氧量分析仪（精选10篇）
氧量分析仪 篇1
0 引言
在火力发电厂中, 有效而及时地控制燃料的完全燃烧, 提高锅炉的燃烧效率, 减少锅炉排泄烟气所造成的空气污染已成为亟待解决的问题。分析燃烧系统成分, 对于保证热力生产过程的安全性和经济性有着重要的意义。本文将对氧化锆氧含量分析仪的测量过程做一简单介绍。
1 氧化锆氧含量分析仪工作原理
氧化锆氧量分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度 (同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量) , 其检测传感器的工作原理就是浓差电池原理, 它将被测气体中的含氧量转换成电压, 在传感器内温度恒定的电化学电池 (氧浓差电池, 也称锆头) 产生一个毫伏电势, 该电势直接反映出被测气体中的氧含量值, 从而可以判断出燃料是否得到充分利用, 被测气体是否对大气造成污染。
氧传感器的关键部件是氧化锆, 氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质 (它是在纯氧化锆中掺入杂质, 在高温下烧结成的稳定氧化锆) 。氧化锆固体电解质材料的内外两侧用烧结的方法涂有多孔铂电极, 在一定高温下, 当氧化锆的锆管两边气体氧含量不同时, 氧化锆管便成为了一个氧浓差电池 (氧浓差电池位于传感器的顶端, 在此电池中, 空气为参比气, 空气与烟气分别位于内、外电极) , 在空气侧 (参比侧) 电极上和低氧侧 (被测侧) 电极上将分别发生如下反应:
即空气中一个氧分子夺取电极上4个电子而变为两个氧离子, 氧离子在氧浓差电势驱动之下通过氧化锆管迁移到低氧侧电极上, 留给电极4个电子而复原为氧分子, 这两种迁移达到平衡后, 两极间电势值E恒定不变。这个氧电势值E (mV) 符合“能斯特”方程:
其中:R为气体常数;F为法拉第常数;T为绝对温度, K;P0为参比气体的氧含量 (空气中氧的体积分数为20.6%) ;P为被测气体的氧含量。
如果把氧化锆管加热到大于600℃的稳定温度, 则在锆管两侧分别流过被测气体与参比气体, 此时所产生的电势与锆管的工作环境温度与两侧氧浓度有固定关系。若知道参比气体浓度, 便可依据锆管两侧氧电势与锆管工作温度算出被测气体氧含量。
2 氧化锆氧量分析仪的组成
氧化锆氧量分析仪是由安装在烟气道内的氧化锆检测器 (探头) 、氧化锆转换器 (二次仪表) 和变压器3部分组成。
图1为氧化锆检测器结构示意图, 为直插式结构, 氧传感器安装在检测器头部。检测器由陶瓷过滤器、氧化锆管元件、加热器、测温热电偶及壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构, 氧化锆管元件置于加热器内, 由它产生氧浓差电势信号;陶瓷过滤器的主要作用是过滤烟气中的灰尘, 防止污染电极;加热器由加热丝、炉管、保护套管等组成;热电偶用来检测电极元件部分的温度, 与加热器温控电路配合实现氧化锆元件的恒温控制。
氧化锆转换器主要由氧量输入及转换单元、盘显示及控制单元、检测器炉温控制单元、氧量对应电流输出单元等组成, 它采用微处理器控制, 使仪表系统的稳定性、可靠性及安全性都大为提高, 运算程序采用模糊控制算法的恒温 (750℃) 控制、浮温计算的方式, 配合计算机数字调校功能, 保证了仪表准确、可靠地运行。
变压器用于检测器内部电炉供电, 一般接次级抽头80V位置, 通过转换器内部控制电路变成可控电源后送加热电炉, 次级抽头位置可组成60 V、70 V、80V、90V、100V、110V电源, 以保证锆管工作端温度能控制在750℃, 冗余功率越少越好, 即全功率加于电炉, 最高温升不超过850℃。
1-陶瓷过滤器;2-氧化锆管元件;3-热电偶;4-壳体;5-加热器
3 氧化锆探头的安装及检修
3.1 氧化锆探头的安装
氧化锆探头在安装投运中需要注意的问题如下:
(1) 采样气体温度和压力均在标准规格之内, 且炉体密封好, 检测器尽量向烟气下游装以降低检测气体温度。
(2) 测头处应避免高辐射热和高辐射热蒸汽的影响。
(3) 应避免强烈振动以免振裂锆头取样管路, 且提供充足的维护空间。
(4) 周围环境温度在标准范围之内 (多为600℃~800℃) 。
(5) 避免灰尘及腐蚀气体。
3.2 氧化锆头检测器检查
3.2.1 检测器冷态检查
打开检测器接线盒, 用万用表欧姆档测量, 氧电池端子之间为开路状态, 阻值超量程, 热电偶端子之间阻值只有几欧姆为正常, 电炉丝端子之间阻值约80Ω为正常, 注意测量电炉丝阻值只能在断电状态下进行, 热电偶补偿端子之间采用目检。
3.2.2 热态检查
检查接线无误后, 通电, 升温过程中前面板显示温度, 当温度升到600℃时, 若仪表处于测量状态, 程序将自动转换到氧含量显示状态, 其数值应在空气氧含量20.6% (体积分数) 附近, 若使用前仪表处于维护状态, 则可以操作面板所有按键。
3.2.3 定性检查
(1) 实测的热电偶mV值加上室温对应的mV值, 查对照表对应的温度值应是750℃±2℃ (一般热电势约为30mV) 。
(2) 用万用表欧姆档测量氧电势内阻, 正反方向 (即测量表笔调换) 各测量一次, 取其平均值, 新探头电池内阻一般小于100Ω, 旧探头检修后应控制在800Ω以内。
采用上述方法测量电池内阻时, 仪表应与自控系统脱开, 因万用表是有源的, 有信号叠加于氧电势上, 将干扰被测氧量。
3.3 转换器检查
(1) 通电前检查连线是否有误。
(2) 加热炉 (HTR) 丝连线与检测器外壳之间电阻应≥2 MΩ。
(3) 检查氧电势信号正极与热电偶信号任一端是否有短路之处。
(4) 启动接通转换器电源开关, 应确认电源端是否为220VAC, 变压器所接的次级抽头端是否为80VAC, 接通电源后显示温度值。
4 氧化锆校验
校验设备有标气瓶和mV发生器。校验项目及方法如下:
(1) 校温度零点:先用导线将热电偶输入端短路, 在CJ端接温度传感器, 观察显示应为室温, 否则调整电位器RW2直到与室内温度一致。
(2) 校温度量程:按“测量维护”键进入维护状态, 再按温度键显示温度, 在热电偶端子上接一电位差计, 用电位差计给出30 mV应显示750℃, 如不是则按“选择”键两次, 然后按“写入”键, 显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”即可。
(3) 校氧电势:在维护状态下, 按“氧电势”键, 并在氧电势输入端用电位差计给出50mV的信号, 则前面板应显示50.00。如不是, 则按“给定”键两次, 确认后按“写入”键显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可, 用“空气校准”键校氧电势零点。
(4) 氧含量在线校准操作:氧化锆传感器在制作过程中, 由于受材料的纯度和制作工艺的影响会存在数值不等的零点电势, 为保证测量精度, 转换器可对检测器进行在线校准操作, 修正零点电势和曲线斜率。具体操作如下:在完成仪表调校前几步 (校温度零点、温度量程、氧电势) 后, 检查氧化锆传感器与转换器接线无误后接通电源, 显示器显示“□□□□”, 稍后显示温度值, 直到温度上升到600℃, 则自动转到正常测量阶段, 开始显示被测气体的氧含量, 然后把仪表置入维护状态进行调校。
空气校准 (即修正零点电势) :首先将检测器“标准气入口”打开, 通入空气, 然后按下“空气校准”键, 显示器显示20.6, 即空气中氧含量。按“写入”键, 显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可。
斜率修正:将检测器“标准气入口”打开, 通入氧含量为0.5%~2.5% (体积分数) 的标准气体, 待显示值稳定后 (约5s) , 如果显示值为输入标准气体标称值, 则不需修正斜率参数, 如果超差较大, 就要进行斜率校正。先按“给定”键, 使显示值增到所通标气瓶标识的氧含量值0.5%~2.5% (体积分数) , 然后按“写入”键, 显示“0.000”再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可。
正常工作或校准操作完毕后, 应将仪器检测器的“标准气入口”用螺钉拧紧密封好, 不得有空气从此口泄漏进去。
(5) 输出电流信号的调校:在输出端子上接一数字万用表, 监视输出电流的大小, 用RW3电位器调节零点电流, 用RW4调电流输出的量程, 反复调校直到测量值与实际值相比小于基本误差为合格。
为避免误操作, 本仪表设置了写入操作密码, 即对校准好的数据, 每次按“写入”键后将等待用户输入密码9.000, 用“给定”键加相应的密码值, 再按一次“写入”键则才正式将该校准数据存入。
5 氧化锆分析仪应用中的典型故障判断
(1) 漏气:当探头漏气时氧量偏高。当用标气校准正常, 而氧量明显偏高时可判断为漏气。
(2) 堵灰:当仪器安装在烟速过大处时, 不仅探头易磨损, 而且易产生堵灰。堵灰后, 氧量变化缓慢。
(3) 氧化锆探头老化:大多数探头老化时, 内阻会大于1kΩ, 小于这个值时表示锆头完好。
6 结束语
氧化锆氧分析仪主要用于测定炉内烟气中的氧含量, 它对于保障锅炉的运行安全、提高燃料燃烧效率、保护环境、减少大气污染起着重要作用。
摘要：在现代工业生产过程中, 很多地方需要测量炉内烟气氧含量, 特别是燃烧过程, 需要测量和控制混合气体中的氧含量。分析了氧化锆氧含量分析仪的工作原理及操作过程, 其具有结构简单、快速响应的特点。
关键词：氧化锆,氧化锆探头,氧量分析仪
参考文献
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京:化学工业出版社, 1999.
