高低浓度甲烷传感器.docx

1、高低浓度甲烷传感器前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14技术要求 25试验方法 56检验规则 107标志、包装、使用说明书、运输和贮存 11冃IJ 5煤矿用载体催化与热导组合式高低浓度甲烷传感器（以下简称高低浓度甲烷传感器）主要用于煤 矿高瓦斯矿井，MT标准中没有与之对应的标准，MT444-1995煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器技 术条件和MT445-1995煤矿用高浓度热导式甲烷传感器技术条件都不能完全规范高低浓度甲烷传 感器的技术要求、试验方法、检验规则，各生产厂家和检验机构一直按照产品的企业标准进行生产和检 验。为满足煤矿监测监控对高低浓度甲烷传感器的要求和规范高低

2、浓度甲烷传感器的安全技术要求， 保证高低浓度甲烷传感器在与其关联设备配套使用时安全可靠，根据国家有关法律法规和标准的要求, 制定本标准。本标准是首次发布。本标准由国家安全生产监督管理总局提出。本标准由全国安全生产标准化技术委员会煤矿安全分会归I Io本标准起草单位：煤炭科学研究总院重庆分院、国家安全生产重庆矿用设备检测检验中心。本标准主要起草人：黄强、王涛、樊荣、于庆、杜文军、陈福民、石发强。煤矿用高低浓度甲烷传感器1范围本标准规定了煤矿用载体催化与热导组合式高低浓度甲烷传感器的技术要求、试验方法、检验规则、 标志、包装、使用说明、运输和贮存。本标准适用于煤矿井卞坏境监测中使用的量程为（040

3、） %C乩和（0100） %CH；载体催化与热 导组合式高低浓度甲烷传感器（以卞简称传感器）。2规范性引用文件卜列文件中的条款通过本标准引用而成为本标准的条款。凡是注口期的引用文件，其随后所有的修 改单（不包括勘误的内容）或修改版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注口期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 191-2000包装储运图示标志GB/T 2423. 1-2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T 2423. 2-2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T 2423. 4-9

4、3电工电子产品基本环境试验规程 试验Db：交变湿热试验方法GB/T 2423. 5-1995电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ea和导则：冲击GB/T 2423. 8-1995电工电子产品坏境试验 第2部分：试验方法 试验Ed：自由跌落GB/T 2423. 10-1995电工电子产品坏境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB 3836. 1-2000爆炸性气体坏境用电气设备 第1部分：通用要求GB 3836. 2-2000爆炸性气体坏境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”GB 3836. 4-2000爆炸性气体坏境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”GB 4208-

5、93外壳防护等级（IP代码）GB 9969. 1-1998工业产品使用说明书 总则GB 10111-88利用随机数骰子进行随机抽样的方法AQ XXXX-XXXX煤矿甲烷检测用载体催化元件MT 210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T 772-1998煤矿监控系统主要性能测试方法3术语和定义3.1 显ZF值 displayed value传感器显示的测屋数值。32 点 zero point传感器在清洁空气中正常工作时的显示值。3.3 标定点 calibration point传感器为满足测屋准确度所选择的校准气样值。3.4 报警点 alarm point传感器依据使用要

6、求所预先设置的报瞥启动值。3.5 基本误差 basic error在正常试验条件下确定的传感器测量误差值。3.6稳定性stab订ity在规定的工作条件和时间内，传感器的零点、标定点和报警点保持在允许变化范I制内的性能。3.7 响应时间（T90） T90 response time甲烷浓度发生阶跃变化时，传感器输出达到稳定值的90%的时间。4技术要求4.1 一般要求4.1.1传感器应符合本标准的要求，并按照规定的程序和国家授权的检验机构审批的图样和技术文件制 造。4.1.2传感器与关联设备配套，须经国家有关部门授权的防爆检验机构联检合格。与传感器配套的关联 设备应具有有效期内的矿用产品安全标志证

7、书。4.1.3传感器防爆型式采用本质安全兼隔爆型，防爆标志为“ExibdI”。4.2工作条件温度：（040） C；相对湿度:W98 %；大气压力：（80116） kPa；风速：不大于8m./so4.3贮存温度:（-4060） C。4.4输出信号制式宜选用如下信号制式：a） 电流型：DC （15） mA, （420） mA；b） 频率型：（2001000） Hz（脉冲宽度大于0.3 ms） , 2002000） Hz：c） 数字信号型:传输速率为1200 bps, 2400 bps, 4800 bps, 9600 bps,电平不小于3 V。4.5传感器外观及结构要求4.5.1传感器的显示窗应透光

