので注意が必要です。 下図に不適切な設置例および適切な設置例を示します。 検出器の設置に際しては、これらを参考にしてください。 ...
酸素濃度計が使われるアプリケーション例は？
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酸素濃度の測定は、省エネルギー・大気汚染防止・安全管理および品質管理などの目的で広く行われています。 下記に、測定方式別の主なアプリケーション例を列記します。 濃淡電池式ジルコニア式酸素濃度計 　　パッケージボイラの燃焼管理 　　発電ボイラの燃焼管理・燃焼制御 　　微粉炭ボイラの燃焼管理・燃焼制御 　　鉄鋼 熱風炉の燃焼管理・燃焼制御 　　鉄鋼 コークス炉の加熱燃焼排ガスの管理 　　鉄鋼 加熱炉および均熱炉の低酸素濃度管理 　　鉄鋼 焼結炉の漏風検知 　　石灰キルンの燃焼管理 　　セメントキル...
酸素濃度計「乾きガスベース」と「湿りガスベース」の違いは？
(an-oxy-03-difference)
燃料の燃焼による排ガス中には、燃料中の炭化水素や水素の燃焼で生じた水蒸気が含まれています。 ジルコニア式酸素濃度計のように、煙道中のガスを直接測定するような場合は、水分を含んだままの排ガスを測定しています。このような条件での測定値は、「湿りガスベース」の値と呼ばれます。 一方、排ガスをサンプリングして測定するタイプの濃度計では、試料ガスは濃度計に導かれる過程で常温までガス温度が下げられ、凝縮水となった水分も試料ガスから除去されます。このように、水分を除去して測定した値は、「乾きガスベース」の値と...
酸素濃度計の校正証明書について
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酸素濃度計の校正証明書は、下記製品について発行できます。 対象製品 TDLS8000　レーザガス分析計 TDLS8200　プローブ形レーザガス分析計 ZR802G　分離型ジルコニア式酸素濃度計 変換器 ZR202G　一体型ジルコニア式酸素濃度計 ZS8C　防爆形ジルコニア式酸素濃度計　変換器 AV550G　ジルコニア式酸素濃度計 アベレージングコンバータ OX400　低濃度ジルコニア式酸素濃度計 MG8G　磁気式酸素濃度計 MG8E　防爆形磁気式酸素濃度計 校正証明書...
ジルコニア式酸素濃度計の種類と使い分け
(an-zr-05-proper-use)
弊社では、下記のジルコニア式酸素濃度計を用意しています。 アプリケーションおよび使用目的に合わせて選択してください。 ZR22G/ZR402G　分離型ジルコニア式酸素濃度計 ZR202G　　　　　一体型ジルコニア式酸素濃度計 ZR8D/ZR8C　　　防爆形ジルコニア式酸素濃度計 AV550G　　　　　ジルコニア式酸素濃度計 アベレージングコンバータ OX400　　　　　　低濃度ジルコニア式酸素濃度計 ZR22G/ZR402G 分離型ジルコニア式酸素濃度計 検出器と変換器が...
酸素濃度計の測定方式と長所および短所は？
(an-oxy-01-method)
酸素濃度の測定方式 現在市販されている酸素濃度計の測定方法を分類すると下記のようになります。 レーザ分光式： レーザ分光式（弊社製品形名：TDLS8000, TDLS8200) ジルコニア式： 濃淡電池式 （弊社製品形名：ZR22G/ZR802G, ZR202G, ZS8D/ZS8C, OX400) 限界電流式 磁気式： 磁気流量比式 (弊社製品形名：MG8G, MG8E） 磁気風式 磁気力式ダンベル形 電極式： ガルバニ電池式 ポーラログラフ式 測定方式により、それぞれ長所...
酸素濃度計における空気比と熱効率の関係について
(an-oxy-04-relation)
空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量（理論空気量）と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比をいいます。 空気比mは、次式によって算出されます。 このように、空気比は排ガス中の酸素濃度を測定することで求めることができます。 図1．空気比と熱効率の関係 図に空気比と熱効率の関係を示します。 燃焼制御において、燃焼用空気が少ない場合（空気比が小さい領域）、燃料は不完全燃焼となり、黒煙が発生します。これによりエネルギー損失が起こり、公害の問題も発生します。 ...