氧量分析仪 篇2
快速测定化学耗氧量(COD)准确性的研究
研究了快速法测定COD的准确性与溶液浓度的关系,分析了不同催化剂及反应温度对测定准确性的影响.水样COD质量浓度在18.14～54.42 mg/L时,绝对误差为0～1 mg;在较高质量浓度(72.56～390.53 mg/L)时,绝对误差为1～10 mg;当增加到585.80～1 952.65 mg/L时,绝对误差增加到10～30 mg.而相对误差值在以上3种质量浓度情况下为0.8%～5.1%.反应温度在140～165 ℃时,相对误差为0.9%～1.0%.用快速法测定了工业废水中的.COD值.
作 者：孙建民 李路华 刘红妹 孙汉文 SUN Jian-min LI Lu-hua LIU Hong-mei SUN Han-wen 作者单位：河北大学,化学与环境科学学院,河北,保定,071002 刊 名：河北大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF HEBEI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2005 25(4) 分类号：X832 关键词：化学耗氧量 快速测定 重铬酸钾
浅谈水中耗氧量的测定 篇3
关键词耗氧量；测定；条件
中图分类号TQ文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0165-01
1耗氧量的物理化学意义
耗氧量又称高锰酸盐指数，记作CODMn，指在一定条件下，用高锰酸钾氧化水中某些有机物或无机还原物质，由消耗的高锰酸钾计算相当的氧量，以氧的mg/L来表示。
耗氧量不仅在给水处理中反映了水的净化程度，更重要的是反映了水中悬浮的和可溶的能被高锰酸钾氧化的那一部分有机物和无机物的量，它是水体有机污染的一项重要综合指标。耗氧量的增加不仅增加饮用水的微生物风险，而且还增加了饮用水的化学风险，其含量越高，说明水体受有机物的污染越严重，粪便及生活污水、工业废水对水体的污染是耗氧量增加的重要原因。由此可见，准确测定水中耗氧量至关重要。
2耗氧量的测定
耗氧量的测定简便易行，下面分析探讨酸性高锰酸钾法测定水中耗氧量。
2.1测定原理
在酸性条件下，加入过量的高锰酸钾溶液置沸水浴中加热，使其中的还原性物质氧化，剩余的高锰酸钾用一定浓度的过量的草酸钠溶液还原，再以高锰酸钾标液返滴草酸钠标液的过量部分。可见，这是一个氧化还原反应，反应条件需严格控制。
2.2主要仪器
①棕色滴定管；②白色滴定管；③电热恒温水浴锅；④250ml的三角瓶。
2.3主要试剂
1）[C（1/2Na2C2O4）=0.1000mol/L]草酸钠基准液：准确称取在105℃-110℃下烘干至恒重的草酸钠6.701克，溶于纯水中并定容至1000ml，置暗处保存。
2）[C﹙1/5KMnO4）=0.1000mol/L]高锰酸钾标准贮备液：称取3.3克高锰酸钾溶于1.05升纯水中，微沸20分钟，在暗处密闭保存，静置二周，以4号玻璃砂芯漏斗过滤，保存于棕色瓶中待标定。
标定：至少取3个250ml三角瓶，分别移取上述0.1000mol/L草酸钠基准液25ml，并加入75ml新煮沸放冷的纯水及2.5ml硫酸(ρ20＝1.84g/ml)，迅速从滴定管中加入24ml待标定的高锰酸钾贮备溶液，摇匀，待褪色后加热至65℃。再继续滴定至出现稳定的淡粉红色，记下所用高锰酸钾溶液的体积数Va、Vb、Vc，取其平均数V(ml)。按公式计算：
C（1/5KMnO4）＝0.1000×25.00/V
然后再校正高锰酸钾贮备溶液的浓度[C（1/5KMnO4）]为0.1000mol/L。
3）（1﹢3）硫酸：将1体积浓硫酸(ρ20＝1.84g/ml)在水浴冷却下缓慢加到3体积纯水中，煮沸，滴加高猛酸钾溶液至溶液保持淡粉红色。
4）[C（1/5KMnO4）=0.0100mol/L]高锰酸钾工作液：临用前将上述0.1000mol/L高锰酸钾贮备液准确稀释10倍。
5）[C（1/2Na2C2O4）=0.0100mol/L]草酸钠工作液：临用前将上述0.1000mol/L草酸钠基准液准确稀释10倍。
2.4测定步骤
1）准确量取100ml水样于250ml三角瓶中，加入（1﹢3）硫酸5ml，再用棕色滴定管加入10.00ml高锰酸钾工作液，摇匀。
2）将三角瓶置于沸水浴中，沸腾计时，煮沸30分钟。
3）取下三角瓶趁热用另一只白色滴定管准确加入10.00ml草酸钠工作液，摇匀，使红色褪去变为无色。
4）再用高锰酸钾工作液滴定至溶液变为稳定的淡粉红色为终点，记录用量V1（ml）。
5）向滴至终点的水样趁热加入10.00ml草酸钠工作液，立即用高锰酸钾工作液滴至稳定的淡粉红色，记录用量V2（ml），求校正系数K。
K＝10/V2
6）如水样用纯水稀释，则另取100ml纯水代替水样同上述步骤滴定，记录高锰酸钾工作液用量V0（ml）。计算公式为：
耗氧量ρ（o2）＝[（10﹢v1）k﹣10]×0.8
如水样用纯水稀释，则计算公式为：
耗氧量ρ（o2）＝﹛[（10﹢v1）k﹣10]﹣[（10﹢v0）k﹣10]R﹜×0.08×1000/V3
公式中：R—稀释水样时，纯水在100mL体积内所占的比例值；V3—水样体积（ml）。
3提高测定耗氧量准确度应控制的分析条件
由以上耗氧量的测定过程可知，保证耗氧量分析数据的准确可靠，笔者认为应掌握控制好以下几方面的测定条件。
1）取样：样品中的还原性物质的含量对CODmn测定值起着决定性作用，因此，取样必须有代表性，一般摇匀后再量取，且要防止水样受污染，并尽快分析。
2）时间：加热时间，即氧化—还原反应时间必须严格控制，它会直接影响测定结果的准确度，一定浓度的耗氧量加热时间越长，检测结果就越高，反之，检测结果就会偏低。一般以冒第一个大气泡开始计时。
3）温度：耗氧量的滴定温度是反应条件的一个重要方面，一般控制在65℃-85℃，超过85℃草酸钠会分解，使测定结果偏低，低于65℃则影响氧化还原反应进行的程度，因此必须严格控制。
4）酸度：酸度可加快反应速度，所以酸性高锰酸钾滴定法测定耗氧量，水样的酸度一般控制在0.5-1.0mol/L范围内。
5）滴定速度：高锰酸钾的滴定速度必须适中，太快影响反应进行的速度，太慢水样温度会偏低。一般开始时一滴一滴的加入，当第一滴颜色退去后再加第二滴，最后可适当加快，当滴定终了时，溶液温度不低于55℃。
6）水位：水浴锅内的水位一定要高出水样瓶内水样的水位，否则，加热反应不完全即氧化还原反应不彻底，导致检测结果偏低。
7）滴定终点的判断：滴定的终点应该与标准溶液标定时颜色一致，即出现淡粉红色30秒不褪色。
8）范围：本法适用于饮用水、水源水、和地面水测定，且氯化物浓度低于300mg/L，其测定范围为0.05-5.0mg/L，对污染较重的水稀释后再进行测定。
为了减少水中耗氧量的分析误差，提高检测结果的准确度和精密度，在分析时必须要注意以上的每一个环节。
参考文献
[1]中华人民共和国卫生部·卫生法制与监督司.生活饮用水卫生规范.2001.
