Prozess-Sauerstoffanalysator ZS8100-O2
Hochpräzise paramagnetische O₂-Messung zur Prozessoptimierung
- Messbereich
- 0-25 %vol O₂
- Richtigkeit
- ±0,05 %vol
- Ansprechzeit
- <5s T90
- Ausgang
- 4-20mA, Modbus, HART
Überblick
Der ZS8100-O2 ermöglicht präzise Sauerstoffmessungen mit paramagnetischer Sensortechnologie und eignet sich ideal für die Verbrennungsregelung, die Überprüfung der Inertisierung und die Qualitätssicherung in chemischen und petrochemischen Prozessen.
- Option mit zwei Sensoren (paramagnetisch + Zirkonoxid)
- Automatische Kalibrierung mit interner Referenz
- SIL 2-zertifiziert für Sicherheitsanwendungen
- Beheizter Messgasweg verhindert Kondensation
Vollständige technische Daten
Wichtige Leistungsdaten
| Messgröße | Wert | Status |
|---|---|---|
| Messbereich | 0-25%vol O₂ | bestätigt |
| Richtigkeit | ±0.05%vol | bestätigt |
| Ansprechzeit | <5s T90 | bedingt* |
| Ausgang | 4-20mA, Modbus, HART | bestätigt |
* Ansprechzeit: Bezugsbasis für das Gesamtsystem oder nur die Messzelle wird im Angebot bestätigt
Messung
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Messprinzip | Paramagnetisch (thermomagnetischer Wind) / Zirkonoxid |
| Messbereich | 0–25 %vol O₂ (konfigurierbar bis 0–100 %vol) |
| Richtigkeit | ±0,05 %vol (paramagnetisch); ±0,1 %vol (Zirkonoxid) |
| Wiederholbarkeit | ≤0,02 %vol |
| Ansprechzeit (T90) | <5 s (paramagnetisch); <3 s (Zirkonoxid) |
Mechanische Daten
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Abmessungen (B×H×T) | 483 × 177 × 420 mm (19″-Rack) |
| Gewicht | 14,5 kg |
| Gehäusematerial | Pulverbeschichtetes Aluminium, medienberührte Teile aus SS316L |
| Montage | 19″-Rack (4U) / Wandmontage / Feldgehäuse |
Elektrische Daten
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Spannungsversorgung | 100–240 VAC, 50/60 Hz, 80 W max |
| Analogausgang | 2 × 4–20 mA (galvanisch getrennt, konfigurierbar) |
| Digitalausgang | Modbus RTU/TCP, HART 7, OPC-UA |
| Relaisausgänge | 4 × SPDT (Alarm, Störung, Wartung, Messbereich) |
| Display | 5″ TFT-Farb-Touchscreen |
Umgebungsbedingungen
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Betriebstemperatur | -20 °C bis +50 °C |
| Lagertemperatur | -40 °C bis +70 °C |
| Luftfeuchte | 0–95 % RH (nicht kondensierend) |
| Messgastemperatur | Bis zu 200 °C (mit beheiztem Einlass) |
| Messgasdruck | -50 bis +500 mbar |
Zertifizierungen
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Explosionsgefährdeter Bereich | Option für explosionsgefährdete Bereiche nach ATEX / IECEx — die Ausführung mit Feldgehäuse für Zone 1 ist abhängig vom Umfang; die endgültige Ex-db-Kennzeichnung, Gasgruppe, Temperaturklasse und EPL werden anhand des mitgelieferten Zertifikatauszugs bestätigt |
| Funktionale Sicherheit | SIL 2 gemäß IEC 61508 / IEC 61511 |
| Schutzart | IP66 (Feldgehäuse) |
| EMV | EN 61326-1:2021 |
| Qualität | Hergestellt gemäß ISO 9001:2015 |
Für welche Anwendungen eignet sich dieser Gasanalysator?
Dieses Modell ist den folgenden industriellen Anwendungen und Prozessaufgaben zugeordnet.
Einsatzbedingungen
Typische Prozessumgebungen, in denen dieses Modell geprüft wird.
Zertifizierungsumfang
Normen werden mit ihrem Umfang und Status aufgeführt, damit die technische Prüfung das zutreffende Gehäuse, den Bereich und die Sicherheitsanforderungen verifizieren kann.
| Norm | Umfang | Variante | Status | Dokument |
|---|---|---|---|---|
| CE (EU-Konformitätserklärung) | Ausführung mit Feldgehäuse | Projektspezifische Variante | genehmigt | Auf Anfrage |
| SIL 2 gemäß IEC 61508 / IEC 61511 | Funktionale Sicherheit für sicherheitsgerichtete Sauerstoffregelung | Projektspezifische Variante | genehmigt | Auf Anfrage |
| ATEX / IECEx für explosionsgefährdete Bereiche | Option mit Feldgehäuse für Zone 1; endgültige Ex-db-Kennzeichnung, Gasgruppe, Temperaturklasse, EPL und Eignung für Wasserstoffanwendungen werden anhand des mitgelieferten Zertifikatauszugs bestätigt | Projektspezifische Ausführung mit Feldgehäuse | bedingt | Zertifikatauszug auf Anfrage, sofern im Auftragsumfang enthalten |
Dokumentation anfordern
Fordern Sie für dieses Modell technische Datenblätter, Bedienungsanleitungen, Zertifikate und Anwendungshinweise an.
