7842 Sonde d`oxygène QGO20

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Landis & Staefa Division 1/6
7842
Sonde d'oxygène QGO20
La sonde QGO20 sert à mesurer l'oxygène résiduel dans les gaz de fumée prove-
nant de la combustion de gaz naturel et de fioul domestique.
Avec l'appareil de commande RPO25, elle assure la régulation et la surveillance
du processus de combustion.
Avec les brûleurs de conception ancienne, il est souvent difficile de satisfaire aux exi-
gences croissantes en matière de pollution et de rendement des brûleurs. Même avec
les brûleurs modernes, les conditions d'environnement variables telles que la tempéra-
ture et l'humidité de l'air, mais aussi les fluctuations de la qualité des combustibles, ont
un effet négatif sur le processus de combustion.
Les appareils de la gamme ECOGYR, et en particulier la régulation d'oxygène résiduel,
permettent de réduire au maximum le rejet de polluants et d'optimiser le rendement de
la combustion, même lorsqu'ils sont montés sur des installations existantes.
La sonde QGO20 est utilisable avec toutes les chaudières au gaz naturel et au fioul
domestique, jusqu'à des températures de gaz de fumée de 300 °C au point de mesure.
La sonde QGO20 s'utilise avec le collecteur de gaz de fumée AGO20... qui, soudé à
l'emplacement de mesure, fait office de bride de montage et sert au prélèvement des
gaz de fumée.
Sonde d'oxygène QGO20 QGO20.000B27
Collecteur de gaz de fumée pour diamètre de cheminée
maximal de 400 mm AGO20.001A
Collecteur de gaz de fumée pour diamètre de cheminée
supérieur à 400 mm AGO20.002A
Appareil de commande, de régulation et de surveillance
par la mesure d'oxygène résiduel (voir aussi fiche 7847) RPO25.000A27
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Domaines
d'application
Commande

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Le fonctionnement de la sonde QGO20 repose sur le fait qu'une différence de concen-
tration d'oxygène entre le gaz à mesurer et le gaz de référence, appliquée sur une cel-
lule en bioxyde de zirconium (ZrO2) rendue conductrice des ions d'oxygène par une
température élevée, produit une tension électrique.
Cette tension - ou
tension de Nernst
VN - est reçue par deux électrodes poreuses en
platine. L'une est appliquée à l'intérieur et l'autre à l'extérieur de la cellule de mesure.
Cette tension est exploitée par l'appareil de régulation RPO...
Le gaz à mesurer est conduit depuis l'orifice d'extrémité de la sonde dans la chambre
d'analyse à l'extérieur de la cellule de mesure. Il parcourt en 1 à 2 secondes l'espace
qui lui est réservé et s'en échappe par l'orifice latéral de la sonde.
L'intérieur de la cellule, hermétiquement fermé au gaz à mesurer, est en contact avec
l'air extérieur qui joue le rôle de gaz de référence.
La cellule de mesure est maintenue à une température de fonctionnement de 700 °C
environ.
La tension de Nernst VN est fonction de la différence de concentration en oxygène et de
la température de la cellule de mesure, selon la formule :
R . T(
O
2
) Ref
VN =------- ln ------------ (mV)
4F (O2)
R . T
où : ------- = 20,9 mV à 700 °C
4F
Elle est de 64 mV pour une concentration en O2 dans les gaz de fumée de 1 %.
VN
mV
O2
10 15 20,9%98765432,521,51
10
20
30
40
50
60
0
A
VN théor. (700 °C)
7842d01f/0500
Air
A Plage de tolérance
VNTension de Nernst
R Constante du gaz (8,3 J/K)
T Température absolue de la cellule de mesure(973 K)
F Constante de Faraday (96 486 Clb)
ln Logarithme naturel
(O2) Ref Teneur en oxygène (% vol.) à l'intérieur de la cellule de mesure (gaz de référence)
(O2) Teneur en oxygène (% vol.) dans le gaz à mesurer
Fonctions
Légende

