一、氧量測量系統簡介
　　
　　蕪湖發電廠2臺660MW超超臨界發電機組鍋爐是北京巴布科克·威爾科克斯有限公司生產的平衡通風、超超臨界參數、一次再熱、螺旋管圈水冷壁通用壓力鍋爐。每臺機組共有氧量分析儀表8套：空氣預熱器A和B進口各2套，空氣預熱器A和B出口各2套，其中4個進口煙氣含氧量（φ（O2）in）參與氧量校正自動調節，4個出口煙氣含氧量（φ（O2）out）用于DAS顯示。氧化錯分析儀使用的均是ABBAZ20分體式變送器系列的產品，探頭采用的是ZFG2低溫型氧化錯探頭，該類產品是ABB公司的新研發產品，實現了氧氣含量的連續測量。通過4個電容性開關以及一個位于變送器前端的數字顯示器實現操作及程序設置。運行過程中，變送器能夠顯示煙氣中氧氣的體積分數、錯電mV、錯池溫度或探頭加熱器輸出，可在程序設計模式中對報警、轉發及校準參數進行設置。在這樣的程序設計模式中，重要的參數還受到安全保護，可通過重傳設備將測量的氧氣體積分數轉發到遠程設備，轉發的值域可設為不超過變送器所顯示的。0～100％氧量的任何一個值域。由2個繼電器輸出來進行遠程報警指示，氧氣含量高于或低于預定值時，繼電器被激發；報警繼電器也可用作“通用報警器”。變送器或系統故障時，激活該“通用報警器”。
　　
　　二、氧量修正回路
　　
　　為了保證燃料燃燒時合適的燃料一風量配比（空燃比），送風指令需經過氧量校正回路的校正。經氧量修正后的風量信號是能反映保證氧量滿足要求的風量。經過剩空氣偏置設定和氧量校正后的風量信號與風量指令的偏差作為調節信號。通過調節氧量修正系數控制煙氣中的含氧量保持*值，從而保證*空燃比，使鍋爐達到zui高的熱效率，其能校正15％的風量。氧量修正回路原理見圖1。
　　　　尾部煙道A、B兩側共有4個煙氣含氧量測量值信號，經四選中（低）值后zui終得到一個測量信號。該值與負荷數據處理器來的氧量設定值進行比較，其偏差經氧量校正PID調節器運算處理后，送至M/A站，再經一個用于修改氧量校正范圍的增益校正環節輸出氧量校正信號，對送風指令進行氧量校正，使校正后的風量更適合負荷和燃料性質的變化，從而使煤粉在爐膛內安全、經濟地燃燒。由于爐膛中的*過量空氣量隨負荷的增大而減少，故煙氣中含氧量的設定值應是鍋爐負荷的函數，見表1。函數出來的氧量設定信號在加法器中加人偏置信號，在氧量校正回路處于“自動”時，運行人員可手動改變偏置，以得到需要的氧量設定值。該氧量設定值與空氣預熱器人口煙氣含氧量比較后形成一個氧量偏差，然后通過PI計算后得出氧量修正系數，去修正送風機的風量指令。當負荷率低于30％時，為了保證鍋爐安全燃燒，其中有一個30％的zui小風量限值即800（為防止鍋爐滅火），它保證鍋爐風量不小于鍋爐安全要求的zui低風量。氧量校正回路因故障退出時，運行人員可通過M/A站手動輸出校正信號。氧量修正系數高限為1.15，低限為0.85。　　
　　三、氧量測量原理
　　
　　氧化錯測量含氧量的基本原理是利用“氧濃差電勢”，即在一塊氧化錯兩側分別附以多孔的鉑電極，并使其處于高溫下。如果兩側氣體中的含氧量不同，則在兩電極間就會出現電動勢。此電動勢是由于固體電解質兩側氣體的含氧體積分數不同而產生的，故叫氧濃差電勢。氧濃差電勢的大小可由能斯特（Nerenst）公式計算得出。　　
　　式中：E為氧濃差電勢，V；R為理想氣體常數，8.314）J/（mol·K）；F為法拉第常數，96487C/mol；T為熱力學溫度，K；n為一個氧分子輸送的電子個數，為4；p1為被分析氣體（如煙氣）的氧分壓，Pa；p2為參比氣體（如空氣）的氧分壓，Pa。
　　
