[发明专利]一种延长痕量氧分析仪用电化学氧传感器使用寿命的方法

说明书

一种延长痕量氧分析仪用电化学氧传感器使用寿命的方法，属分析领域。在原有钢瓶氮气的基础上增设一路氩气保护气，通过第一电磁阀择一地输出高纯氩气或钢瓶氮气，充当电化学氧传感器的保护气；在痕量氧分析仪气体输入口前设置第二电磁阀，用于保护气和采样气的切换；DCS根据痕量氧分析仪本身检测到的数据、数据的变化趋势及制氧机运行状态来进行逻辑判断，当分析仪的采样气中含有大量氧气时，通过控制第二电磁阀的切换，将保护气接入分析仪，实现了延长分析仪内电化学氧传感器使用寿命周期的发明目的。其既保障了正常生产时的检测需求，又延长了电化学氧传感器的使用寿命。适用于痕量氧分析仪设备中电化学氧传感器的保护领域。

技术领域

本发明属于工业气体检测分析领域，尤其涉及一种用于延长电化学氧传感器使用寿命的方法。

背景技术

在工业制氧行业，一般采用空气分离方式，生产出高纯度的氧气、氮气、氩气等气体，而在氮气、氩气的生产过程中需要检测其中的剩余的痕量(ppm级别，即百万分比级别)氧气含量作为氮气、氩气的纯度的质量指标。而痕量氧分析仪就是检测氮气、氩气生产过程及最终产品质量的设备，其中电化学氧传感器式痕量氧分析仪，因其检测精度高、响应速度快在空气分离式制氧行业广泛应用，一般检测量程范围0-10ppm O₂。该分析仪检测基本原理为电化学法，即采用内部含有可产生化学反应的电解物质的氧传感器作为主要检测部件，流过该传感器的气体中的氧与传感器内部的物质发生化学反应而产生微电流，氧气含量的数值大小与产生的微电流的大小呈对应关系，该电流在分析仪内部处理转换为电势，经电路进行放大、线性化处理，得到氧气含量数据供分析仪本地显示，以及远传至生产过程控制系统DCS进行监控，作为供生产操作人员调整生产过程工况的依据。因此，电化学氧传感器是痕量氧分析仪正常工作的重要部件。

由该痕量氧分析仪基本工作原理可知，该电化学氧传感器属于消耗件，一旦传感器内部可与氧气产生化学反应的物质全部反应完毕后，该分析仪将无法正确检测。该分析仪厂家推荐的电化学氧传感器的预期使用寿命约1年，而实际使用寿命由整个使用周期内接触到的氧气总量来决定。

现有电化学氧传感器的结构如图1中所示，电化学氧传感器包括设置在连接板1上的阳极2、设置在阳极上方的阴极3和设置在阴极上方的扩散膜4，在阳极和阴极之间，填充有电解液5。电化学氧传感器的有效元件是一阴极、一阳极和浸泡它们的15％液体KOH电解液。其原理是采样气通过膜扩散渗入阴极，与传感器内部以金属铅作为阳极在电解液内化学反应形成微电流来工作的。

该检测过程的化学反应分子式：

阴极半反应式；O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-，氧因发生在阴极表面的半反应而消耗；

阳极半反应式：Pb+2OH^-→Pb⁺²+H₂O+2e^-，铅在阳极不断地被半反应氧化；

全反应式：2Pb+O₂→2PbO

电化学氧传感器的寿命受以下因素影响：

(1)流过传感器气体中的氧，

(2)传感器中的阳极材料的数量。

因此，在电化学氧传感器中阳极材料含铅数量一定的情况下，其使用寿命是由分析仪正常检测的合格产品采样气中的少量氧气和产品调整合格前及停机后采样气中大量氧气共同决定的。理论上在没有氧的情况下，则不产生电流。