DB1304 T 333-2020 煤矿用激光甲烷传感器检测方法.pdf

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1、ICS DB1304 邯 郸 市 地 方 标 准 DB 1304/ T3332020 煤矿用激光甲烷传感器检测方法 2020 - 06 - 10发布 2020 - 07 - 01实施 邯郸市市场监督管理局 发布 DB1304/ T3332020 I 前 言 本标准是依据JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1002-2010国家计量检定规程编写规则、 JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示以及MT 209-1990煤矿通讯、检测、控制用电工、电子 产品通用技术要求的规定而制定的。本标准的部分技术指标参考了AQ6211-2008煤矿用非色散红外 甲烷传感器、JJG1138

2、-2007煤矿用非色散红外甲烷传感器检定规程。 由于煤矿现用激光甲烷传感器无检定规程、校准规范等标准、规程可依据，参考AQ6211-2008煤 矿用非色散红外甲烷传感器、JJG1138-2007煤矿用非色散红外甲烷传感器编制本标准， 本标准由冀中能源峰峰集团有限公司提出。 本标准主要起草单位：河北冀南矿业安全检测检验有限公司、峰峰矿区煤化工产品研发中心、冀中 能源峰峰集团有限公司检测检验中心。 本标准主要起草人：郝永军、王淮峰、王志勇、牛艳才、黄文争、陈晓永、郝伟伟、宋玉、石光、 李荣强、师洪麟、李宗伟、王 乐、王素刚、记伟伟、杨紫阳、董 浩、柳川川。 DB1304/ T3332020 1 煤

3、矿用激光甲烷传感器检测方法 1 范围 本标准规定了煤矿用激光甲烷传感器的概述、计量性能要求、通用技术要求和计量器具检测。 本标准适用于冀南地区煤矿井下使用的激光甲烷传感器（以下简称“传感器”）的首次检测、后续检 测和使用中检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 JJF1001-2011 通用计量术语及定义 JJF1094-2002 测量仪器特性评定 AQ 6211-2008 煤矿用非色散红外甲烷传感器 JJG1138-2007煤矿用非色散红外甲烷

4、传感器检定规程 MT 209-1990 煤矿通讯、检测、控制用电工、电子产品通用技术要求 煤矿安全规程 3 概述 3.1 传感器是由激光光谱吸收原理来测量被测气体中的甲烷气体浓度。用于连续检测煤矿井下作业环 境或瓦斯抽放管道中甲烷气体的浓度。传感器主要由激光探头、电子部件和显示部分等组成。工作时， 被测环境中的甲烷以扩散方式与激光探头接触，将甲烷浓度值转换成电信号，然后通过电子部件处理， 并显示甲烷浓度值和输出对应于甲烷浓度值的电信号，从而实现甲烷气体浓度的检测与报警。当甲烷气 体浓度达到报警设定点时，传感器发出声、光报警信号。 3.2 传感器采样方式主要为扩散式。 3.3 传感器按用途及测量

5、范围一般分为A、B、C三类： A类：用于环境监测，测量范围摩尔分数040%及以上（不含0100%）； B类：用于环境监测，测量范围摩尔分数0100%； C类：用于瓦斯抽放管道监测，测量范围摩尔分数0100%。 4 计量性能要求 4.1 示值误差: 传感器的示值误差应符合表1的规定。 DB1304/ T3332020 2 表1传感器的示值误差限值 测量段，X （%CH4） 最大允许误差 A类 B类 C类 0X1 绝 对 误 差 ： 绝对误差：0.06% 绝对误差：0.07% 1X40及以上 相对误差：6% 相对误差：6% 相对误差：7% 40X100 相对误差：6% 相对误差：7% 注： X为甲

6、烷的摩尔分数 4.2 重复性 不大于1%。 4.3 响应时间 环境检测类不大于25s，瓦斯抽放管道检测类不大于50s。 4.4 漂移 表2传感器的漂移限值 示例：漂移 示例：A类 示例：B类 示例：C类 示例：零点漂移 示例：摩尔分数： 0.04%CH4 示例：摩尔分数： 0.04%CH4 示例：摩尔分数： 0.04%CH4 示例：量程漂移 示例：2.0% CH4 示例：3.0% CH4 示例：3.0% CH4 4.5 报警误差 传感器应具有报警功能，环境检测类传感器为超上限报警，并在(0X5) %CH4 范围内可任 意设置报警点（按煤矿安全规程规定，一般将1.00%CH4设为报警点），报警显