8、良好，数码、符号均应清晰完好。4.5.2传感器表面、镀层或涂层不应有气泡、裂痕、明显剥落和斑点。4.5.3传感器应结构合理、坚固耐用；应有适于井下安装的悬挂或支撑结构。4.5.4传感器外壳、接插件和零件应采取防腐措施，涂、镀层应均匀、牢固、颜色一致；印制电路板应 至少涂覆两次三防（防腐、防每、防潮）漆。4.6传感器采用扩散取样方式，取样头上应有防粉尘和防风速影响的保护罩。4.7传感器应以百分体积浓度表示测量值，采用数字显示，低浓度段分辨率应不低于0. 01 高浓度段分辨率应不低于0.1 %CH并应能表示显示值的正或负。4.8传感器中载体催化元件与热导元件工作转换点设置范闱为（2.004. 00

9、） %CH由低浓度转换为高 浓度和由高浓度转换为低浓度可设置不同的转换点。传感器应具有保护载体催化元件的功能。4.9传感器应具有遥控调校功能。4. 10基本误差4.10.1显示值稳定性在（0.004. 00）%CH.范|制内，甲烷浓度恒定时，传感器显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值） 变化量不超过o. oncHi。在（4.00100） 范|制内，甲烷浓度恒定时，传感器显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）变化量不超过0. 4%CHIO4. 10. 2传感器的基本误差应符合表1及表2的规定。传感器在载体催化元件检测时的基本误差应符合表1的规定：表1测虽范圉，%CH,基本误基，%CH,0. 00

10、1.000. 10100300真值的10%3. 00-4. 000. 30传感器在热导元件检测时的测量误差应符合表2的规定:表2测量范围,%CH,基本误差，%CH40. 00真值的15 %4. 10.3传感器在转换点转换时的附加误差不超过1. 00 %CH.o4. 11传感器一般应能在输入电压9 V24 V范围内正常工作，应能满足4. 10. 2的规定。4. 12传感器使用电缆的单芯截面积为1.5 mm时，传感器与关联设备的传输距离应不小于2 km,关联 设备的显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）应能满足4. 10.2的规定。4. 13工作稳定性传感器连续工作15 d的基本误差应不超过4.

11、10. 2的规定。4.14响应时间（T9。）传感器的响应时间应不大于20 so4.15报警功能4.15.1具有报警功能的传感器应能在（04） %CR范围内任意设置报警点，报警显示值与设定值的差值应不超过土0. 05%CHt o4.15.2报警声级强度在距其1 m远处的声响信号的声压级应不小于80 dB（A）；光信号应能在20 m远 处清晰可见。4.16传感器本安端与外壳之间，常态下其绝缘电阻应不小于50 MQ；交变湿热试验后，应不小于1.5M Q。4.17传感器本安端与外壳之间应能承受500 V、50 Hz、历时1 min的绝缘介电强度试验而无击穿和闪络 现象且漏电流不大于5 mA。4.18传

12、感器在8 m/s风速条件卞试验时，在显示载体催化元件指示值时，其指示值的漂移量应不大于0.01% %CH4；在显示热导元件指示值时，其指示值的漂移量应不人于0.4.19传感器在工作温度试验时，应符合4. 10. 2的规定。4. 20传感器经贮存温度试验后，应符合4. 10. 2的规定。4. 21传感器经交变湿热试验后，应符合4. 10. 2的规定。4.22传感器经振动试验后，接插件和零部件应无松动和脱落；并符合4. 10. 2的规定。4.23传感器经冲击试验后，应无损坏痕迹，接插件和零部件无松动脱落；并符合4.10.2的规定。4.24传感器经跌落试验后，接插件、零部件应无松动脱落；并符合4.1

13、0.2的规定。4. 25防爆要求4. 25. 1传感器应采用矿用本质安全兼隔爆型的防爆结构且满足GB 3836.1-2000、GB3836. 2-2000、 GB3836. 4-2000 的规定。4. 25. 2传感器中任何与本质安全性能有关的元件，应符合GB 3836. 42000中7的规定，在正常工作和 故障状态下，不得在超过元件安装条件和温度范I韦I规定的最人电流、电压和功率额定值的三分之二的情 况下工作。4. 25. 3传感器外壳防护性能应符合GB 4208-93中防护等级IP54的规定。4. 25. 4传感器采用塑料外壳时，外壳表面绝缘电阻应不超过1 GQ。4. 25. 5传感器采用