Nachweise und Hinweise
Verbrennungsluftregelung in Crackeranlagen der Chemie- und Petrochemieindustrie
Der Hinweis auf Anlagenebene beschreibt, wie die duale paramagnetische/Zirkonoxid-Messung eine präzise Verbrennungsluftregelung in Hochtemperaturabgasen ermöglicht, ohne durch Drift verursachte Abschaltungen. Kundenspezifische Ergebnisse sind nicht enthalten; die Resultate am Standort hängen von den Messgasbedingungen und der Kalibrierhäufigkeit ab.
Technische Details und technische Auslegung
Ergänzende technische Details — öffnen Sie die einzelnen Themen, um alle Angaben zu Messung, Betriebsbedingungen, Messgassystem, Kalibrierung, Integration, Wartung und Anwendungen anzuzeigen.
01 Messprinzip und Grenzen
Begrenzungen der Messung
Paramagnetische / Zirkonoxid-Sensoroptionen — die paramagnetische Variante misst O₂ anhand seiner einzigartigen magnetischen Suszeptibilität; die Zirkonoxid-Variante misst den O₂-Partialdruck bei hohen Temperaturen.
Nicht erfasst
- Die meisten nichtmagnetischen Gase bei angegebener Gasmatrix
- Hintergrunddrift wird durch automatische Kalibrierung ausgeglichen
Erforderlich
- Beheizter Messgasweg zur Vermeidung von Kondensation
- Angegebene Prozess- und Umgebungsbedingungen
Störkomponenten und Grenzen
- Stark paramagnetische Gase (NO, NO₂) bei hoher Konzentration
- Abgas mit hoher Feuchte und geringer Taupunktreserve
- Prozesstemperaturen außerhalb des Betriebsbereichs der Zirkonoxid-Variante
02 Betriebsbedingungen
Verwenden Sie diese Grenzwerte als Auswahlkriterien und bestätigen Sie vor der Angebotserstellung Messgasbedingungen, Umgebungseinflüsse und Werkstoffe.
- Dauerbetrieb oberhalb der angegebenen Zirkonoxid-Prozesstemperatur
- Messgas unterhalb des Taupunkts ohne beheizte Leitung
03 Abgrenzung des Messgassystems
Probenahmemodus, Komponenten der Gasaufbereitung und Ausschlüsse bestimmen, wo die Zuständigkeit für den Gasanalysator endet und das Messgassystem beginnt.
- beheizter Messgasweg
- Gasaufbereitungssystem ZS-SCS-600
- Feuchtes Abgas ohne Taupunktreserve
04 Kalibrierung und Validierung
Kalibrierverfahren, Intervall, Rückführbarkeit und Unterstützung bei Audits für diesen Gasanalysator.
Nullpunkt-/Messspannenverfahren
Automatische Kalibrierung mit interner Referenz; manuelle Prüfung der Messspanne möglich
Intervall
6 Monate zwischen manuellen Prüfungen der Messspanne; für SIL 2-Anwendungen wird eine vierteljährliche Verifizierung empfohlen
Linearitätsprüfung
Mehrpunkt-Linearitätsprüfung mit Messspanngas möglich
Rückführbarkeit des Messspanngases
Standortspezifisches, rückführbares Messspanngas erforderlich
Unterstützung bei Audits
- Abgleich der Funktionsprüfung mit IEC 61511
05 Ein-/Ausgänge und Integration
Signalausgänge und Kommunikationsschnittstellen zur Integration in das Prozessleitsystem.
Ausgang
4-20mA, Modbus, HART
Analogausgang
2 × 4–20 mA (galvanisch getrennt, konfigurierbar)
Digitalausgang
Modbus RTU/TCP, HART 7, OPC-UA
Relaisausgänge
4 × SPDT (Alarm, Störung, Wartung, Messbereich)
Prüfhinweis zum DAHS
Prüfen Sie Protokollzuordnung, Messkanalbezeichnungen, Alarmzustände und Berichtsformat im Rahmen der Projektintegrationsprüfung.
06 Wartung und Ersatzteile standortspezifisch
Regelmäßige Wartungsarbeiten, Verbrauchsmaterialien und Zugangsanforderungen für diesen Gasanalysator; die genauen Intervalle hängen vom Standort ab.