酸素濃度計のCEマークについて
(an-oxy-07-ce-marking)
酸素濃度計の中で、「CEマーク」を付している製品は下記のとおりです。 TDLS8000　レーザガス分析計 TDLS8200　プローブ形レーザガス分析計 ZR802G　分離型ジルコニア式酸素濃度計 変換器 ZR202G　一体型ジルコニア式酸素濃度計 AV550G　ジルコニア式酸素濃度計 アベレージングコンバータ OX400　低濃度ジルコニア式酸素濃度計 ［参考］CEマーキングとは ヨーロッパ連合(EU)地域で販売される指定製品に貼付を義務付けられている安全マークのことです。 従...
ジルコニア式酸素濃度計を採用する場合の注意（可燃性ガスの影響）
(an-zr-01-precautions)
測定時のジルコニア式酸素濃度計のセンサ（ジルコニア素子）は、700～750℃に加熱されています。 一酸化炭素、水素およびメタンなどの可燃性ガスが存在していると、これらのガスは検出器内で燃焼して酸素を消費するため、酸素濃度計の測定値は実際より小さな値を示します。 したがって、ジルコニア式酸素濃度計は、共存する可燃性ガスの影響を無視できる場合、あるいは影響分を補正できる場合に採用してください。 一般に、ボイラや工業炉などの熱設備から排出される燃焼排ガスは完全燃焼しているので、酸素に比べて一酸化炭素な...
ジルコニア式酸素濃度計における比較ガス（空気）中の湿度による影響について
(an-zr-02-humidity-influence)
ジルコニア式酸素濃度計では、酸素濃度値が明確で常に一定しているガスを比較ガスにします。通常は、比較ガスとして空気が用いられます。 乾燥空気の酸素濃度は20.95%の一定値ですが、一般に空気には水蒸気が含まれており、この水蒸気が含まれた空気の酸素濃度は温度や湿度によって変わります。 ジルコニア式酸素濃度計は、比較ガス（空気）の温度および湿度が、校正時と測定時とで大きく異なっていると測定誤差が生じます。 計装用空気を比較ガスとする場合は、この誤差は無視することができますが、比較ガスとして計装用空気を...
休炉またはボイラ停止時のジルコニア式酸素濃度計に関する注意事項について
(an-zr-03-notes-stoppage)
プラントの運転休止時にジルコニア式酸素濃度計の運転も停止させてしまうと、検出器の接ガス部で結露が生じ、ダスト等を付着させることがあります。この状態で運転を再開すると、センサに付着していたダストが固着して、センサの性能を著しく劣化させてしまいます。 また、凝縮水が溜まっていると、熱ショックでセンサが破損し使用不能となってしまいます。 ジルコニア式酸素濃度計の運転を止めるときは、次の処置を行うことが大切です。 ジルコニア式酸素濃度計の電源は、供給したままにしておきます。 また、比較空気も流し...
定期的に運転および休止を繰り返す場合のジルコニア式酸素濃度計の注意事項について
(an-zr-04-notes-repeated-stop)
定期的に運転、休止を繰り返すようなアプリケーションで使用する場合は、ジルコニア式酸素濃度計には電源を連続して供給してください。センサ周りに不要な温度変化がかかるのを避けるためです。 また、校正用ガス（計装空気）を流しておくことを推奨します。 ...
ジルコニア式酸素濃度計の校正の概要
(an-zr-06-calibration-overview)
ジルコニア式酸素濃度計のセンサ（セル）起電力は、ネルンスト（Nernst）の式によっています。 センサ（セル）を700～750℃に加熱し、比較ガスに空気を用いたときの測定ガスの酸素濃度とセンサ（セル）起電力の関係は、下図のようになります。 しかし、これは理論上のことであり、実際のセンサ（セル）起電力は理論値からずれているのが普通です。 また、使用時間の経過とともにセンサが劣化し、起電力も変化してきます。そのため、校正用ガスを使った校正を行い、理論値とのずれを補正する必要があります。 測定...