14、塑料外壳时，外壳阻燃性能应符合GB 3836. 1-2000中7. 4的规定。4. 25. 6传感器应能通过GB 3836. 4-2000第10. 110. 4规定的火花点燃试验。传感器与关联设备通过 不低于2 km （单芯截面枳为1.5 mm：）的模拟电缆或电缆连接后，应能通过GB 3836. 42000第10. 1 10. 4规定的火花点燃试验。4. 25. 7传感器在正常和故障状态下其最高表面温度应W150 C。4.25. 8传感器外壳结构、电气间隙、爬电距离符合GB 3836.4-2000中6的规定。4.25. 9传感器所采用的载体催化元件应符合“AQ XXXX-XXXX煤矿甲烷检测用

15、载体催化元件”的要求, 并具有有效期内的矿用产品安全标志证书。5试验方法5.1试验条件5.1.1坏境条件除环境试验或有关标准中另有规定外试验应在下列坏境条件中进行：a） 温 度：（1535） C；b） 相对湿度：（4575） %；c） 大气压力：（80116） kPa。5.1.2试验用气样空气中甲烷标准气样（以下简称标准气样）应采用经国家计量部门考核认证的单位提供的气样，其 不确定度不大于3%。使用气样应符合表3的要求。表3试验气样表试验项目所需气样及取值范围，%CH.基本误着试验0. 50： 1. 50： 2. 00： 3. 50： 20.0. 35.0. 75.0响应时间试验2. 00：

16、20. 00报警误着试验1.20注：标准气样值与标准气样标称值的允许偏离应不超过10%5.1.3试验用主要仪器5.1.3.1气体流量计测量范围:（30300） ml/min；准确度：2. 5级。5.1.3.2 秒表分度值为0. 01 So5.1.3.3频率计（02000）kHz；稳定度：WlXlCT%5.1.3. 4直流稳压电源输出电压：（030）V；输出电流：2 Ao5.1.3. 5电压表及电流表采用四位半的数字万用表，其准确度应不小于0.5级5.2外观及结构检查用目测方法观察传感器外观及结构应符合本标准4. 5的要求。5.3显示值稳定性和基本误差在以下所有需对传感器调校的试验中，应使用与传

17、感器配套的遥控器来完成，遥控器使用方法按产 品说明书规定。在以下需通气的试验中，除报警误差试验、转换点附加误差试验外，其余试验的通气流量应保持为 产品企业标准规定的传感器校准时流量（以卜简称规定流屋）。传感器接上稳压电源，将稳压电源的输出分别调至产品企业标准规定的最高与最低工作电压，按5.3. 1、5. 3. 2规定的方法对传感器进行显示值稳定性及基本误差测定。5.3.1显tjv值稳定性5.3.1.1低浓度部分待传感器零点在清洁空气中稳定后,值调整到和标准气样值一致，继续通气,按规定流量通入2. 0 %CH,的标准气样3 min,将传感器的显示再观察1 min,记录1 min内传感器显示值的最

18、人值和最小值的差值，重复测定3次，取其最人值。5. 3.1.2高浓度部分待传感器零点在清洁空气中稳定后,值调整到和标准气样值一致，继续通气,按规定流量通入20蔽乩的标准气样3 min,将传感器的显示再观察1 min,记录1 min内传感器显示值的最人值和最小值的差值，重复测定3次，取其最人值。5. 3. 2基本误差 5. 3. 2. 1低浓度部分按标准流量，用清洁空气和2. 0 %CH,的标准气样校准3次传感器（以下简称校准仪器），在后面的 测定中不得再次校准。待传感器零点在清洁空气中稳定后，按规定流量向传感器依次通入（0.5、1.5、3.5） %CHi3种标 准气样各3 min,记录传感器的

19、显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）。重复测定4次，取其后3 次的算术平均值与标准气样的差值，即为低浓度部分基本误差。5. 3. 2. 1高浓度部分按规定流量，用清洁空气和20. 0 %CH.的标准气样校准3次传感器（以卜简称校准仪器），在后面 的测定中不得再次校准。按规定流量向传感器依次通入（35.0、75.0） %CH.2种标准气样各3 min,记录传感器的显示值 或输出信号值（换算为甲烷浓度值）。重复测定4次，取其后3次的算术平均值与标准气样的差值，即 为高浓度部分基本误差。5. 4转换点附加误差待传感器零点在清洁空气中稳定后，用20. 0 %CH,的标准甲烷气体缓慢通入传感器，记录传