影响水中耗氧量检测的成因分析 篇4
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
25ml棕色滴定管
500ml三角烧瓶
250ml具塞三角烧瓶
多孔电热恒温水浴锅
1+3硫酸溶液:将1份浓硫酸加入到3份纯水中, 煮沸。
0.1000mol/l草酸钠溶液:称取6.701g草酸钠 (Na2C2O4) 溶于少量纯水中, 并定容至1000ml, 至暗处保存。
0.01000mol/l草酸钠溶液:将0.1000mol/l草酸钠溶液稀释10倍。
0.1000mol/l高锰酸钾溶液:称取3.3g高锰酸钾 (KM n O4) 溶于少量纯水中, 并稀释至1000ml, 煮沸15分钟, 静置2天以上, 然后用虹吸法将上部约800ml溶液移入棕色瓶中, 至暗处保存并按下述方法标定浓度。
吸取25.0ml 0.1000mol/l草酸钠溶液于500ml三角瓶中, 加入225ml新煮沸放冷的纯水中, 再加入10ml浓硫酸, 摇匀。加热70—80℃, 迅速自滴定管中滴加高锰酸钾溶液, 滴至溶液呈微红色并保持30秒内不褪色即可。滴定中了时, 溶液温度应不低于55℃, 计算高锰酸钾的准确浓度。
0.01000mol/l高锰酸钾溶液:用浓的高锰酸钾溶液进行稀释, 注意现用现标定。
1.2 试验方法
取100ml充分混匀的水样, 至于250ml具塞三角烧瓶中, 加入5mL1+3的硫酸溶液, 用滴定管加入10.00ml 0.01000mol/l高锰酸钾溶液, 将具塞三角瓶放入沸腾的水浴锅内, 准确加热30分钟, 取下三角烧瓶待水样冷至70-80℃时, 滴加10.00ml 0.01000mol/l草酸钠溶液, 然后摇匀。再于白色背景上, 自滴定管加入0.01000mol/l高锰酸钾溶液, 至溶液呈微红色且30秒内不褪色即可, 记录用量V1 (ml) 。向滴定至终点的水样中, 趁热 (55-80℃) 加入10.00ml 0.01000mol/l草酸钠溶液, 立即用0.01000mol/l高锰酸钾溶液滴定至微红色, 记录用量V2 (ml) 。如高锰酸钾溶液浓度为准确的0.01000mol/l, 滴定时用量应为10.00ml, 否则可求一校正系数:K=10/V2
计算公式:耗氧量 (O2, mg/L) =[ (10+V1) K-10]*0.08*1000/100
2 原理与结论
2.1 氧化还原的特点的掌握氧化还原的特点, 一是反应速度比
较慢, 二是反应分步进行, 因为不同的反应条件决定不同的反应方向, 产生不同的反应结果。
2.2 滴定过程
2.2.1 滴定速度
耗氧量的操作中高锰酸钾的滴定速度也不能忽视, 必须引起注意。在滴定时, 应遵守先慢后快的程序, 高锰酸钾在开始加入时, 当第一滴高锰酸钾加上颜色褪去后再加第二滴, 至高锰酸钾的颜色稀释褪掉成自身催化剂后再逐滴快速加入, 否则太快会影响反应速度, 太慢又会使水样的温度过低。
2.2.2 滴定终点
水样的滴定终点也应该注意, 因为终点掌握不好也容易产生误差。水样滴定时的终点与标定时的终点应完全一致。高锰酸钾既是标准溶液, 又是自身指示剂。准确标定终点应该是:当水样刚出现不褪的红色后再多加2滴或2滴半高锰酸钾至产生的粉红色30秒不褪色即可。
2.2.3 滴定温度
耗氧量的滴定温度要求比较严格, 耗氧量滴定温度要求在70—85℃之间。温度大小对耗氧量的滴定反应有影响, 一般在室温下反应缓慢, 而加热能加快反应, 但当反应温度大于85℃时, 会引起其他的不利因素, 比如:部分草酸钠则容易分解;当反应温度低于70℃时, 则影响氧化反应的程度。因此必须严格控制反应的温度。当室温为25℃时, 水样从水浴锅中取下2分钟时水样温度一般在85℃, 此时正好进行滴定。滴定后水样温度一般都会在70℃以上。
3 耗氧量检测的关键
3.1 水浴量要高于水样量
水样在加热时除了要准确掌握加热时间, 还应注意水浴锅内的水量要高于水样瓶中的水样, 才能保证水样瓶内的水样都进行充分的加热反应, 否则加热反应不完全, 易造成检测结果偏低。耗氧量水样一般每10—15分钟放一个水样, 一个水浴锅放3个水样即可。这样既不会使水浴锅内的温度受到影响, 又有比较充分的时间进行间隔滴定。
3.2 关于加热处理
3.2.1 控制加热时间
耗氧量测定前水样需先放在水浴锅中加热反应30分钟然后进行滴定。准确的加热时间非常重要, 因为加热时间的长短与检测结果的准确度有关。一定浓度的耗氧量, 加热时间越长, 检测结果越高:反之则偏低。所以应严格控制加热时间, 注意不要使加热时间超出规定要求。
3.2.2 加盖进行
在水浴锅内加热水样时, 加盖加热与不加盖加热的检测结果是不一样的。不加盖加热的最高温度只能达到95℃, 而加盖加热可以使瓶内水样温度更高一些。温度高了, 反应充分, 氧化程度就会更好。除此之外, 加盖加热还可以防止检测结果偏低。
3.3 水对分析滴定准确性的影响
在耗氧量的检测中, 因为所用的蒸馏水能消耗一定的高锰酸钾溶液, 所以蒸馏水中存在着空白值的问题。
普通蒸馏水、去离子水中都存在一定量的空白值。加入硫酸及高锰酸钾处理, 结果空白值虽然可以得到一定程度的降低, 但是不能将其去除。将处理后的蒸馏水再进行重复处理, 其结果空白值依然存在。也就是说蒸馏水中的空白值在现有条件下是不容易将其从根本上去除的。用不处理的蒸馏水直接进行稀释滴定, 其检测结果的准确性是不会受到影响。普通蒸馏水的空白值一般在0.35-0.50mg/l, 若用其直接稀释CODMn标准样品, 蒸馏水中的空白值可以在减空白时去除, 若用其进行溶液的配置及标定, 蒸馏水中的空白值造成的误差很小, 可忽略不计。
3.4 关于K值计算
虽然二者差异可用校正系数进行校正, 但二者的浓度最好还是取向一致为最好, 标定时高锰酸钾的消耗量一般在9.94-10.06ml之间为宜。
4 结论
试验结果表明:在试验过程中要掌握好检测所需的各种条件, 如:滴定温度、温度和时间, 水样加热方式时间和温度, 水浴温度等, 特别是水样加热时间及滴定温度的严格控制, 更是准确检测耗氧量的关键。只要掌握好上述的各种反应条件, 耗氧量的检测就会得到比较满意的结果。
参考文献
[1]中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司.生活饮用水卫生规范[S].2001, 6.
[2]陈亚妍.生活饮用水检验规范注解》[M].重庆:科学技术文献出版社, 2001, 9.
