Datenblatt

ZrO₂-Messsonden
für die gleichzeitige Messung von Sauerstoff und brennbaren Gasen

Die Insitu Messsonde AMS 3211-1500		Die ATEX zertifizierte Messsonde AMS 3211-1500-EX

Übersicht

Beschreibung des Messsystems
ZrO₂-Messsonden für die gleichzeitige Messung von Sauerstoff und brennbaren Gasen
Anwendungsbereiche
Sytemmerkmale
Systemeigenschaften und ihre Einsatzgrenzen
Aufbau der Messsonden

Die Messsonden
Insitu Messsonde AMS 3211-1500
Insitu Messsonde AMS 3211-1500-EX

Die Systemkomponenten
Pneumatikeinheit und Kalibration
Elektronische Kontrolleinheit AMS 3220 - Twin-Version

Die Sensoren
Der duale Sensor
Der Messfühler für Sauerstoff
Der Messfühler für CO-Äquivalent COe

Technische Daten
Messsonden
Elektronische Kontrolleinheit AMS 3220 - Twin-Version

Produktblatt

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ZrO₂-Messsonden für die gleichzeitige Messung von Sauerstoff und brennbaren Gasen - auch für die Ex-Zone 1
Die Messung von Sauerstoff in Rauchgasen mit Hilfe von ZrO2-Messsonden ist eingeführter
Standard in vielen Industriebereichen. Eine zusätzliche Anforderung ist jedoch häufig die gleichzeitige Messung von brennbaren Gasen, meistens Kohlenmonoxid, aber auch Wasserstoff oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, um die bestmögliche Verbrennung und Wirtschaftlichkeit in der Anlage zu erreichen.

AMS bietet eine schnelle, vielseitige und kostengünstige ZrO₂-Messsonde unter Verwendung eines neu entwickelten dualen Sensors an, mit dem gleichzeitig Sauerstoff und brennbare Gase (als CO-Äquivalent COe) gemessen werden.
Eine ATEX zertifizierte Ausführung für die Zone 1 steht ebenfalls zur Verfügung
(ATEX II 2G EEx d IIB+H2 T3).

Anwendungsbereiche
Die ZrO₂-Messsonden werden zur Sauerstoffmessung in den Rauchgasen von Verbrennungsanlagen und in der Reinstgasherstellung eingesetzt. Gleichzeitig können hierbei brennbare Gase, meistens Kohlenmonoxide aber auch Wasserstoff oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, gemessen werden mit dem Ziel, das Optimum der Verbrennung oder der Prozesseffektivität zu erreichen.
Die Messbereiche sind:

• Sauerstoff Standard-Messbereich: 0,1 ... 25 Vol-% O₂
• Kohlenmonoxid-Äquivalent: 0 ... 1000 ppm COe

bei Temperaturen von bis zu 350 °C.

Die Insitu-Messsonde AMS 3211-1500 wird direkt im Rauchgaskanal installiert. Messgasentnahme und Probenaufbereitung entfallen bei dieser Betriebsweise.
Edelstahl 1.4541 ist das Standardmaterial für die Messsonden. Für den Einsatz in korrosiven Gasen werden die Messsonden in INCONEL 600 geliefert.
Die Länge der Messsonden beträgt 150 mm bis 1000 mm, für die ATEX Version 150 mm bis 860 mm.

Eine ATEX zertifizierte Ausführung für die Zone 1 steht ebenfalls zur Verfügung
(ATEX II 2G EEx d IIB+H2 T3)

Systemmerkmale

• Dualer Sensor zur gleichzeitigen Messung von O₂ and COe (CO-Äquivalent).
• Speziell für AMS entwickelter Sensor für Rauchgasanwendungen, austauschbar durch den Betreiber.
• Bauteile im Kontakt mit dem Messgas werden aus Edelstahl oder, wenn notwendig, auch aus INCONEL 600 gefertigt.
• Länge der Messgassonden vo 150 mm bis 1000 mm.
• Für Gastemperaturen bis zu 350 °C.
• Eine ATEX zertifizierte Ausführung für die Zone 1 steht zur Verfügung
  (ATEX II 2G EEx d IIB+H2 T3).
• Elektronische Kontrollenheit mit:
  Selbstdiagnose mit Fehlersignal
  Automatischer Kalibrierung
  Plausibilitäts-Check der Korrektur-Daten.

Hinweise zur praktischen Anwendung:

• Der duale Sensor benötigt Sauerstoff für den einwandfreien Betrieb, er darf nicht in reduzierender Atmosphäre betrieben werden.
  
• Der duale Sensor reagiert sehr empfindlich auf kleine Konzentrationen von COe. Bei höheren Konzentrationen von COe wird die Signalkurve wesentlich flacher. Die Sensoren sollten daher nicht bei COe-Konzentrationen größer als einige tausend ppm COe eingesetzt werden.
  
  
• Für jede brennbare Gaskomponente hat der Sensor eine unterschiedliche Empfindlichkeit. Die Empfindlichkeit für H2 ist etwa 10 mal so groß wie die für CO, die Empfindlickeit für Methan beträgt dagen nur einen Bruchteil der für CO. Dieses unterschiedliche Verhalten des dualen Sensors muss berücksichtigt werden, wenn Messgas mit verschieden brennbaren Gaskomponenten gemessen wird.
  
• Der duale Sensor eignet sich am besten zur Anzeige des Beginns der Ausbildung von COe, d.h. zur Bestimmung des Optimums der Leistungsfähihkeit eines Brenners. Aufgrund der unterschiedlichen Querempfindlichkeiten zu den verschiedenen brennbaren Gaskomponenten ist es nicht empfehlenswert, den dualen Sensor zur Kontrolle einer bestimmten CO-Konzentrationsgröße einzusetzen.