7、示值与设定值的差 值应不超过0.05%CH4。瓦斯抽放管道检测类传感器为超下限报警，并在(25X35) %CH4范围内可任意 设置报警点，报警显示值与设定值的差值应不超过0.5 %CH4。 4.6 报警声级强度及信号 在距传感器报警声响器轴心正前方1m处的报警声级强度应不小于80dB(A)；报警光信号应 能在黑暗环境20m处清晰可见。 4.7 信号传输误差 传感器使用单芯截面积为1.5mm2的铜芯电缆或者模拟电缆时，其传输距离应不小于2km，显示值与 输出信号值（换算为甲烷浓度值）的误差应符合4.1的规定。 5 通用技术要求 5.1 外观与结构 DB1304/ T3332020 3 5.1.1

8、传感器的显示器应清晰完整，各机械调节部件应能正常动作，各坚固件无松动。 5.1.2传感器不应有影响其正常工作的外观损伤，新制造的涂层不应有明显颜色不匀和剥落，各部件接 合处应平整。 5.1.3 传感器的输出线缆、遥控器等附件应齐全，并附有使用说明书。 5.2 标志与标识 传感器应标明制造单位、仪器名称、型号及编号、制造日期、防爆标志及编号、煤矿安全标志及编 号和其它法制管理要求的标志。 5.3 通电检查 传感器各插接件接头无松动，各操作键功能运行正常；显示清晰、完整并保持稳定；具有遥控调校 功能且应能正常设置。 5.4 绝缘电阻 传感器本安端与外壳之间其绝缘电阻应不小于50M。 6 计量器具检

9、测 计量器具控制包括：首次检测、后续检测和使用中检查。 6.1 检测条件 6.1.1检测环境条件 6.1.1.1环境温度：（1535）。 6.1.1.2相对湿度：85 %RH。 6.1.1.3 应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰。 6.1.2检测用设备 6.1.2.1检测用气体标准物质 应采用经国家计量部门考核认证的单位提供的甲烷气体标准物质，其扩展不确定度不大于2%，k =2。传感器检测所用标准气体应符合表3要求。 表3 检测项目及所用相应标准气体 检定项目 甲烷标准气体浓度取值范围（%CH4） 040及以上 0100% 示值误差 0.50；1.00；3.50；20.0；32.0 0.

10、50；1.00；3.50；20.0；50.0；80.0 重复性 20.0 20.0 响应时间 20.0 20.0 报警误差 1.20 32.0 漂移 32.0 80.0 信号传输误差 0.5；3.50；20.0；32.0 0.5；3.50；20.0；50.0；80.0 注：标准气样值与标准气样标称值的允许偏离应不超过10%。 6.1.2.2零点气体 清洁空气。 DB1304/ T3332020 4 6.1.2.3 流量计 流量范围为(60600)mL/min；准确度等级不低于4.0级。 6.1.2.4频率计 频率范围(01000)kHz；准确度级别不低于2.5级。 6.1.2.5声级计 测量范

11、围为(30130)dB(A)；分辨力：不低于0.1dB。 6.1.2.6钢卷尺 测量范围为(030)m；分辨力：不低于1mm。 6.1.2.7秒表 分辨力不低于0.01s。 6.1.2.8绝缘电阻表 输出电压500V；准确度等级：不低于10.0级；量程不低于（0500）M。 6.1.2.9直流稳压电源 输出电压(030)V，输出电流不小于2A；准确度等级不低于0.2级。 6.1.2.10直流电流表 电流范围(0500)mA，准确度等级不低于0.5级。 6.1.2.11模拟电缆(2km) 直流电阻：12.8 /km；分布电容：0.06 F/km；分布电感：0.8 mH/km。详情见附录A 6.2

12、 检测项目 检测项目如表4所示。 表4 检测项目一览表 序号 检测项目 首次检测 后续检测 使用中检查 1 外观与结构 2 标志与标识 3 通电检查 4 示值误差 5 重复性 6 响应时间 7 漂移 8 报警误差 9 报警声强度及信号 10 信号传输误差 11 绝缘电阻 注：1 “”为需要检测项目；“”为不需要检测项目。 2 传感器经修理及更换主要部件后，应按首次检测要求进行检测。 6.3 检测方法 6.3.1外观与结构 用目察、手感方式按5.1要求逐条检查。 6.3.2标志与标识 DB1304/ T3332020 5 用目察方式按5.2要求逐条检查。 6.3.3通电检查 用目察、手感方式按5