氧量分析仪 篇5
关键词：耗氧量；温度；水浴；时间；滴定
酸性高锰酸钾法检测耗氧量是用来表征饮用水和水源水中所含可被高锰酸钾在酸性条件下，高锰酸钾做氧化剂将水中还原物质氧化，过量的高锰酸钾用草酸钠还原，根据高锰酸钾的消耗量表示耗氧量。《生活饮用水卫生标准检验方法》GB/T5750.7-2006中酸性高锰酸钾法是目前生活饮用水中耗氧量的测定依据。然而根据我们实际检测中，生活饮用水卫生标准检验方法中许多关键注意事项并没有规定的很严格，酸性高锰酸钾滴定法属于氧化还原反应类型，其氧化程度和反应机理比较复杂，所以水中耗氧量的准确测定比较难做，测定中各个影响因素如水浴温度、加热时间、滴定方式等对耗氧量的准确度都有明显的影响。这使得耗氧量指标在实际检测中成为一项准确度较差的指标。本文根据多年工作经验和资料调研以及对影响因素的对比验证，希望能够建立准确的试验方法，明确影响因素的影响程度。
一、耗氧量试验准备工作的影响
1、水样的采集保存。按照《生活饮用水标准检验方法》中描述，耗氧量作为有机物的综合指标，采样时应该注满容器，上面不要留存空气。取回水样后应该在尽快检测，水样如无任何保存措施，耗氧量将迅速产生改变。水样应低温保存或加化学试剂以抑制微生物的活动。如果不能尽快检测，应该加入0.8ml/L浓硫酸作为保护剂并冷藏。
检测耗氧量的水样应单独采取，不要与其他检测项目混用，实验室在检测时发现过因人为失误取用了加入了硫代硫酸钠的微生物采样瓶内水样造成耗氧量值异常，造成误判。
2、三角瓶的预处理滴定管的保养。耗氧量检测中三角瓶如果为新瓶应该按照要求进行前处理。因为耗氧量为生活饮用水中日常检测项目，三角瓶如果为日常经常使用的则可以不进行前处理取干瓶直接使用，对检测结果不造成影响。
滴定管应该定期的进行维护，观察有无漏液，旋塞是否可以灵活转动，旋塞内孔径是否通畅。因为高锰酸钾在配制时虽然经过过滤，但是日积月累国内还是会有杂质粘附以及冲洗时可能粘黏的凡士林，所以还应该定期对滴定管用稀硫酸灌满后浸泡清洗。
3、配制溶液。配制草酸钠标准溶液应尽量使用高纯水，实验室内制备的高纯水（实验用一级水）应现用现制，保证最好的电导率水平。
在高锰酸钾溶液配制的过程中，其放置的时间应该保持在两个星期以上，并在标定之前进行溶液的过滤处理，在粗制过滤器运用的同时，会使配制出的高锰酸钾溶液浓度过高，因此，在检测过程中其耗氧量测定结果也会偏高。
二、实验过程中的影响因素
1、温度和水浴的影响
（1）温度的控制。实验室在检测中采用的是电磁炉加热在不锈钢容器内煮水的水浴方式，因为实验在平原低海拔地区，不需要考虑沸点。但是有“响水不开，开水不响”的因素，所以沸水浴时不要在水刚沸腾的时候就加入锥形瓶，此时沸水的温度不够，会对水浴时间造成影响。
滴定温度对耗氧量的影响比较明显，当水样在沸水检测及加热分析的过程中，如果水浴水面分析中如果水面低于三角瓶内水样时，会使瓶内水样的平均温度呈现出降低的状态，从而呈现出反映完全性的反映状态，耗氧量会随着滴定问题的降低而呈现出降低的状态，在滴定问题分析的过程中，当反映问题低于95℃，会从水浴锅中拿出后呈现出偏低现象，在测定结果创新的中，当反映温度低于65℃时，结果呈现出相对较高的状态。而当温度呈现出较高的状态时，草酸钠容易出现分解的状态，使整个测量的结果相抵偏低，同样状况下，如果溶液的反映温度较低时，会影响整个系统的氧化反映，并是检测的结果偏高，因此，在整个测量的工程中应该科学控制反映的温度，从而为试验检测提供有效依据。
（2） 水浴时间。对于是按的整个过程而言，溶液的加热时间长短会对溶液的结果造成较为严重的影响，例如，在试验的过程中，应该将锥形瓶放置在沸腾水溶液中，其准确是设计适应应该保持在30分钟，当温室水温放置在水浴锅内时，溶液重新沸腾的时间还在此基础上增加3-5分钟，这就形成了一个系统性的时间差，其计时方法也就存在着一定的差异性。因此，文章在分析的过程中，应该在水溶液沸腾开始就进行合理性的比较及分析。通常情况下批量测定耗氧量，测试人员应该通过对滴定速度的分析，水浴锅在重新达到沸腾状态时，所需要的时间为3-5分钟。对于批量性的检测样品而言，由于其分批次的检测会大大 降低工作的效率，因此，在水浴时间检测分析的工程汇总，应该构建预热加热的技术方式，通过样品的合理检测，使加入硫酸溶液先后在水浴锅内加热至刚好沸腾，然后在加入高锰酸钾溶液，从而有效检测整个试验。
（3）水浴锅内的水位。环保标准GB11892-1989强调沸水浴的水面要高于锥形瓶内水面。而GB/T5750.7-2006中未强调实验证明，当水浴锅内水位低于水样瓶内的水位时，很容易使耗氧量的测定结果偏低，仅当水浴锅内的水位高于水样瓶内的水位时，测定结果才比较准确。所以在刚开始时的水浴锅的水位要加得较高，要确保经过30分钟水浴后水浴锅内的水位不比水样瓶内的水位低。同时也不能一次性放入多个水样瓶，每个水样瓶之间要留有足够的时间来保证滴定，确保水浴温度保持沸腾状态。只有将水样瓶放在受热均匀的沸水内，才能提高检测结果的准确性。
2、 影响滴定因素的分析
（1）滴定速度。对于滴定速度而言，其对耗氧量的准确性会产生一定的影响，高锰酸钾与草酸钠呈现出一种自催化的现象，通过生成的二价锰可作可以成为整个翻译的催化，因此，在试验的过程中，其滴定的速度应该相对缓慢，从而保证溶液测定的有效性。但是，对于滴定的速度而言，其速度也不能过慢，如果太慢会严重影响水样的滴定温度。对于待定的二价锰而言可以加快物质的滴定速度，在滴定的过程中通常情况下赢遵循一快一慢的反映节奏，从而避免温度过高火过低造成的检测结构不合理。
（2） 水样的滴定终点判定分析。在整个实验创新及优化的过程中，实验显示每次滴定时都应该明确标注标识，也就是当水样刚刚呈现出不褪色的淡粉色时，应该在加1滴半或2滴高锰酸钾，使整个溶液呈现出淡粉色，并保持30秒不褪色。当颜色出现较深或较浅的状态时，应该在另外选用滴定管，通过对滴定体积的合理选择及分析，保证滴定测试的合理性。通常情况下，滴定的选择应该选用25ml的滴定管，每次滴定都应该从零开始，从而有效减少测试的误差，保证式样滴定的准确性。
三、 问题讨论分析
1、水浴过程中是否进行加盖处理。在水浴试验设计的过程中，一些试验设计人员应进行加盖试验，对于加盖试验而言，在其设计的过程中hi減少稳定损失对试验造成的影响，同时也可以避免溶液体积的损失。而且，在加盖分析及试验测定的过程中，环保标准GB11892-1989中对其试验进行了测定，整个内容指出易挥发的有机物不包含在测定值之内，如果出现加盖回流的现象，会使有机物会参加一部分反应。而且加盖后瓶内压力会有所增加，间接使水与温度提高。国家标准并没有规定反应需要加盖。本文认为，反应不应该加盖。
2、加草酸钠溶液时必须要用滴定管的讨论。在水样从水浴锅中取出时，很多实验室的做法是用白色滴定管准确加入10.00草酸钠标准溶液，本文认为用滴定管加入草酸钠会耽误滴定的时间，如果水样数量过大的话，用滴定管就会显得比较费时。同样的采用移液管或者移液枪的话，同样可以满足GB/T5750.7-2006中加入草酸钠的要求，而且移液管和移液枪简单易用操作准确，不确定度较滴定管更低，能够降低人为误差。
3、K值得确定。如果高锰酸钾浓度过高的话，高锰酸钾标准溶液因为相对不太稳定，校正浓度又有较大不确定度，K值作为校正系数，所以还是有必要进行K值滴定。
我们在做耗氧量检测时要控制K值的大小，K值过大，反映出高锰酸钾溶液浓度可能偏高，会对结果造成较大的误差，但K值过小，会大大增加高锰酸钾溶液的消耗量，增加滴定反应的时间，降低反应温度等，从而产生众多的影响测定的误差，因此通过平时检测经验认为K值最理想的数值为1±0.05最为合适。
结论