ジルコニア式酸素濃度計の校正用ガスについて
(an-zr-07-calibration-gas)
ジルコニア式酸素濃度計の校正には、酸素濃度の明確なガスを使用します。 通常は、酸素濃度の低い「ゼロガス」と酸素濃度の高い「スパンガス」の2種類のガスを用いて行います（2点校正）。 また、どちらか一方のガスを用いて校正する1点校正もできますが、この場合でも初回またはセンサ交換後、必ず2種類のガスを用いた2点校正を行ってください。 通常、「ゼロガス」および「スパンガス」は、下記のガスを使用します。 ゼロガス　：酸素濃度0.95～1.0vol% O2で、残りがチッソガス（N2） スパンガス：計...
ジルコニア式酸素濃度計における2点校正および1点校正について
(an-zr-08-1and2-calibrations)
ジルコニア式酸素濃度計の校正は、ゼロガスおよびスパンガスを用いた2点校正とスパンガスだけを用いて行う簡略的な１点校正があります。 （１）2点校正： 下図に、ゼロガスおよびスパンガスを用いた2点校正の場合を示します。 酸素濃度p1のスパンガスに対するセル起電力と酸素濃度p2のゼロガスに対するセル起電力を測定し、これらの2点間を通る検量線を求めます。 その後、この補正前検量線を、理論値に基づく理論検量線と一致するように補正します。 なお、図に示すA、B、Cから、　B/A×100 (%)...
ジルコニア式酸素濃度計の校正の動作モードおよび校正時間の設定について
(an-zr-09-calibration-time)
ジルコニア式酸素濃度計の校正の動作モードには、次の3通りの方法があります。 手動校正： ゼロ校正およびスパン校正、またはそのどちらか一方を順次手動で行います。 半自動校正： タッチパネルからの操作、または接点入力信号によって校正をスタートさせ、 あらかじめ設定してある校正時間および安定時間に基づいて、一連の校正動作を行います。 自動校正： 設定した周期で自動的に校正を行います。 校正時間などの設定は、下記のように行います。 （１） 手動校正の場合 「出力安定時間」を設定します。 「出力...
ジルコニア式酸素濃度計の圧力補正機能について
(an-zr-10-pressure-correction)
炉内圧が高い場合、あるいは炉内圧力変動がある場合は、炉内と比較空気との圧力バランスがくずれ、酸素濃度を正確に測定することが困難になります。このような場合は、検出器の圧力補正機能を使用して、比較空気を炉内に戻すことにより、炉内と比較空気側との圧力バランスを保ち、信頼性の高い測定をすることができます。この機能を使用することで、炉内圧力250kPaまでの測定が可能になりました。 圧力補償方式 ...
ジルコニアセルを交換した場合に必要な作業について
(an-zr-12-zirconia-replacement)
ジルコニアセルを交換した場合は、必ず、「ゼロガス」および「スパンガス」を用いた2点校正を実施してください。 なお、校正は通常測定している状態（炉に取り付けている場合は、炉の運転状態）で行ってください。 ...
ジルコニア式酸素濃度計のダストが多いアプリケーションへの対策について
(an-zr-13-dusty-application)
回収ボイラやセメントキルンなどのように、測定ガス中に多量のダストを含んでいる場合、プローブの目詰まりが短時間で生じます。これを防ぐためには、ダストの除去を空気圧で行うブローバックが有効です。 ジルコニア式酸素濃度計のブローバックの動作モードには、次の2通りの方法があります。 半自動ブローバック： タッチパネルからの操作、または接点入力信号によってブローバックをスタートさせ、その後、あらかじめ設定してあるブローバック時間および安定時間に基づいて、一連のブローバック動作を行います。 自動...
ジルコニア式酸素濃度計の予防保全機能について
(an-zr-11-preventive-maintenance)
日常のメンテナンスに必要な下記の情報を表示できます。 これらの情報を基に、校正の周期を決めることやジルコニアセルの準備などをタイムリーに行うことができます。 （１）スパン点補正率およびゼロ点補正率 センサ（セル）の劣化度合いの目安となるデータです。 下図の補正可能範囲を超えたとき、そのセンサは使用不可能となります。 スパン点補正率およびゼロ点補正率は、各校正を行ったときのデータを基にして求めます。 スパン点補正およびゼロ点補正 （２）セル応答時間 校正時に、下図に示す要領で求めます...

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