20、感器由 低浓度状态转换到高浓度状态的瞬间显示值或输出信号值（换算成甲烷浓度），然后通入1. 5 %CH,的标 准甲烷气体，再记录传感器从高浓度状态转换到低浓度状态的瞬间显示值或输出信号值（换算成甲烷浓 度），计算与产品企业标准规定的转换点的差值，重复测定4次，取其后3次的算术平均值。5. 5传输距离将传感器与关联设备通过不低于2 km的模拟电缆（或单芯截面积为1.5需的电缆）连接，由关 联设备提供传感器所需电源。通气测试方法按5. 3. 2规定进行，记录关联设备的显示值或输出信号值（换 算为甲烷浓度值），基本误差计算方法按5. 3.2中的规定。（模拟电缆按MT/T 772-1998附录A仿真，

21、电 缆模拟参数按R二12.8 Q/km单芯、L二0. 8mH/km单芯、C二0. 06 U F/km计算。）。5.6工作稳定性测定把调整好的传感器放入图1所示的装置中，连续通入0. 5%CH,的甲烷气体（在型式试验时，采用 标准气样；在出厂检验时，气样值范围控制在0. 3%CH（0. 8%CHJ运行12 h后，按规定流量依次通入 清洁空气和1. 5% CHi和20. % CB的标准气样各3 min,记录显示值或输出信号值。再在空气中连续运行 12 h后，按规定流量通入1.5% CHi和20.% CHt的标准气样3 min,记录显示值或输出信号值。试验时 间15 d,试验期间不得调整传感器。1-

22、试骏焰；2-传感器；3-注气装貿；4-预热装置；5-流量计；6-清洁空气瓶；7-试验气样瓶；8-调节阀5.7响应时间测定5.7. 1低浓度的响应时间试验将制造厂提供的扩散取样注气装置与传感器进气部位相接，按规定流量通入清洁空气，待传感器零 点稳定后，以相同的流量通入2. 0%CH.的标准气样3min,记录显示值。然后通入清洁空气，待传感器 零点稳定后，把以相同的流量通入2. 0$C乩的标准气样的注气装置迅速换到取样头上，并开始记录传感 器的指示值达到原显示测量值90%所需要的时间，测量3次，取其算术平均值。5.7.2高浓度的响应时间试验将制造厂提供的扩散取样注气装置与传感器进气部位相接，按规定

23、流量通入清洁空气，待传感器零 点稳定后，以相同的流量通入20.0亂乩的标准气样3min,记录显示值。然后通入清洁空气，待传感器 零点稳定后，把以相同的流量通入20. 0%CH,的标准气样的注气装置迅速换到取样头上，并开始记录传 感器的指示值达到原显示测量值90%所需要的时间，测量3次，取其算术平均值。5. 8报警功能试验5. 8. 1报警值与设定值差值的测定将传感器警报点设置在1.0%CHi上，待传感器零点稳定后，缓慢通入表3所规定甲烷浓度值的气样，记录出现声、光信号瞬间传感器的显示值并计算设定警报点甲烷浓度值与显示值的差值。5. 8. 2报警声级强度测量报瞥声响强度用声级计测量，坏境噪音应小

24、于50dB (A)。将声级计置于传感器的报警声响器轴心 正前方5处，测量3次，取其最小值。5. 8. 3报警光信号试验在黑暗坏境中距传感器20 m处观察。5. 9绝缘电阻检测按MT 210-90中7规定的方法进行。5. 10介电强度试验按GB 3836. 4-2000中10. 6规定的方法进行。5. 11风速影响试验传感器切换为显示载体催化元件指示值，将传感器放入通风试验装置中，在风流为零时调整好传 感器的基准点，记录显示值，启动风机，调整风速为8,m/s,人为使传感器绕悬挂轴线方向转动，寻 找其受风速影响的位置。固定此位置，每30s记录1次指示值，共记录3次，取其算术平均值和基准点 的差值作

25、为漂移量。传感器切换为显示热导元件指示值，将传感器放入通风试验装置中，在风流为零时调整好传感器 的基准点，记录显示值，启动风机，调整风速为8!m/s,人为使传感器绕悬挂轴线方向转动，寻找其 受风速影响的位置。固定此位置，每30s记录1次指示值，共记录3次，取其算术平均值和基准点的差 值作为漂移量。5. 12工作温度试验试验中向传感器通入标准气样的温度应与试验要求温度一致。5.12.1低温工作试验按GB/T 2423. 1-2001中试验Ab规定的方法进行，在温度为(03) C条件下，将传感器通电，稳定 2 h后,测定基本误差，以后每小时测定1次基本误差，测量3次，取其算术平均值作为测定值，并检