通过以上论述发现，测定耗氧量时，水样的温度控制、滴定温度、水浴的控制、滴定速度、滴定终点的判断都对测定结果有较大的影响，尤其是温度控制、水浴的控制和滴定温度。为了提高耗氧量的测定准确性，应该严格控制反应条件，以判断反应过程中系统反应条件的控制情况， 运用更加有效的实验技巧和器材，提高测定的准确性、可靠性和效率。
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氧量分析仪 篇6
随着参数、自动化程度的提高, 大机组对热力循环工作介质的品质要求也越来越高, 所以汽轮机凝结水水质的标准逐步提高[1,2,3]。凝结水溶解氧量是表征凝结水水质的重要指标之一。凝结水溶氧, 对管道的腐蚀较大, 设备损坏严重, 同时降低机组的运行经济性[4,5]。凝结水溶氧的机理:凝结水溶氧主要是凝汽器至凝泵的管道、阀门及附属设备有空气漏入和凝结水存在过冷度, 使凝结水中溶解氧, 这就是凝结水溶氧的机理[6,7]。
文中以某公司机组为例, 深入分析凝结水溶氧增大的原因, 并针对原因提出解决方案, 供同类型机组运行、维护和设计参考。
1 设备概况
1.1 汽轮机
中电国际芜湖发电有限责任公司五期扩建2台660MW机组, 采用东方汽轮机厂股份有限公司生产的汽轮机, 型号为N660-25/580/600。型式为超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机。最大连续出力为709.872M W, 额定出力660 M W, 具有八级非调整回热抽汽。高中压缸采用合缸、双层缸结构。2个低压缸采用对称双分流结构, 中部进汽, 同时采用三层缸结构。低压缸与凝汽器的连接采用不锈钢弹性膨胀节连接方式。
1.2 凝结水系统
凝结水系统配置2台100%容量凝泵, 1台运行1台备用。凝泵出水经化学精除盐装置、轴加、8#/7#一体式加热器、6#低加、5#低加至除氧器。凝汽器为双背压、双壳体、单流程、表面式式凝汽器, 由2个斜喉部、2个壳体 (包括热井、水室、回热管系) 、循环水连通管及底部的滑动、固定支座等组成的全焊接钢结构凝汽器。
凝泵型号为NLT500-570×5S筒袋型立式多级离心泵, 首级双吸, 轴向导叶, 泵轴向推力由每级叶轮上的平衡孔、平衡腔平衡, 其余由推力轴承承担, 泵与电机弹性联接;泵导向轴承为高分子材料, 水润滑, 确保泵组稳定运行。凝泵采用机械密封, 密封水压0.3~0.8MPa。
1.3 真空系统
每台机组共配置3台型号为200EVMA水环式真空泵。真空泵热交换器冷却水采用开式水, 最高温度33℃, 正常20℃。正常运行时, 2用1备。真空泵的抽空气量保证凝汽器的背压维持在4.31k Pa (a) (冷却水水温20℃) 、11.3k Pa (a) (冷却水水温33℃) 。真空泵启动时, 先启动泵, 待进口气动蝶阀前后差压达到5k Pa时打开进口气动蝶阀。
2 凝结水溶氧量异常增大过程
2014年9月中旬, 运行中发现凝结水溶氧持续偏大, 最大达到70μg/L, 且其随负荷变化有一定关系。若负荷小幅增加, 凝结水溶氧将减小, 若负荷大幅增加, 凝结水溶氧反而明显增加。负荷在450M W左右, 凝结水溶氧一般维持在32μg/L左右。规程规定, 凝结水溶氧应何持≤20μg/L。机组稳定运行时, 凝结水溶氧变化如表1所示。
3 凝结水溶氧增大的原因分析
3.1 补水系统
1) 补水量过大和补水含氧量过高。
2) 补水方式方法不合理。
3) 凝汽器补水管的喷头雾化效果差。
3.2 凝汽器热井至凝泵入口管道、阀门及附件不严
1) 凝结水系统负压侧密封性不好。
2) 凝泵密封水误关或压力过低。
3) 凝泵进口滤网端盖、凝泵入口阀门盘根处漏空气。
4) 凝泵进口管道上仪表一次门处泄漏。
5) 凝泵抽空气门开度不足。
3.3 疏水回收系统
1) 给泵、凝泵密封水的回收利用。
2) 疏水回收的回收利用。
3.4 负压系统
1) 负压系统漏空气。
2) 抽气器工作不正常。
3) 本体疏水连接管阀存在泄漏。
3.5 凝结水存在过冷度的现象
实际运行中, 由于循环水量过大、水温过低, 易造成凝结水的过冷却。这样, 凝结水达不到饱和温度, 析出的气体又溶入凝结水中, 导致凝结水溶氧急剧增大。
3.6 凝汽器本体状况
1) 凝汽器钢管泄漏。
2) 凝汽器热井底部防水阀漏空气。
3.7 机组负荷的影响
负荷对凝结水溶氧的影响主要通过2种途径表现, 即:一是低负荷时, 汽轮机负压区增加, 凝汽器漏空气点增多, 真空严密性变差, 造成溶氧增加;二是在循环水量不变的情况下, 如果循环水温度过低, 低负荷时凝结水会出现一定的过冷, 而另一方面, 低负荷时汽轮机排汽量减少, 这使得部分本应用于热井回热的排汽在未到达回热区之前已经凝结, 原设计的凝汽器回热功能减弱或消失, 加剧了凝结水的过冷, 从而造成凝结水溶氧增加。当机组负荷稳定时, 负荷与凝结水溶氧的变化关系如表1所示。
4 采取措施
4.1 运行调整方面
1) 在运行中, 应控制补水量均匀, 避免补水阀开度大幅度波动。
2) 加强化学制备除盐水的溶氧控制, 加强除碳器除气效果, 保证其含氧量<100mg/L。
3) 在凝泵启动前必须要检查凝泵抽空气门全开。
4) 采用水环式真空泵抽真空系统, 运行中必须保证:真空泵的效率、水环真空泵内工作水温、汽水分离器水位、水环偏心、电机设备等良好, 及时将凝汽器内的空气及不凝结气体抽出, 确保机组真空正常。
5) 降低凝结水的过冷度。试验与运行经验表明, 在一定的蒸汽负荷下, 当冷却水入口温度降低或流量增加时, 凝汽器压力降低, 真空增加, 进入热井的凝结水的过冷度将增大。为此, 在冬季冷却水温较低时, 为了消除或尽量减小凝结水过冷度并节约厂用电, 应减小冷却水流量。该公司可采用2机2泵运行方式。
4.2 检修工艺方面
1) 提高凝泵进口滤网及入口阀门盘根的严密性, 确保进口滤网端盖及入口阀门盘根的严密性合格。为了提高严密性, 凝泵现已改为机械密封, 密封效果明显改善。
2) 利用大、小修或机组停运期间, 进行高水位加水找漏。机组在停役期间, 只要缸温允许, 尽量创造条件对凝汽器汽侧进行加水找漏。先将水侧积水放尽, 用风扇吹干, 对汽侧进行加水 (除盐水) 至要求水位, 及时找到负压侧可能的漏点, 以便采取措施及时进行堵漏。
3) 正常运行时, 定期进行机组真空严密性试验。按规定应每月进行一次, 在条件许可的情况下, 必须执行。即使当时条件不满足, 如负荷过低、负荷波动大, 也必须择日补做。若真空不合格, 及时进行查找, 找出可能的漏点。
5结语
凝结水溶氧, 对机组安全性、经济性会造成不利影响, 在运行中因尽量降低其含量。运行中, 严格按规程进行操作, 及时调整;同时要加强巡检、全面分析, 减少可能出现的泄漏问题。在大、小修时, 积极查找可能的漏点。通过采取上述措施, 有效将凝结水溶氧降至12μg/L左右, 确保凝结水溶解氧量在允许的范围内, 保障机组安全、经济运行。
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氧量分析仪 篇7
本研究借助江西省体科所为青少年运动员选材提供服务的平台, 收集到大量测试样本, 选取皮划赛艇项目组青少年 (13~15岁) 样本229例, 归纳统计得出新技术条件下皮划赛青少年运动员最大摄氧量的水平, 为今后的选材工作提供一定的借鉴。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
选取近5年测试中测试时年龄在13~15岁的皮划赛艇队员样本共229例的测试结果, 其中不同水平女子87人, 平均年龄14.1岁 (13~15) , 平均训练练年限1.1年 (0.5~2.5) ;不同水平男子运动员142名, 平均年龄14.3岁 (13~15) , 平均训练年限1.3年 (0.5~2.5) 。
1.2 研究方法