13、.3要求逐条检查。 6.3.4传感器校准 接通电源，传感器预热时间不少于15分钟，按说明书规定的流量，用零点气体校准传感器零点， 稳定后，按规定流量对传感器通入甲烷浓度约为20.0%的标准气体，通气时间3min然后将传感器显示 值调至与标准气样值一致（上述步骤简称为校准）。分别校准3次，在此后的检定过程中不得再次校准。 6.3.5 示值误差 待传感器零点在零点气体中稳定后，按规定流量，向传感器分别依次通入表3中示值误差项规定的 标准气体各3min，读取传感器的稳定显示值，重复3次，取其算术平均值为传感器各点示值。按照式 （1）、式（2）计算传感器的示值误差，示值误差不超过表1的要求。 0 xx

14、x .（1） 0 0 xxx .（2） 式中： x 示值的绝对误差，%CH4； 示值的相对误差，%； x三次示值的算术平均值，%CH4； 0 x 通入的气体标准物质浓度值，%CH4。 6.3.6重复性 通入零点气体待传感器零点稳定后，按规定流量，传感器通入甲烷浓度约为20.0%的标准气体，待 读数稳定后，记录传感器显示值 ix，撤去标准气体。在相同条件下，重复上述测量6次，重复性以单次 测量的相对标准偏差sr表示，按照式（3）进行计算。 i r 6 2 i=11s 100n 1 x x x .（3） 式中： rs单次测量的相对标准偏差； x6次示值的算术平均值，%CH4； ix传感器第i次的示

15、值，%CH4； DB1304/ T3332020 6 n测量次数。 6.3.7响应时间 通入零点气体待传感器零点稳定后，按规定流量，通入甲烷浓度约为20.0 的标准气体，读取传 感器稳定示值；用零点气体清洗传感器气路后，再通入同一甲烷标准气体，并同时启动秒表，待传感器 示值升至第一次示值的90%时止住秒表，此起止时间为响应时间。重复测量3次，取3次测量值的算术 平均值作为传感器的响应时间。 6.3.8漂移 传感器在正常工作条件下，连续工作4h，每间隔1h分别通入零点气体和表2中漂移项规定的标准 气体，记录各次测量的零点值Azi和量程值Asi，共做五次。 仪器的零点漂移用五次的零点测量值之间的最

16、大偏差表示。按照式（4）计算零点漂移，取绝对值 最大的zi为传感器的零点漂移z。 0zzz AAii （4） 按照式（5）计算量程漂移，取绝对值最大的si为传感器的量程漂移s。 . （5） 6.3.9信号传输误差 用直流稳压电源按传感器说明书规定的电压为其供电，在传感器信号输出端接入2km单芯截面积为 1.5mm2 的铜芯电缆或者模拟电缆，在其末端接上对应的信号测试设备，按规定流量，向传感器分别依 次通入表3中信号传输误差项规定的标准气体，待读数稳定后，读取相应甲烷浓度输出的电信号值。每 浓度点重复测量3次。将电信号值按式（6）换算成甲烷浓度值，按照式（1）、式（2）计算传感器的 输出信号值的

17、示值误差，其示值误差不超过表 1的规定。 )( 0 0 0 PPPP GGG i m m .（6） 式中： 输出电信号上限对应的甲烷浓度值，%CH4（根据被检型号说明书给出固定值）； 输出电信号下限对应的甲烷浓度值，%CH4（根据被检型号说明书给出固定值）； 输出电信号上限标称值，Hz或mA（根据被检型号说明书给出固定值）； 输出电信号下限标称值，Hz或mA（根据被检型号说明书给出固定值）； 检测的输出电信号值，Hz或mA； G 检测输出信号 对应的甲烷浓度值，%CH4。 6.3.10 报警功能及报警动作值检查 按规定流量向A、B类传感器缓慢通入大于其报警设定点浓度的甲烷气体标准物质，观察传感

18、器声 光报警是否正常，并记录传感器报警时的示值。重复测量3次，3次的算术平均值为传感器的报警动作 值。 按规定流量向C类传感器通入大于其报警设定点浓度的甲烷气体标准物质，待其稳定显示后，缓慢 降低通气流量使显示值逐渐降低至报警设定点，观察传感器声光报警是否正常，并记录传感器报警时的 示值。重复测量3次，3次的算术平均值为传感器的报警动作值。 DB1304/ T3332020 7 0AAA （7） 式中： A 报警误差； 0报警设定值； A报警平均值。 6.3.11 报警声强度及报警光信号 6.3.11.1报警声级强度用声级计测量，环境噪音应不大于50dB（A）。将声级计置于传感器的报警声响 器