- Manuelle Prüfung der Messspanne gemäß angegebenem Intervall
- Prüfung der Probenahmeleitung und des Filters gemäß standortspezifischem Intervall
- Zustandsprüfung der Sensor-Messzelle gemäß standortspezifischem Intervall
- Filterelemente für die Probenahmeleitung
- Messspanngasflaschen
07 Anwendungsnachweise
Anwendungskontext aus komplexen Industrieumgebungen.
Anwendungskontext
Betreiber von Ethylen-Cracköfen sind im Hochtemperaturabgas regelmäßig mit Drift bei Sauerstoffanalysatoren konfrontiert. Eine ungenaue Verbrennungsregelung führt dabei zu ineffizientem Brennstoffverbrauch und dem Risiko ungeplanter Abschaltungen — solche Muster veranlassen vorab Kostenprüfungen für mehrere Anlagenstränge.
Auslegungslösung
Eine Architektur mit mehreren Gasanalysatoren ZS8100-O2 — paramagnetische Messung (±0,05 %vol; Zirkonoxid-Option ±0,1 %vol) mit automatischer Kalibrierung, bei der das heiße Abgas durch einen beheizten und aufbereiteten Messgaseinlass geführt wird — ermöglicht eine präzise Verbrennungsluftregelung im gesamten Crackerstrang ohne driftbedingte Abschaltungen.
Häufig gestellte Fragen
Welches Kalibrierintervall wird für den ZS8100-O2 empfohlen?
Bei aktivierter automatischer Kalibrierung hält der ZS8100-O2 zwischen den manuellen Prüfungen der Messspanne im Abstand von 6 Monaten seine Richtigkeit ein. Für SIL 2-Sicherheitsanwendungen wird gemäß den Anforderungen an Funktionsprüfungen nach IEC 61511 eine vierteljährliche Verifizierung empfohlen.
Kann ich den ZS8100-O2 in einem ATEX-Zone-1-Bereich installieren?
Ja, sofern das Projekt die Ausführung mit Feldgehäuse für explosionsgefährdete Bereiche umfasst und der mitgelieferte Zertifikatauszug der Standortklassifizierung entspricht. Die endgültige ATEX- / IECEx-Kennzeichnung richtet sich nach dem Zertifikat. Prüfen Sie vor der Installationsfreigabe das Ex-db-Schutzkonzept, die Gasgruppe, die Temperaturklasse, die EPL und den Umfang der Eignung für Wasserstoffanwendungen anhand des mitgelieferten Zertifikatauszugs.
Was ist der Unterschied zwischen paramagnetischer und Zirkonoxid-Messung?
Die paramagnetische Messung erfasst O₂ anhand seiner besonderen magnetischen Eigenschaften und ermöglicht eine hohe Richtigkeit in sauberem, aufbereitetem Messgas, wenn das Messgassystem Querempfindlichkeiten gegenüber anderen Gasen kontrolliert. Die Zirkonoxid-Messung erfasst den Sauerstoffpartialdruck bei hohen Temperaturen und ermöglicht so eine kürzere Ansprechzeit bei Verbrennungsanwendungen. Der ZS8100-O2 bietet beide Messprinzipien in einer Konfiguration mit zwei Sensoren.
Welche Messgasaufbereitung ist erforderlich?
Der paramagnetische Sensor benötigt sauberes, trockenes Messgas; üblicherweise wird er mit der Gasaufbereitung ZS-SCS-600 mit Kühlung und Trocknung kombiniert. Die Zirkonoxid-Option kann heißes, feuchtes Gas direkt messen. Beide Messgaswege verfügen über integrierte Partikelfilter und sind mit dem beheizten Probenahmesystem ZS-SCS-800 kompatibel.
Lässt sich der ZS8100-O2 in SCADA-/DCS-Systeme integrieren?
Ja. Der Gasanalysator verfügt über Analogausgänge mit 4–20 mA, Modbus RTU/TCP, das Protokoll HART 7 und OPC-UA für die Integration in Industrie-4.0-Systeme. Alle Ausgänge lassen sich über den Touchscreen oder eine Fernschnittstelle vollständig konfigurieren.
Wie lange ist die erwartete Sensorlebensdauer und welche Kosten entstehen beim Austausch?
Der paramagnetische Sensor benötigt kein Verbrauchselement und hält bei planmäßigen Prüfungen typischerweise 10+ Jahre. Die optionale Zirkonoxid-Messzelle hat je nach Anwendungsbedingungen eine Lebensdauer von 3–5 Jahren. Beide Sensoren können vor Ort in weniger als 30 Minuten ohne Spezialwerkzeug ausgetauscht werden.
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