1.2.1 实验设备
(1) CORTEX metamax II便携式心肺功能仪 (德国) 。
(2) LODE 906900型功率自行车 (美国) 。
(3) POLAR S610心率表 (美国) 。
1.2.2 测试程序与方法
(1) 仪器进行充分地预热15~20 min, 然后进行气压, 周围气体, 标准气体的校准, 并使用标准气筒对涡轮进行校准, 保证仪器正常运行状态。
(2) 受试者进入实验室之前, 首先进行10 min的慢跑活动至身体微微出汗, 心率上升至120~130次/min左右。
(3) 休息3~5 min后, 受试者佩戴呼吸面罩和心率表静坐于功率自行车上, 测定安静状态下气体代谢。
注:*P<0.05, 显著性差异。
(4) 在功率车上进行3min适应性活动, 然后在功率自行车上完成递增负荷运动。运动负荷从50 W开始, 转速为60 r/min, 每级负荷持续1 min, 之后每增加20 W为下一级负荷, 直至力竭。
(5) 判断受试者摄氧量是否达到最大, 满足实验要求, 以如下标准[4]判定: (1) 持续运动后, 摄氧量的差小于5%或150 m L/min或2 m L/kg·min; (2) 呼吸商大于1.10, 心率大于180次/min。 (3) 体力达到力竭, 受试者不能保持原有的运动速度。 (4) 继续运动时摄氧量出现下降。
1.2.3 测试指标
主要指标包括:摄氧量 (Vo2) 、二氧化碳排出量 (Vco2) 、呼吸商 (RQ) 、氧脉搏 (Vo2/HR) 、氧通气当量 (VEo2) 、心率 (HR) 等。
1.2.4 数据处理
所有实验数据利用SPSS18.0统计软件包进行处理, 结果用平均数±标准差表示。
2 结果与分析
研究[5]证明, 皮划赛艇运动的能量供给中, 80%左右的供能为有氧代谢提供, 这就决定了有氧供能在该项目能量供给中的基础地位。有氧供能能力的大小取决于运动心肺耦联中的每一个环节, 即肺的通气和气体通过肺泡进行的气体交换, 气体通过心血管进行运输的能力, 以及参与运动的肌肉对氧的摄取和利用能力各个环节。由此可以看出, 通过测试机体的气体代谢能力, 就可以反映出能量代谢的情况, 进而推断出机体的运动能力。
因该次研究的样本全部为13~15岁的青少年, 经过对87名女子运动员与142名男子运动员测试结果进行统计, 其结果见表1所示。
在过去的选材实践中, 受到一些条件的限制, 常用心功指数来评价[6], 明显不能准确的反映出运动员的真实心肺功能。文献资料中摄氧量报道多为我国优秀运动员测试值, 将该次研究结果与文献资料[5][7][8]中的测试值进行比较, 其结果见表2所示。
从比较中可以发现, 最大摄氧量在绝对值方面, 该次研究样本中男子队员平均值比赛艇男子队员低约0.3 L/min, 比皮艇男子队员低约0.09 L/min, 比划艇男子队员低约0.18 L/min。样本中女子队员平均值较赛艇女子队员低约0.63 L/min, 比皮艇女子队员低约0.07 L/min。相对值方面, 该次研究样本中男子队员平均值比赛艇男子队员低约4 L/min, 比皮艇男子队员低约1.19 L/min, 比划艇男子队员低约2.22 L/min。样本中女子队员平均值较赛艇女子队员低约8.2 L/min, 比皮艇女子队员低约0.4 L/min。特别需要说明的是, 在进行最大强度的运动时, 每分钟机体消耗氧气相差0.01 L, 所发挥的运动能力水平都差别很大。
从男女队员之间的比较来看, 无论绝对摄氧量还是相对摄氧量, 从青少年起, 男子与女子之间的差异就非常明显, 差异有统计学意义 (P<0.05) , 该研究与皮艇男女之间差别相似, 男子比女子高分别为40%左右和20%左右, 大于赛艇男女之间的区别。
以上的结果与所测得的形态指标相吻合, 通过统计可以发现, 229例测试样本, 身高普遍不是太高, 现在选材时很难招到身材比较高大, 形态比较突出的青少年, 这也是该研究只按性别来分, 未按项目来分的原因之一。这与水上项目在群众中的普极度不高有关, 身材条件比较好的青少年, 多喜欢参加篮球、网球、游泳、羽毛球等热门项目。水上项目 (皮艇、划艇、赛艇) 都需要队员有高挑的身材, 这样在划距、力量等方面都有先天优势, 招生存在较大的困难。
3 讨论
与文献报道的数据进行对比, 明显感觉到, 在绝对摄氧量与相对摄氧量方面, 都明显偏低, 原因可能有如下几点。
3.1 测试仪器技术的更新
该研究采用的是应用Breath by Breath技术的气体代谢分析仪, 不同于传统的道格拉斯气袋法 (Douglas-bag) 或混合气室法 (Mixing Chamber) 。道格拉斯气袋法是用一气袋收集最大强度运动时30 s甚至1 min的呼出气, 然后进行分析。混合气室法, 是通过流量计随时测量呼出气的体积, 并能过混合气袋每15 s或30 s分析气体样本。这两种方法都是取较长时间内的平均值, 误差比较大。Breath by Breath分析方法, 大量采用传感器、氧电极对代谢气体进行分析, 瞬间得出样本结果, 采样的频率更高, 精度更准, 大大提高了气体分析速度, 减少了呼吸周期由于气体采样少而造成的误差[9]。
3.2 测试运动平台不同
常用的测试工具有跑台、功率自行车、手摇功率计、台阶, 或部分与专项结合度比较高的测功仪。采用不同的测试工具, 运动方式就会不同, 参与的肌肉群和肌肉收缩方式有差异, 测得的最大摄氧量也会有不同, 杨锡让[10]等曾进行过这方面的比较, 得出结果大小依次为固定跑台、功率自行车和台阶, 且在台阶段负荷中, 与台阶高度成正比。
实验室最常用的就是跑台和功率车, 经过比较[3], 如果不考虑测试人群的差异, 跑台运动的测试值比功率车运动测试值高8%~15%。用跑台进行测试时, 上、下肢肌肉都得到了调动, 身体大部分的大肌群都参与到了运动中。该研究所采用的数据, 是功率自行车, 而功率车由于是骑行姿势, 下肢的肌肉动员多, 易酸胀, 且上半身的肌肉动员少, 氧运动输环节各系统的贮备能力没有得到最大程度的调动, 肌肉利用氧的能力也不能达到最大。
3.3 所采用的负荷方案不同
最大摄氧量测试的运动负荷形式无论是最初的间断性负荷方式到后来发展的连续性的递增负荷方式或恒定负荷形式, 还是后来被广泛采用的每3 min增加一级的运动负荷功率的非连续性递增负荷运动, 到如今每分钟递增一级运动负荷功率的渐近稳定的负荷递增方式, 运动的负荷形式不外乎连续性运动和间歇性运动, 固定负荷运动与递增负荷运动组合。
负荷方案不同也会影响到测试结果[11]。连续性运动和间歇性运动, 不同负荷的递增形式等, 对直接测试最大摄氧量都有影响, 因为测试结果还可能受到初始负荷大小, 负荷递增的频率和每级负荷递增的量等测量因素影响。该研究采用的是在功率车上进行3 min适应性活动, 稍事休息后在功率自行车上完成递增负荷运动。运动负荷从50 W开始, 转速为60 r/min, 每级负荷持续1 min, 之后每增加20 W为下一级负荷, 直至力竭。
3.4 所有测样本年龄都偏小
纵观国内外有关最大摄氧量值的报道, 数据多为成年组的优秀运动员的监测值。经过了多年的专业训练, 身体发育, 胸廓变大, 肌肉体积明显增大肥厚, 心肌代偿性肥大, 氧运输与肌肉利用氧的能力明显增强, 运动能力强, 在进行最大摄氧量测试时肌肉的参与程度高, 调动能力强。而该次统计的样本, 与成年组优秀运动员比, 差距肯定会比较明显。
4 结语
(1) 男子与女子从青少年起, 在摄氧量方面就存在明显差异, 这样的差异与成年后的差异一致。
(2) 测试仪器, 运动方式, 负荷方案的选择, 对结果的影响都非常明显, 青少年用跑台测试更适宜。
(3) 建议规范文献写作格式, 明确注明成果数据获取的途径, 即使用仪器的品名型号及采样频率, 测试的程序、负荷方案的设计等。