26、查 其外观。5.12.2高温工作试验按GB/T 2423. 2-2001中试验Bb规定的方法进行，在温度为(40C土2) C条件卞，将传感器通电, 稳定2h后,测定基本误差，以后每小时测定1次基本误差，测量3次，取其算术平均值作为测定值，并检 查其外观。5. 13贮存温度试验5.13.1低温贮存试验按GB 2423. 1-2001中试验Ab规定的方法进行，在温度为(-402)匸条件下，持续时间为16 h。 传感器非包装，不通电，不进行中间检测。试验后，在试验箱中恢复到4. 2规定的条件下保持2 h,再 测定基本误差，并检查其外观。5.13.2高温贮存试验8按GB/T 2423.2 2001中试

27、验Bb规定的方法进行，在温度为(602)C条件下，持续时间为16 h, 传感器非包装，不通电，不进行中间检测，试验后，在试验箱中恢复到4. 2规定的条件下保持2 h,再 测定基本误差，并检查其外观。5.14交变湿热试验按GB/T2423. 4-93中的试验Db规定的方法进行，在温度为40C2C，相对湿度为93%3%条件 卞，持续时间为12d,传感器非包装，不通电，不进行中间检测，试验后，在4. 2规定的条件卞保持2h, 进行绝缘电阻与工频耐压试验，再测定基本误差，并检查其外观。5.15振动试验按GB/T 2423. 10-1995中的试验Fc规定的方法进行，严酷等级：扫频频率范序I 10 Hz

28、150 Hz, 加速度幅值为50 m/s2,扫频循环次数为5次，传感器不包装，固定使用的传感器不通电，不进行中间 检测，机载移动使用的传感器通电，进行中间检测，试验后，进行外观检查和测定基本误差。5. 16冲击试验按GB/T 2423.5-1995中试验Ea规定的方法进行，严酷等级：峰值加速度为500 m/s，脉冲持续 时间为11 msl ms, 3个轴线每个方向连续冲击3次(共18次)，传感器不包装，固定使用的传感器 不通电，不进行中间检测；机载移动使用的传感器通电，进行中间检测，试验后，进行外观检查和测定 基本误差。5.17跌落试验按GB/T 2423.8-1995中试验Ed规定的方法进行

29、，严酷等级：跌落高度为0.5 m,以正常使用方 向自由落向平滑、坚硬的混凝土面上共两次，传感器不包装，不进行中间检测；试验后，进行外观检查， 再测定基本误差。5.18 5. 135. 17每项试验后，检测性能前，允许重新校准传感器。5.19防爆试验5. 19. 1传感器的防爆性能试验方法按GB3836. 1-2000. GB3836. 2-2000和GB3836. 4-2000规定的方法进 行，由国家授权的防爆检验机构进行。5. 19.2与本质安全性能有关的元件检查按GB 3836. 4-2000中7规定的方法进行。5.19.3外壳防护性能试验按GB 4208-93中规定的方法进行。5. 19

30、. 4塑料外壳表面绝缘电阻试验按GB 3836. 1-2000中23. 4. 7. 8规定的方法进行。5. 19.5塑料外壳的阻燃性能试验按GB 3836. 1-2000附录E规定的方法进行。5. 19. 6传感器火花点燃试验按GB 3836. 4-2000中10. 1-10.4规定的方法进行；传感器与关联设备通过不 低于2km的电缆模拟参数连接，联机火花点燃试验按GB 3836. 4-2000中10. 1-10.4规定的方法进行。模拟 电缆按MT/T 772-1998附录A仿真，电缆模拟参数按R二12. 8Q/km单芯、L=0. 8mH/km单芯、C二0. 06 P F/km 计算。5.19.7最高表面温度按GB 3836. 4-2000中10. 5规定的方法进行。5. 19.8电气间隙和爬电距离的测屋用游标卡尺进行测量。6检验规则 6.1检验分类检验分为出厂检验和型式检验，检验项目见表4。表4序号检验项目试验要求试验项目条款出厂检验型式检验1外观及结构检査4.55.2OO2遥控调校功能测试4.95.3OO3显示值稳定性测定4.10.15. 3. 1OO4基本误基测定4. 10.25. 3.2OO5转换点附加误差试验4. 10.354OO6工作电压范围测试4. 115. 3.2OO7传输距离试验4. 125.5OO8工作稳定性测定4. 135.6O