19、轴心正前方1m处，重复测量3次，取其算术平均值为其报警声级强度。 6.3.11.2在黑暗环境中距传感器20m处观察传感器的报警光信号。 6.3.12绝缘电阻 用绝缘电阻表分别测量其电源正极、负极、信号输出端与其外壳裸露金属件之间的绝缘电阻，取其 最小值为传感器的绝缘电阻值。 6.4 检测结果的处理 检测结果合格的传感器，出具检测报告；检测结果不合格的传感器，出具整改通知单并注明不合格 项。 6.5 检测周期 6.5.1 传感器的检测周期一般不超过一年。 6.5.2 如果对传感器的测量数据有怀疑、传感器更换了影响计量性能或安全性能的主要部件和修理后， 应及时送检。 DB1304/ T333202

20、0 8 A A 附 录 A （资料性附录） 模拟电缆仿真电路技术要求 模拟传感器至测试设备传输距离的仿真电路应符合以下要求： a) 应能模拟传感器至测试设备的2km传输距离； b) 仿真电路参数按直流电阻R=12.8 /km单芯、分布电感L=0.8 mH/km单芯、分布电容C=0.06 F/km计算； c) 用平衡均匀电路，每公里网络应符合图A1规定，其中R为每公里环路电阻的1/4，L为每公里 电感量的1/4，C为每公里分布电容量； d) 每一段模拟网络的长度应不大于1km，且不大于所传输信号最短波长的1/16； e）仿真电路可根据需要由相等的两部分组成在一起。 图A1 DB1304/ T33

21、32020 9 B B 附 录 B （资料性附录） 检测报告内页格式 检测项目 技术要求 检测结果 外观与结构 标志与标识 通电检查 示值误差 重复性 响应时间 漂 移 信号传输误差 报警误差 报警声强度及信号 绝缘电阻 注：1检测环境： 温度： 相对湿度： 2检测依据： 3检测中使用的主要标准器： DB1304/ T3332020 10 C C 附 录 C （资料性附录） 检测结果通知书内页格式 检测项目 技术要求 检测结果 外观与结构 标志与标识 通电检查 示值误差 重复性 响应时间 漂移 信号传输误差 报警误差 报警声强度及信号 绝缘电阻 注：1检测环境： 温度： 相对湿度： 2检测依据

22、： 3检测中使用的主要标准器： 4不合格项目： DB1304/ T3332020 11 D D 附 录 D （资料性附录） 煤矿激光甲烷传感器检测原始纪录 共2页第1页 证书编号： 送检单位： 测量范围： 制造厂： 型号名称： 出厂编号： 环境温度： 环境湿度： %RH 气体标准物质的编号及扩展不确定度 序号 检测项目 检测结果 单项 结论 1 外观与结构 是否符合规程5.1的要求 是 否 2 标志与标识 是否符合规程5.2的要求 是 否 3 通电检查 是否符合规程5.3的要求 是 否 4 示值误差 气体标准物 质浓度值 显示值 平均值 示值 误差 1 2 3 5 重复性 气体标准物 质浓度值

23、 显示值 重复性 1 2 3 4 5 6 6 响应 时间 气体标准物 质浓度值 测量值 平均值 1 2 3 DB1304/ T3332020 12 共2页第2页 序号 检测项目 检测结果 单项 结论 7 漂移 气体标准物 质浓度值 0 h 1 h 2 h 3 h 4 h 零点漂移 量程漂移 8 信号传 输误差 气体标 准物质 浓度值 测量值 平 均 值 输出信号 平均值换 算甲烷浓 度值 各点输出信号 值的示值误差 / 1 2 3 输出 信号值 输出 信号值 输出 信号值 输出 信号值 输出 信号值 9 报警 误差 报警设 定值 测量值 平均值 报警 误差 1 2 3 10 报警声强度及信号 报警声级强度dB(A) 1 2 3 平均值 报警光信号 11 绝缘电阻 M 正极-外壳 负极-外壳 信号输出端-外壳 最小值 检测结论：合格不合格 检测日期： 年 月 日 检测员： 核验员： DB1304/ T3332020 13 _