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La sonde QGO20 comprend une enveloppe avec bride de montage en acier inoxydable
résistant à la chaleur et une tête de raccordement en fonte d'aluminium.
L'enveloppe entoure et protège la cellule de mesure et son élément chauffant.
Elle résiste aux composants agressifs des gaz produits par la combustion du fioul do-
mestique ou du gaz naturel commercialisé.
La tête de sonde contient un circuit imprimé avec les bornes nécessaires aux raccor-
dements électriques. L'arrivée des câbles se fait par l'intermédiaire de presse-étoupe.
Ces presse-étoupe peuvent être laissés sur le câble et facilitent ainsi le montage et
l'entretien.
La sonde QGO20 ne peut être utilisée qu'avec les gaz naturels commercialisés et le
fioul domestique ; d'autres combustibles pourraient la détruire du fait de la présence de
composants agressifs.
La température des gaz admis sur la sonde ne doit pas dépasser 300 °C. Des tempé-
ratures plus élevées pourraient détruire les étanchéités des chambres de mesure.
La sonde QGO20 doit toujours être utilisée avec le collecteur de gaz de fumée
AGO20... afin de garantir une réaction correcte et rapide.
Pour faciliter le montage, des repères sont usinés sur la sonde QGO20 de même que
sur le collecteur AGO20 (Cf. Instructions de montage M7842).
Le montage doit être effectué en un endroit où le gaz de fumée circule de façon per-
manente et homogène, en présentant peu ou pas de turbulences.
En cas de montage à proximité de volets ou de changements de direction, des erreurs
de mesure peuvent se produire.
Le montage doit être effectué de façon que la sonde QGO20 ne soit pas exposée à la
condensation, à l'eau ou à la vapeur.
Aucun air étranger à la combustion ne doit pénétrer, même temporairement, en amont
du point de mesure de la sonde QGO20.
Avant d'ouvrir la tête de raccordement, déconnecter l'appareil de commande RPO25,
afin d'éviter les chocs électriques.
Attendre le refroidissement avant de démonter le collecteur ou la sonde QGO20 car
l'ensemble est brûlant.
Ne jamais utiliser la sonde QGO20 non chauffée lorsque le brûleur est en service, ni
mettre en service le brûleur avant la fin de la phase d'échauffement. La condensation
des gaz de fumée dans la sonde QGO20 peut la détruire.
Pendant la phase d'échauffement, les valeurs de mesure peuvent être faussées. Pour
obtenir une information fiable, il faut donc respecter une période d'échauffement d'au
moins 2 heures lors de la première mise en service, et de 20 minutes au moins après
des coupures de tension ayant entraîné un refroidissement de la sonde QGO20.
Il est recommandé de laisser la sonde QGO20 et le RPO25 sous tension lorsque le
brûleur doit être arrêté pendant moins de 2 semaines.
Ne jamais appliquer sur le système de chauffage de la sonde une source de tension
étrangère à celle du RPO2...
Ne pas appliquer une pression d'air comprimé sur les orifices de la sonde QG020. Il y a
risque de dégradation des étanchéités internes et par conséquent, de génération de
mesures erronées.
Exécution
Indications pour
le montage
Indications pour la
mise en service et
l'exploitation

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Principe de mesure cellule au bioxyde de zirconium
Température de la cellule de mesure 700 °C ± 50 °C
Impulsions de tension délivrées par le RPO2...
pour le chauffage de la cellule de mesure 230 V ± 15%
Plage de mesure 0,2...20,9 % O2
Température ambiante admissible
pour la tête de raccordement 60 °C max.
Température ambiante admissible
pour le transport et le stockage –25...+70 °C
Consommation 40 W
Type de protection IP40
Poids net 0,9 kg
Position de montage cf. «Instructions de montage» M7842x
Vitesse d'écoulement admissible des
gaz de fumée (avec AGO20... seulement) 1...10 m/s
Température des gaz de fumée max. 300 °C
Combustibles admissibles fioul domestique, gaz naturels
commercialisés
Tuyau DN50, acier X 5 CrNi 18 9
Longueur du tuyau 180 mm ou 260 mm
Bride DN50, acier X 5 CrNi 18 9
Autres matières et exécutions sur demande
• Faire procéder à l'installation électrique par un personnel qualifié et soigneux, en res-
pectant les normes et prescriptions locales en vigueur.
• Câble de mesure :
– câble blindé de 6 conducteurs 0,5 à 1 mm² (16/0,2 ... 32/0,2 mm),
3 paires torsadées
– Câble sans interruption et direct depuis RPO25 jusque QGO20
– Blindage ou tresse isolée, comme tout autre conducteur, sur l'intégralité du par-
cours.
– Blindage ou tresse isolée par un manchon côté QGO20
– Blindage ou tresse, seuls à être raccordés sur GND du RPO25
– Limiter au strict minimum la longueur des fils non blindés à l'approche du bornier
RPO25 et dans le capot de la sonde QG020.
• Câble de chauffage entre RPO25 et QGO20
– Câble 750 V blindé, 2 conducteurs 1 mm² + terre
– Blindage ou tresse raccordé à la borne de masse côté sonde QG020
• Câble de lecture à distance 0 à 10 V−
– Câble blindé 1 paire, 0,5 à 1 mm²
– Câble, sans interruption jusqu'à l'utilisation
– Blindage isolé sur l'intégralité du parcours
– Blindage isolé côté utilisation
– Blindage raccordé sur GND du RPO25
– Limiter au strict minimum la longueur des fils non blindés à l'approche des borniers
• Dans tous les cas, les boucles de réserve de câble doivent rester blindées et les tres-
ses de blindage isolées
Caractéristiques
techniques
Sonde d'oxygène
QGO20
Collecteur de gaz
de fumée AGO20...
Raccordement
électrique

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RPO25
7842ST01F/0400
G2U3MB2B1
MQ5Q4
X1 M
L N M B1 B2 M U3 G2 GND Q4 Q5
QGO20
*
GND
B1 (+) Signal de la cellule de mesure de O2
M (–) Référence pour B1
B2 (+) Tension du thermocouple
M (–) Référence pour B2
U3 (+) Signal de la compensation thermique
G2 (–) Alimentation de la compensation thermique
GND Référence blindage du circuit de mesure
Q4 Chauffage de la sonde (230 V~)
Q5 Chauffage de la sonde (230 V~)
Terre et masse blindage du circuit de chauffage
Ne jamais raccorder Q4 et Q5 sur l'alimentation électrique L et N
L Phase
N Neutre
Terre
X1 (+) Sortie valeur de O2 (0...10 V−)
M (–) Référence du signal de sortie X1
GND Blindage du circuit de lecture à distance
Schéma de
raccordement
Circuit mesure
Circuit chauffage
Remarque
Circuit alimentation
Circuit lecture