Как работает кислородный зонд? Что такое эталонный воздух?
Принцип работы кислородного зонда — сравнение двух парциальных давлений кислорода в двух разделённых газовых средах. Оксид циркония (ZrO₂) в измерительной ячейке имеет дефекты кристаллической решётки: часть позиций, которые могли бы занимать ионы кислорода, свободна. Чтобы сравнить эти парциальные давления, в кислородный зонд нужно подавать газ с известным содержанием кислорода (окружающий воздух: %O₂ = 20,9 %), его называют эталонным воздухом.
Свойство этой керамики — пропускать ионы кислорода при температуре выше 600 °C. Измерительный элемент становится проводником. Возникающее напряжение отражает соотношение между относительной разницей концентраций кислорода и температурой атмосферы процесса.
Измерив напряжение (от 0 до 1200 мВ), можно легко рассчитать концентрацию кислорода по уравнению Нернста и получить %O₂, а зная содержание CO (по анализу или теоретическому расчёту), определить углеродный потенциал (%C) атмосферы термообработки.
Что такое продувочный (очищающий) воздух и почему он есть не у всех зондов?
Продувочный воздух используется только в наших зондах %C (CarboProbe ZI Pro, ZS Pro, ST и ST-E), чтобы очищать измерительный элемент ZrO₂ потоком свежего воздуха.
При термообработке измерительный элемент может загрязняться отложениями сажи (из-за богатой углеродом атмосферы, в которой работают эти зонды). Подача свежего воздуха «выжигает» сажу и освобождает от неё измерительный элемент. Если не проводить такую очистку регулярно, показания зонда искажаются.
Важно: выжигание сажи вызывает значительный рост температуры, который без контроля может разрушить измерительный элемент (подробнее в руководстве по эксплуатации зонда).
Продувочный (очищающий) воздух не предусмотрен в зондах CarboProbe CP, DS, LT и HT. Эти зонды не применяются в науглероживающих атмосферах (с углеродом), поэтому в них не образуется сажа, которую нужно выжигать. Очищающий воздух удаляет только углеродные отложения, а не другие (например, остатки от сжигания).
Чем отличается измерение %C (углеродного потенциала) от %O₂ (содержания кислорода)?
Сам зонд измеряет одинаково!
Все зонды выдают одни и те же милливольты (мВ) в атмосфере, богатой углеродом или кислородом. Расчёт после измерения даёт %C в термообработке или %O₂ в других областях.
Обратите внимание: зонды для измерения кислорода (%O₂) имеют электроды, неустойчивые к науглероживающим атмосферам (с углеродом). Поэтому их нельзя применять в термообработке.
Обратное возможно: зонд для термообработки (%C) можно использовать для измерения кислорода, но только до температуры 1100°C, выше которой металлический электрод плавится.
Почему некоторые зонды продаются с термопарой для измерения температуры?
Уравнение для расчёта %O₂ или %C требует знать температуру, при которой выполняется измерение. Эту температуру может измерять термопара внутри зонда или термопара в другом месте печи.
Важно: если температура в печи неоднородна, её нужно измерять как можно ближе к кислородному зонду, чтобы избежать ошибок в расчёте %C или %O₂.
Поэтому встроенная термопара в зонде идеальна для точного измерения.
Почему Econox использует в своих кислородных зондах две разные системы на основе оксида циркония (ZrO₂)?
Исторически Econox использовал шарик из оксида циркония для измерения %C в атмосферах термообработки. Много лет спустя появилась вторая система.
Оказалось, что в отдельных случаях та или другая ячейка ZrO₂ служит немного дольше. Сила Econox в том, что мы можем предложить две системы, если одна из них не даёт ожидаемого результата.
Каковы стандартные длины зондов Econox?
Зонды для термообработки имеют наружные металлические трубки. Поэтому их длины фиксированы, от 350 мм до 1300 мм, по понятным складским и производственным причинам.
Длины кислородных зондов обычно тоже фиксированы, но мы можем изменить их, обрезав керамику до нужного размера. Так мы можем поставить зонд именно той длины, которая нужна клиенту.
Почему зонды Econox работают только начиная с 600 °C?
Это ограничение и физическое, и химическое, так как измерительная ячейка из оксида циркония (ZrO₂) становится активной только от 600 °C и выше. Это относится ко всем зондам на рынке с ячейкой из оксида циркония.
Каков срок службы кислородного зонда?
Измерительный элемент ZrO₂ кислородных зондов имеет ограниченный срок службы. Его поверхностный слой изменяется под действием примесей, взвешенных в атмосфере процесса. Поэтому измерительный элемент следует заменить, как только показания перестают соответствовать ожидаемым.
В зависимости от условий эксплуатации и атмосферы срок службы зонда составляет примерно от 6 до 24 месяцев.
Каковы преимущества работы с Econox?
Мы небольшая семейная компания, в центре внимания которой качество и клиенты. Мы не входим в крупную группу и поэтому быстро реагируем: при решении ваших проблем, в сроках поставки, в поддержке и при особых запросах наших клиентов.