压力对电化学氧传感器的影响

来源：珠海欧伯特测控技术有限公司 2024年08月06日 09:34

电化学氧传感器由膜、阳极、阴极、电解液和测量电路组成。当氧通过膜扩散到电解液中时，它会在阴极和阳极之间引起化学反应，这种反应引起的电流与样气中存在的氧量成正比。在这个过程中氧浓度是通过电流、氧分子的消耗率以及扩散速度、氧分压之间的关系获得的。故电化学氧传感器一般是在正常的大气压下测量环境中和流动气体中的氧分压。

在常压下，氧分压与氧的百分比浓度成比例，由此测量氧分压就能得到氧含量。那么环境压力改变后，在环境中氧的百分比浓度恒定的情况下，氧分压会随之发生改变，这样电化学氧浓度传感器就无法准确地进行氧浓度测量。

压力脉冲对信号输出的影响

泵偶尔会产生压力脉冲，这会增加或减少样气中的氧分压来影响氧读数。即压力脉冲可能导致氧读数增强或减弱。一旦脉冲停止，这种波动就会稳定下来。隔膜泵，特别是与处理量程气和零气的取样系统中的阀门一起时，会瞬间将压力增加1.6psig并引入滞留空气，导致氧气读数短暂急升。由于氧是被迫进入传感器，在阳极氧化之前缓慢溶解并穿过电解液，脉冲变化带来的影响的恢复时间会呈指数级增长。

通过在泵和传感器之间使用储液器（如过滤器外壳）有助于减轻这些脉冲。另外，建议使用高质量的泵，将泵放置在传感器的下游，最大抽吸量小于8.5mmHg，并在入口阀后进入传感器前安装旁通阀。这些可以优化传感器性能，大幅度地减少了取样系统中压力波动的干扰。

物理损坏

突然的压力变化会对传感器造成物理损坏，可能刺穿扩散膜和阴极层，导致电解液泄漏。这种腐蚀性电解液（作用于XLT传感器的碱或酸）对设备和操作员都构成风险。尽管有针阀和压力调节器，传感器压力的突然变化仍可能对传感器造成物理损坏。

为了缓和突然的压力变化，可以使用针阀、减压阀或压力调节器来缓慢升高和降低传感器中的压力。

不过电解液泄漏到取样管或过程中的情况很少见，除非使传感器受到异常高的压力。

对流量的影响

样气压力影响流速：确保样气排气压力低于进气压力，以使氧传感器外壳中的流量正常。理想情况下，样气应排入大气中或在大气压下放入管中。测量火炬气时，将装置可在高达0.5barg的压力下运行，并相应地进行校准。使用背压调节器保持恒定压力。

为了控制排气，在氧传感器下游安装一个背压调节器，可以在高于大气压的压力下控制样气排放到火炬管。例如：如果火炬管在7.5psig的压力下运行，逐渐将背压调节器调节至8.0psig可确保样气从分析仪中有效排出。这种方法有助于优化环境，同时保持运营效率。

AII电化学氧传感器能够承受流量变化（1-5SCFH，取决于具体产品型号），以及AII的 Pico-Ion 传感器由于流量敏感性需要流量控制器和限流器，而不是阀门。过大的流速和直径为1/8"的管道（使用直径为1/4"的管道，流量高达50升/分钟，可保持精度）会导致背压和错误的高读数，从而可能损坏传感器。

此外，在使用中，为了保持氧分析仪的测量稳定性和可靠性，还应遵循以下原则：

1.校准氧分析仪，使其尽可能接近样气的温度和压力;

2.在设置流量控制阀之前，将调节器设置在样气预期的压力。

免责声明

凡本网注明“来源：仪表网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-仪表网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：仪表网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
本网转载并注明自其它来源（非仪表网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。