摘要：皮划赛艇运动是一项以有氧供能为基础的水上竞速项目, 所以, 最大摄氧量常作为青少年选材中最重要的指标之一。应用Breath by Breath分析法, 利用功率车采用递增负荷测试方案, 对水上项目229例1315岁青少年选运动员进行最大摄氧量测试。结果表明:女子最大摄氧量 (绝对摄氧量) 为 (3.08±0.38) L/min, 每分每公斤体重最大摄氧量 (相对摄氧量) 为 (45.2±4.38) m L/kg·min。男子最大摄氧量 (绝对摄氧量) 为 (4.42±0.51) L/min, 每分每公斤体重最大摄氧量 (相对摄氧量) 为 (54.4±5.26) m L/kg·min与之前的文献报道数据相比结果偏低, 分析其原因并提出合理化建议。
关键词：摄氧量,水上项目,测试方法,负荷方案
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氧量分析仪 篇8
1实验部分
1.1原理
1.1.1高锰酸钾法测定原理
高锰酸钾在酸性溶液中有较强的氧化性, 在一定的条件下可将水样中的还原性物质氧化, 自己则还原为锰离子, 过量的高锰酸钾可通过草酸测得。
1.1.2重铬酸钾法测定原理
本方法基于在适当提高硫酸浓度的条件下, 以提高重铬酸钾的氧化率和回流时间, 达到快速测定化学耗氧量的目的。
1.2试剂
1.2.1高锰酸钾法所用试剂
高锰酸钾标准滴定溶液、草酸钠溶液、硫酸银饱和溶液、1+3硫酸溶液
1.2.2重铬酸钾法所用试剂
硫酸亚铁铵标准滴定溶液、重铬酸钾标准溶液、10%硝酸银溶液、硫酸银~硫酸溶液、硝酸铋溶液、试亚铁灵指示剂
2分析步骤
2.1高锰酸钾法测定COD的分析步骤
用移液管移取100.0m L试样, 加入50m L水, 加入1+3 硫酸溶液5m L及10滴硫酸银饱和溶液, 然后再移取10.00m L高锰酸钾标准溶液。在电炉上慢慢加热至沸腾后, 再煮5min。冷却至60~80℃, 加入10.00m L草酸钠标准溶液, 溶液应呈无色。用高锰酸钾标准溶液滴定至粉红色为终点。同时作空白试验。
2.2重铬酸钾法测定COD的分析步骤
移取10.00m L水样置于磨口三角瓶中, 加入1m L硝酸银溶液, 1m L硝酸铋溶液, 摇匀。加入5.00m L重铬酸钾标准溶液, 20m L硫酸银~硫酸溶液。加热回流10min, 稍冷却后加入50m L二次蒸馏水。冷却至室温, 加1滴试亚铁灵指示剂, 用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定, 由蓝绿色变为红棕色即为终点。同时作空白试验。
3结果与讨论
3.1高锰酸钾法与重铬酸钾法测定化学耗氧量分析数据
表1 是对不同水质的同一样品, 用两种分析方法测定化学耗氧量的对比实验数据。高锰酸钾法的允许差为≤0.5mg/L, 重铬酸钾法允许差为1.0mg/L。
从以上数据可以看出, 对于不同水质用两种方法分别进行测定, 两结果之差完全在方法允许范围内, 所以, 用高锰酸钾法测定化学耗氧量, 完全可以获得满意的分析结果。
3.2影响紧密度和准确度的因素
在实际的分析中, 高锰酸钾测定化学耗氧量时, 标准溶液的加入量, 反应条件 (如酸度、温度等) 都应严格控制, 否则, 由于实验条件不同而造成测定结果很大偏差。
由于高锰酸钾标准溶液不稳定, 干扰测定, 最好每周标定一次。同时, 高锰酸钾在强酸溶液中具有强氧化性, 滴定开始时, 酸度应控制在0.05~1.0mol/L;滴定结束时, 溶液酸度宜在0.2~0.5 mol/L。
测定样品时, 滴定温度宜控制在70~85℃, 否则, 草酸会发生分解, 影响测定结果。由于高锰酸钾标准溶液易在热的酸性溶液中发生分解, 在滴定时, 开始时应慢滴, 中间可适度加快, 近终点时再度减慢。以滴定至溶液呈粉红色30s内不消失为滴定终点。因为时间过长, 空气中的还原性气体 (例氧) 和灰尘等, 都可使KMn O4还原。
4结语
高锰酸钾法对于测定低含量的化学耗氧量分析结果重现性较差。通过改进实验条件, 严格控制滴定温度、酸度及滴定速度, 能够提高高锰酸钾法测定化学耗氧量的测定范围, 提高分析结果的准确度及精密度, 解决了不同水质采取高锰酸钾法测定化学耗氧量的分析方法的统一问题, 降低了能耗, 实现绿色环保分析。经过上述试验证明, 用高锰酸钾法替代重铬酸钾法, 完全能够满足工艺生产需要。
摘要：化学耗氧量又称COD, 是指在一定条件下, 用氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量。文中通过用高锰酸钾法和重铬酸钾法, 对不同水质的样品, 同时测定化学耗氧量的对比实验, 对高锰酸钾法测定的实验条件进行优化, 找出测定不同水质的化学耗氧量的最佳方法, 收到了满意的效果。
锅炉最佳氧量的确定 篇9
锅炉调整有很多方面, 如水位、压力、温度、燃烧等项目, 调整的重点在炉内燃烧工况, 燃烧不好对安全经济有重大影响。这里主要对锅炉燃烧的风量控制进行探讨。
1 氧量值在燃烧中的作用
锅炉燃烧的好坏对锅炉机组和整个发电厂运行经济性有很大影响。燃烧调整的任务:
a.保持正常稳定的汽压、汽温和蒸发量。
b.着火稳定、燃烧中心不偏、火焰分布均匀, 不烧损喷燃器、过热器等设备, 避免结渣。
c.使锅炉机组保持最高经济性运行。
燃烧过程是否稳定直接关系到锅炉运行的可靠性。例如:燃烧过程不稳定将引起蒸汽参数的波动, 炉膛温度过低会影响燃料的着火和正常燃烧, 容易灭火;炉膛温度过高或火焰偏斜将可能引起水冷壁、凝结管结渣或烧坏设备, 增大过热器的热偏差, 造成局部管壁超温等。
现场的燃烧过程是通过合理的风煤配合来完成的。合理的风、煤配合能保持最佳的过剩空气系数;合理的一、二次配风能保证着火迅速、燃烧完全;合理的送、吸风配合能保持适当的炉膛负压, 减少漏风。当运行工况改变时, 上述配合比例如果调节得当, 就可以减少燃烧损失, 提高锅炉效率。对于大型发电机组, 锅炉热效率每提高1%, 将使整个机组效率提高0.3%～0.4%, 标准煤耗下降3～4 g/ (kW·h) 。哈尔滨发电有限公司配有中间仓储式的制粉系统锅炉, 为了达到上述燃烧目的, 在运行操作中应注意喷燃器一、二次风出口风速和风率, 各喷燃器负荷之间的分配运行方式, 空气量、燃料量煤粉细度等个参数的调整, 使其达到最佳值。
2 运行中如何控制氧量
锅炉运行经常碰到的工况变化是负荷的变化。当负荷变化时, 必须及时调整送风量、燃料量和空气量, 使燃烧工况得以相应的改变。在锅炉高负荷运行时, 由于炉膛温度较高, 着火与混合条件比较好, 故燃烧是稳定的, 这时排烟损失比较大。为了提高锅炉效率, 可以根据煤质等具体情况, 考虑适当降低过剩空气系数运行。过剩空气系数适当减少后, 排烟损失必然降低, 而且炉膛温度升高并降低了烟速, 使煤粉在炉内的停留时间相对延长, 不完全燃烧不增加或者增加很少, 可使锅炉效率提高。锅炉负荷降低运行时, 由于燃烧减弱, 投入的燃烧器较少, 炉膛温度较低, 火焰充满程度差, 使燃烧不稳定。因此, 大型煤粉炉一般不宜在70%额定负荷以下运行, 负荷低于170 t/h燃烧工况非常不稳定。锅炉在低负荷运行时, 可以适当降低炉膛负压, 减少漏风, 使炉膛温度相对提高, 不但能稳定燃烧, 而且能减少不完全燃烧损失。这时必须注意安全, 防止喷火燃烧伤人:因为该公司夏天负荷低, 燃烧不稳定, 所以经常在低负荷下运行, 一定要注意安全。
1 kg燃料完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量。在实际锅炉运行中, 如果仅按理论空气量供给空气, 必然会使一部分燃料得不到所需要的氧而不能完全燃烧, 因此实际给燃料供应的空气量一般要比理论空气量多一些。
