防爆形ジルコニア式酸素濃度計 ZS8

ZS8 防爆形ジルコニア式酸素濃度計は、耐圧防爆構造の検出器と変換器で構成されています。
構成ユニットとして、流量計、校正ガスユニットなどの各ユニットを仕様に応じて選定することができます。

石油精製、石油化学、都市ガス製造など防爆雰囲気での各種工業炉の燃焼監視および低酸素燃焼制御に最適の酸素濃度計です。

特長

TIIS対応耐圧防爆構造

検出器(Ex d IIB T3X)、変換器(Ex d IIB T6)ともに耐圧防爆構造です。

酸露点以上に保温

検出器は、電気ヒータ保温あるいはスチーム保温により絶えず酸露点 (120~160°C) より高めに設定されています。

高温(1400°C迄)下で高信頼の酸素濃度測定可能

実績豊富な非防爆形・変換器・検出器をベースに防爆構造を実現しているため、高信頼性を提供できます。

見やすい大型デジタル表示

酸素濃度以外に、セル起電力、セル温度などを表示します。異常発生時、アラームが表示されます。

ワンタッチキャリブレーション

校正する場合は、空気および標準ガスを流してキーを押すだけで校正がすぐに実行されます。

自己診断機能

ジルコニアセル交換が容易

セルは、非防爆、防爆共に共通です。簡単に交換ができます。

応答が早く、長期安定なジルコニアセル

補償導線不要で配線費節減

防爆雰囲気屋外設置可能

検出器、変換器ともそのまま防爆雰囲気の現場に設置できます。

標準仕様

測定対象 燃焼排ガスおよび混合ガス(可燃性ガスを除く)中の酸素濃度(酸素濃度は、21 vol%O2を超えないこと)
測定方式 ジルコニア式
サンプリング方式 エアエジェクタ方式
測定範囲 表示:0- 100 vol%(デジタル3 桁表示)
出力:0- 5 vol%O2~0- 25 vol%O2の範囲で任意設定
(防爆規格上、酸素濃度が21 vol%O2を超えるガスの測定はできません。)
検出器 - 変換器間最大距離 導体往復抵抗10 Ω以内(1.25 mm2相当で300 m以内)
消費電力 本体:常用80 VA 、Max.270 VA
保温用電気ヒータ:常用約200 VA 、Max. 約400 VA

 

特性

繰返し性 スパンの±0.5%(0- 5% vol%O2以上、0- 25 vol%O2未満のレンジ)
直線性 スパンの±1.0%(0- 5% vol%O2 以上、0- 25 vol%O2 未満のレンジ)
ドリフト ゼロ、スパン共スパンの±2.0%/月
応答速度 90%応答5 秒以内(校正ガス入口からガスを導入して、アナログ出力信号が変化し始めてから測定)

 

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。

測定原理

測定原理

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。 ...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計変換器は、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)を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。 下記の項目が設定できます。 校正ガス圧力低下警報 測定レンジ切り替え指令 校正開始指令 プロセスガス異常警報 ブローバック開始指令 ...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計変換器の自己診断機能で検知されるエラーは、下表のように9種類あります。 エラーコードと発生時の状態 これらのエラー(デジタル回路異常の場合を除く)が発生すると、データ表示部に該当するエラーコードが表示されます。 また、メッセージ表示部には、エラーメッセージがカタカナで表示されます。 なお、複数のエラーメッセージがある場合は、メッセージ表示部に「H」の表示が出ます。この場合は、補助メッセージ表示キー<HELP>を使って表示メッセージを切り換えることで、それらの...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計のシステム構成は、大別して一般用検出器(測定ガス温度800℃以下)を用いたタイプと高温用検出器(測定ガス温度1,400℃以下)を用いたタイプとに分けられます。 検出器のガス通路や測定ガス吸引用エゼクタの温度が低くなると、測定ガス中の水分が結露し、ガス通路やエゼクタなどに詰まりや腐食が生じます。そのため、下記の部分を保温して結露を防止することが必要です。 検出器の保温は、電気ヒータによる方法とスチームを用いる方法とがあります。 保温が必要な部分    検出器セン...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計変換器には、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0~25vol% 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...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計変換器には、接点出力が3点用意されています。 接点出力は、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。 アラーム関係 上上限警報 上限警報 下限警報 下下限警報 エラー その他の設定 エントリ中 暖機中 校正中 ブローバック 出力レンジ切り替えのアンサーバック 校正ガス圧力低下(接点入力の再出力) ...
測定範囲:0~25vol%O2 最小出力レンジ:0~5 vol%O2 最大出力レンジ:0~25vol%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。 (レンジ設定は、0~25vol%O2までできますが、防爆規格上は21vol%O2を超えるガスの測定はできません) ...
ZS8D 防爆形ジルコニア式酸素濃度計 検出器 防爆構造: ExdⅡBT3(最高表面温度 200℃) 対象ガス: 燃焼排ガスおよび混合ガス(可燃性ガスを除く)。 ただし、酸素濃度は21vol%を超えないこと。 防爆上の使用条件: カバーを開けるときは、電源遮断後40分以上経過してから行うこと。 使用する外部導線は、検出器の周囲温度が30℃を超える場合、最高許容温度が70℃以上のものを使用すること。 空気または空気と同等以下の酸素を含む混合ガスと蒸気との混合物中の酸素濃度の測定以外に...
防爆形検出器を設置する場所が適切でないと、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。 検出器は、下記のような場所を選んで設置してください。 防爆規格に適合する所。0種場所では使用できません。 周囲温度が60℃以下で、端子箱部分に輻射熱を受けない所。 点検や保守のしやすい所。また、保守作業が安全に行える所。 振動のない所。 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...
防爆形ジルコニア式酸素濃度計で測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:0~1400℃(800℃を超える場合は、高温用プローブアダプタが必要です。) 測定ガス圧力:-5~5kPa(高温用の場合は-1.5~5kPa) 測定ガス流速:30m/s以下 ダスト量:500mg/Nm3以下 ...
酸素濃度計の防爆について
(an-oxy-06-explosion-proof)
防爆形の酸素濃度計としては、下記の製品が用意されています。 ZS8D 防爆形ジルコニア式酸素濃度計 検出器 防爆構造:ExdⅡBT3(最高表面温度 200℃) 対象ガス:燃焼排ガスおよび混合ガス(可燃性ガスを除く)。ただし、酸素濃度は21vol %を超えないこと。 防爆上の使用条件: カバーを開けるときは、電源遮断後40分以上経過してから行うこと。 使用する外部導線は、検出器の周囲温度が30℃を超える場合、最高許容温度が70℃以上のものを使用すること。 空気または空気と同等以下の...
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...
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。 ...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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 ZR402G 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 TDLS8000 レーザガス分析計 校正証明書の種類としては、下記の4種類が用意できます。 なお、国家検定標準物質を使用しての校正証明書の発行には対応できません。 国家標準との関係を自己宣言したもの...
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...
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。 ...
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。 ジルコニア式: 濃淡電池式 (弊社製品形名:ZR22G/ZR402G, ZR202G, ZS8D/ZS8C, OX400) 限界電流式 (弊社製品形名:OX100, OX102) 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 レーザ分光式: レーザ分光式(弊社製品形名:TDLS8000) 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、それぞれ長所およ...

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