Aufbau der Messsonden
Das Sauerstoff-Messsystem besteht aus der ZrO₂-Sonde mit der temperaturkontrollierten Messzelle, der elektronischen Kontrolleiheit sowie der Pneumatikeinheit für die Referenzgasversorgung.
Das Messverfahren beruht auf der galvanischen Sauerstoffkonzentrationszelle mit Festelektrolyt.

Für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche werden verschiedene Sonden angeboten: Die Insitu-Messsonde AMS 3211-1500 und die ATEX zertifizierte Sonde AMS 3211-1500-EX.

Die elektr. Kontrolleinhet, im Gehäuse der Pneumatikeinheit installiert, ist für alle Sonden gleich.

Die Insitu Messsonde AMS 3211-1500
Die konstruktive Ausführung basiert auf der eingeführten insitu-ZrO2-Messonde
AMS 3211-500.
Der duale Sensor befindet sich direkt hinter einem Sintermetall-Filter im heißen Rauchgas.Die Filter sind gegen grobe Staubteilchen durch einen Schild (optional) geschützt.

Über Leitungen im Sondenrohr werden die Referenzluft (Instrumentenluft) und das Kalibriergas an den Sensor herangeführt.

Die Standardlänge der Messsonde ist 500 mm, die maximale Rauchgastemperatur beträgt 350°C.
Probennahmerohr und Flansch sind standardmäßig aus Edelstahl 1.4541 gefertigt. Für den Einsatz in besonders korrosiven Gasen kann die Sonde auch in INCONEL 600 geliefert werden.

Die Insitu Messonde AMS 3211-1500-EX

Die konstruktive Aussführung basiert auf der eingeführten insitu-Messsonde AMS 211-860/150 mit Temperaturanzeige und Spannungsüberwachung AMS-TWD2.
Das Prüfzertifikat ist

BVS 05 ATEX E 002 X (2.Anhang)

und die Schutzart ist zertifiziert mit

II 2G  EEx II B+H2 T3

Der duale Sensor befindet sich direkt hinter einem als Flammensperre zertifizierten Sintermetall-Filter im heißen Rauchgas. Die Filter sind gegen grobe Staubteilchen durch einen Schild (optional) geschützt.
Über Leitungen im Sondenrohr werden die Referenzluft (Instrumentenluft) und das Kalibriergas an den Sensor herangeführt.
Die Standardlänge der Messsonde ist 500 mm, die maximale Rauchgastemperatur beträgt 350°C.
Probennahmerohr und Flansch sind standardmäßig aus Edelstahl 1.4541 gefertigt. Für den Einsatz in besonders korrosiven Gasen kann die Sonde auch in INCONEL 600 geliefert werden.

The dual sensor is located next to a sintered filter, which itself is certified as suitable flame barrier and exposed to the flow of the flue gas. An optional shield protects the filter against abrasive dust particles.
The reference gas (instrument air) and calibration gases are supplied to the sensor via tubes integrated into the probe.
The standard length of the probe is 500 mm; the maximum flue gas temperature is 400°C.
Standard material for the probe is SS 1.4541; for applications in corrosive gases, the probe is optionally available in INCONEL 600.

Die Pneumatikeinheit
Zum Betrieb der AMS 3211-1500- oder der AMS 3211-1500-Ex Messsonde wird ein Referenzgas in Instrumentenluftqualität benötigt.
Es wird empfohlen, in Abständen von drei bis sechs Monaten eine Kalibration mit Luft oder einem Kalibriergas auszuführen.

Elektronische Kontrolleinheit AMS 3220 - Twin-Version

Die elektronische Kontrolleinheit AMS 3220 ist die zentrale
Versorgungs-, Steuer- und Auswerteeinheit sowohl für den Sauerstoff-
als auch für den CO/H₂-Sensor. Mehrere Gehäusevarianten sind
lieferbar.

Für den Betrieb der Messsonde AMS 3211-1500 ist die elektronische Kontrolleinheit doppelt vorhanden. Diese Version hat die gleiche Arbeitsweise und die identischen Merkmale wie die Standardversion, im Folgenden kurz beschrieben::

Parametrierung und Steuerung des gesamten Messsystems erfolgeen mit nur drei Funktionstasten: eine für die Bedienung, zwei für den Cursor.
Ein zweizeiliges Display zeigt den Messwert, die Eingabewerte und die Bedienschritte im Klartext an. Die Parametrierebene, zugänglich über einen speziellen Servicemode, ist mit einem Schlüsselschalter gegen Fremdeingriffe gesichert.
Die Selbstüberwachung des Systems mit entsprechender Fehlermeldung am Display reduziert den Kontrollaufwand durch das Wartenpersonal erheblich.
Alle Geräteparameter, wie zum Beispiel die Kalibrierpunkte, Messbereichsgrenzen (Alarmpunkte), die Zuordnung der Displayanzeige und die zwei Analogausgänge können bequem an der Kontrolleinheit eingegeben werden. Die Kalibriergrenzen werden in dem E-PROM der Kontrolleinheit gespeichert.

Besonders wichtig für die Zuverlässigkeit der O₂- und COe-Äquivalent Messung ist natürlich die Erkennung von Fehlern während einer Kalibrierung und die entsprechende Meldung.
Die Stabilität des Messsignals während der Kalibrierung und die Plausibilität der ermittelten Korrekturgrößen werden ständig von der Auswerteelektronik geprüft und überwacht.