微量防爆氧分析仪
微量防爆氧分析仪是一种专门用于在易燃易爆危险环境中高精度测量气体中微量氧气浓度的在线分析仪表。
性能指标
1.测量范围:常见0–10 ppm、0–100 ppm、0–1000 ppm(可定制);
2.分辨率:0.1 ppm或更高;
3.精度:±1%FS或±0.1 ppm(取大者);
4.响应时间(T90):<30秒(取决于采样系统);
5.输出信号:4–20 mA、RS485(Modbus)、HART等;
工作环境:温度-20℃~+60℃,湿度<90%RH(无冷凝)。
设计要点
为满足危险场所使用要求,仪器必须通过国家或国际防爆认证:
1.隔爆型(Ex d):外壳能承受内部爆炸而不引燃外部环境;
2.本安型(Ex i):电路能量限制在无法点燃爆炸性混合物的水平;
常见认证:中国NEPSI/CNEX、欧盟ATEX、国际IECEx;
通常整机(包括传感器、接线盒、显示单元)均需取得相应防爆等级(如Ex d IIC T6或Ex ia IIC T4)。
核心原理
微量防爆氧分析仪通常采用以下传感技术之一:
1.电化学(燃料电池型)传感器
氧气在阴极被还原,产生与氧浓度成正比的电流;
优点:成本低、功耗小、线性好;
缺点:寿命有限(通常1–3年),易受酸性/碱性气体干扰;
适用范围:0–10 ppm至0–1000 ppm。
2.氧化锆(ZrO?)高温传感器
利用氧化锆在高温下对氧离子的导电性,通过能斯特方程计算氧分压;
优点:响应快、寿命长、耐高温;
缺点:需加热至650℃以上,功耗高,不适合超低ppm测量;
多用于百分比级或高ppm氧分析,较少用于“微量”场景。
3.激光光谱法(TDLAS)
采用可调谐二极管激光吸收光谱技术,针对氧分子特定吸收线进行检测;
优点:无需采样、无消耗、精度高(可达ppb级)、抗干扰强;
缺点:成本高,对光学窗口清洁度要求高;
适用于高要求工业现场或半导体洁净室。
主要用途
1.监测惰性气体(如氮气、氩气、氢气)中的残余氧含量;
2.控制反应釜、储罐、管道在置换或保护过程中的氧浓度;
3.防止因氧浓度过高引发燃烧或爆炸(尤其在氢气、烃类环境中);
4.保障高纯工艺气体(如电子特气)的品质;
5.锂电池注液、化成等工序中的气氛保护监控。
选型建议
1.确认防爆区域等级(如Zone 1/Zone 2,Class I Div 1等),选择对应认证的型号;
2.注意采样系统设计:使用不锈钢或钝化管路,避免吸附或渗透引入误差;
3.定期校准:使用高纯氮(零点)和标准氧/氮混合气(量程点)进行两点校准;
4.避免交叉干扰:如氯气、硫化氢、高浓度CO2可能影响电化学传感器寿命;
5.优先选择带自动标定或诊断功能的智能仪表,提升运维效率。
应用场景
1.石化行业:乙烯装置、聚烯烃反应器氮气置换后的氧残留监测;
2.煤化工:合成气、氢气管网中的氧杂质控制;
3.锂电池工厂:注液房、干燥房内氮气保护气氛的氧含量监控(要求≤10 ppm);
4.半导体制造:CVD、PVD工艺腔体吹扫气体纯度验证;
5.空分装置:高纯氮/氩产品中微量氧在线检测。