　　上式描述的是氧化錯氧量計輸出的電動勢和其他變量之間的關系，即當氧濃差電池工作溫度T一定，以及參比氣體的氧體積分數一定時，電池產生的氧濃差電勢與被測氣體的含氧體積分數（即含氧量）成單值函數關系。通過測量氧濃差電勢E就可得到被測氣體的含氧量。由于空氣的含氧量為20.8%，且成本低廉，所以在分析爐煙中的含氧量時，一般常用空氣作為參比氣體。圖2是以空氣作為參比氣體的情況下，不同溫度下，氧濃差電勢與被測氣體的含氧量之間的關系。　　
　　四、氧傳感器
　　
　　4.1氧化錯傳感器結構
　　　　氧化錯傳感器也稱氧化錯探頭，見圖3。
　　
　　該型探頭主要由以下組件組成：（1）氧化錯元件為探頭的關鍵部件，以它為主體構成測氧電池，包括氧化錯管及涂制在管底部的白金電極和電極引線，電極引線可將信號引出；（2）加熱爐，用于加熱氧化錯管，使它恒定在設定溫度（700±10℃）上；（3）標氣管用于接通標氣，校準探頭；（4）熱電偶用于測量氧電池中的溫度，接入變送器溫控系統；（5）接線板設有信號、熱電偶和加熱爐三對接線柱；（6）其他部件，包括過濾器、安裝法蘭和探頭外殼。
　　
　　一般使用時，氧化錯管內部通入參比氣體（空氣），外部則流過被經陶瓷過濾器過濾的被測氣體（煙氣）。陶瓷過濾器主要用來濾除煙氣中的雜質顆粒（如煙塵、炭粉等），并可對信號起阻尼作用，防止指針抖動。
　　
　　4.2安裝及維護
　　
　　安裝及維護注意事項：
　　
　　（1）探頭宜水平安裝，參比氣體和標準氣接口朝下，探頭的安裝法蘭和煙道固定法蘭之間應加膠紙板，以免空氣漏入煙道內，影響測量精度。探頭必須超過煙道內壁10cm以上，并使過濾器的陶瓷暴露部分背氣流方向。探頭應逐漸推入，以10～20Cm/tnim為宜。
　　
　　（2）從探頭到變送器的布線應注意屏蔽，且加熱爐的電源線與氧電勢、熱電偶的4根線應分開布置，以免影響氧電勢和熱電勢。
　　
　　（3）接通電源后用數字萬用表監測熱電偶電勢，約20min后溫度可控制在700℃，系統應有穩定輸出。
　　
　　（4）運行中氧化錯傳感器受老化、積灰及腐蝕等影響，內阻增大和本底電勢增大使測量精度變差，因此每隔3個月用標準氣體校對一次。
　　
　　（5）氧化錯內阻偏大時，可卸下過濾器，旋掉管壁上螺絲，輕輕旋出錯管，細心除去氧化物，并更換內部彈簧，然后仔細復原。
　　
　　4.3氧量分析儀運行情況
　　
　　1號爐8套氧量測量裝置運行基本正常，其中出現的異常情況如下：　　
　　（1）2011年5月7日，B空氣預熱器進口氧量第1、2兩個測點顯示壞點（經查歷史趨勢是超量程所致）,AGC、一次調頻、CCS、送風自動切換成手動，其原因是當B側的兩個氧量測點同時壞點時，4個出口氧量的四選模塊（圖4，其工作模式選擇“四選平均”）就造成參與運算的氧量值與氧量設定值偏差過大，氧量修正系數瞬間由1.0下降至0.85，總風量設定值急劇下降，使總風量實測值與設定值偏差過大，從而將兩臺送風機擋板調節從自動切換至手動，CCS也切換成手動。后將“四選平均”模塊改為“四選中（低）值”。并按氧量分析儀的使用規程對B側的兩個出口氧量表進行了在線標定（數據見表2）之后，這兩個氧量表運行恢復正常。
　　
　　（2）2011年6月19日，A空氣預熱器進口氧量第1個測點顯示壞點，在DCS側用萬用表測量就地氧量變送器有4～20mA輸出信號，說明氧量變送器沒有問題。于是在DCS側將此通道重新更換一個新的通道，并對邏輯程序和DCS畫面作相應地修改后，此點能夠正常顯示，說明是DCS側的AI通道壞造成該點顯示異常，與就地設備沒有關系。
　　
　　五、結語
　　
　　通過蕪湖發電廠2臺660MW超超臨界機組協調控制系統的實際運行情況可以看出，帶氧量修正的送風調節系統調節過程穩定，燃燒經濟性控制得比較成功，能夠滿足負荷變動及各種工況時對風量的要求。雖然該套AZ20氧量分析儀也出現過測量異常的現象，但是與就地設備沒有太大的關系，總體來說該套設備測量系統精度高、信號延時小、設備維護量較少，沒有由于設備本身的原因造成氧量測量異常現象，值得推廣使用。