实际空气量VK与理论空气量VO之比, 称为过剩空气系数, 用α表示, 即
undefined
完全燃烧时, 可以得到undefined
式中, 02 为氧量。
该公司的理论α值 (炉膛出口处) 为1.20 (厂家计算的) 。
在锅炉实际运行中, 不便对实际空气量VK 和理论空气量VO进行测算。所以一般都监测公式 (2) 中的氧量02, 通过调节送风量的大小, 改变炉膛氧量的变化, 从而达到最佳过剩空气系数。
过剩空气系数的大小, 对锅炉的效率影响很大。在一般负荷范围内, 当炉膛出口过剩空气系数增加时, q3、q4 (q3为化学不完全燃烧损失, q4为机械不完全燃烧损失) 损失将下降。过剩空气系数过大致使炉内温度显著降低或烟气流速过分增高时, q3、q4损失可能增大。但是, 排烟损失 (q2) 是随着过剩空气系数的增加而增加的, 氧量太大使锅炉热效率降低, 飞灰对受热面的磨损量与烟气流速的三次方成正比, 因此煤粉炉随着过剩空气系数的增加将使受热面管子和吸风机叶片的磨损加重, 影响设备的使用寿命。此外, 当过剩空气系数增大时, 过剩氧量增加使燃料中的硫分易于形成S03, 烟气露点温度相应提高, 使烟道尾部的空气预热器更容易受到腐蚀。送风量对应的有一个最佳送风量, 也就是最佳过剩空气系数。在这个工况下, 各项损失之和最小, 锅炉效率最高, 这个过剩空气系数叫最佳过剩空气系数。
由上述可知, 在锅炉运行中应保持O2值, 作为送风机调节的依据。用烟气中含氧量的大小作为风量调节的依据比CO2含量好, 因为与CO2含量相比, 烟气中最适宜的含氧量与燃料的化学成分和质量无关。燃烧实践表明, 当发生煤粉自流、排粉机带粉增多, 以及油压、油温发生变化时, 送入锅炉内的燃料量突然增多, 使风量相对减少, CO2表指示值突然会有大幅度的减少。这是因为在燃料量增多 (即风量减少) 的 情况下, 对1kg燃料而言, 燃烧产生的干烟气体积虽然减少, 但风量减少使煤燃烧不完全, 有大量的CO产生, CO2含量下降, 因此烟气中CO2含量的百分比 (CO2) 就减少。
如果采用氧量表就不会出现这种反常的变化, 只要空气量小, O2值肯定小, 因此现场都采用氧量表来代替二氧化碳表。
3 影响氧量的其它因素
负压燃烧锅炉炉膛和各烟道都处于负压下运行, 空气从灰斗、炉墙以及空气预热器等不严密的地方漏入燃烧室和烟道, 漏风对锅炉的安全性和经济性带来不利的影响, 烟道各处的漏风将使烟气量、排烟损失q2、吸风机电耗增加。由于存在漏风, 烟道各处的过剩空气系数不相同, 沿着烟气流程逐渐增加。与此相反, 沿着烟气流程CO2含量的百分数则逐渐减少。实践证明, 除冷灰斗外, 产生漏风最多的是在入孔门、检查孔以及穿墙管处, 发现后应及时用石棉绳、水玻璃等进行堵塞。因此, 应当控制和尽量减少锅炉漏风。除了在锅炉检修时应尽量保持炉墙、烟道的严密性外, 在运行时, 须建立和切实执行堵漏风制度, 以提高锅炉运行的经济性和可靠性。
从哈尔滨发电有限公司2008年1～6月份锅炉氧量对应的飞灰含煤量看出, 随着氧量的增加, 飞灰含量是减少的。由于该公司的设备的特殊性, 氧量的测点不在炉膛出口, 而是在省煤器的出口, 很显然在炉膛出口和省煤器出口之间存在着漏风, 因此计算含氧量时应该把这部分漏风考虑进去。根据该公司的实际情况, 氧量应在4.2～4.5比较适合, 这样漏风系数能保持在1.25～1.27。
摘要：阐述了氧量值在锅炉燃烧中的作用、运行中如何控制氧量以及影响氧量值的其它因素。过剩空气系数直接影响炉内燃烧和排烟热损失的大小, 在运行中被准确、迅速地测定是监督锅炉经济运行的主要手段。
关键词：实际空气量,理论空气量,过剩空气系数,锅炉效率
参考文献
[1]西安热工研究所、东北电力局技术改进局.燃煤炉燃烧调整试验方法[M].北京:水利电力出版社, 1974.
氧量分析仪 篇10
火电厂作为我国电力发展的主力军,其发电量仍在我国总发电量中占有很高的份额。电厂的经济运行与锅炉燃烧效率的高低有直接关系,判断锅炉燃烧效率的方法,一般是通过过剩空气系数来确定的,但是直接测量过剩空气系数目前比较困难,一般来说是通过测量与过剩空气系数密切相关的烟气中氧气的含量来间接确定。
软测量技术主要由辅助变量的选择、数据采集和处理、软测量模型及在线校正四个部分组成,而建模方法的选择是重点。
本文所采用的建模方法为数据成组处理法,它是一种以多层神经网络原理和自组织结构思想为指导,适用于复杂非线性系统的启发式自组织建模方法。由前苏联学者A.G.Ivaknenko在60年代末提出。该方法对于复杂系统的建模、预测表现出良好的效果,因此很快就受到了各国学者的重视,并对其进行了许多改进和发展研究。此方法在烟气含氧量的软测量方面目前还没有应用。
1 辅助变量的选取及数据预处理
a)辅助变量的选取
本文所采用的辅助变量选取方法是:先计算出各个变量与烟气含氧量的相关系数,再用主元分析法确定主元的个数k。一般情况下,选择累积贡献率超过85%的k个主元。经分析前8个主元的累积贡献率达到了88.311%,则可确定主元个数为8个。
b)数据预处理
数据中的误差分为随机误差和过失误差,本文采用滑动平均法对数据进行平滑处理,去除了随机误差。再用Grubbs检验法来检验过失误差,确定数据中的误差后将其剔除,得到适合建模的数据。
2 GMDH建模
c) GMDH算法的基本原理
对于一个未知的非线性系统,GMDH算法常用高阶Kolmorgorov-Gaber多项式(式(1)来描述。经过多层筛选,利用局部简单的参考函数不断逼近式(1),从而得到足够复杂的模型。
GMDH算法所采用的数据结构与多元回归模型相类似。通常将所获得的数据分成两个子集:训练集和检验集。这么做的目的是为了对模型进行交叉验证以防止过拟合,使模型保持正则化。传统的GMDH网络利用如下所示的式子建立每一层的输入输出关系,用以进行逐次逼近得到最终模型:
其中ai为系数,i∈{0,1,2,…,5},上式为二次项形式的参考方程,当然也可根据系统的复杂程度选择更复杂的形式。
b) GMDH算法建模步骤
(1)将用于建模的数据分成两组:训练组和测试组。
(2)根据式(2),利用训练组数据计算每一对输入数据(x,xj)的参考方程参数和相应的输出,所有数输入数据对计算得出的输出构成第一层的中间变量;
(3)在测试集上利用式(3)计算第一层的中间变量的准则值e。选取一个阈值R,若中间变量的准则值e<R,则保留该变量。所有变量都经过筛选之后,将保留的变量作为新的输入计算出下一层的变量;
(4)记录每层变量所得最小准则值emin,当网络训练到第k层时,若则训练停止,第K-1层得到最小准则值的方程为最终最优方程。将方程中的各项回溯至最初始变量,即用x1,x2,x3,…,xm来表示最终方程。
3 仿真实验结果
建模所用数据总数为500个,将分成两组,其中前400个数据归入训练组,后100个数据归入测试组,分别导入GMDH网络和BP神经网络进行建模。BP神经网络的学习因子设置为μ=0.9,学习速率η=0.05目标误差为ε=0.0001。
对比两种方法所得结果的均方根误差(RMSE),平均绝对误差(MAE)以及最大正负误差,如表1所示。可见,GMDH预测结果的各项误差均优于BP神经网络,说明GMDH网络建模效果很好。
4 结论
本文所采用的GMDH网络,在软测量建模中目前应用的还比较少,利用电厂实际运行数据对烟气含氧量进行建模预测,所得的结果与应用较多的BP神经网络相比误差更小,预测精度更高,在软测量建模中有很大的应用潜力。
参考文献
[1]陈敏.火电厂锅炉烟气含氧量预测及燃烧系统优化研究[硕士学位论文].北京:北京交通大学,2011
[2]俞金寿.软测量技术及其应用[J].自动化仪表,2008,29(1):1~7