ICS DB1304 邯 郸 市 地 方 标 准 DB 1304/ T333—2020 煤矿用激光甲烷传感器检测方法 2020 - 06 - 10 发布 邯郸市市场监督管理局 2020 - 07 - 01 实施 发 布 DB1304/ T333—2020 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》、JJG1138-2007《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。 I DB1304/ T333—2020 煤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 0～40%及以上（不含 0～100%）； B 类：用于环境监测，测量范围摩尔分数 0～100%； C 类：用于瓦斯抽放管道监测，测量范围摩尔分数 0～100%。 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。 1 DB1304/ T333—2020 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 0＜X≤1 绝 对 误 差 ： 绝对误差：±0.06% 绝对误差：±0.07% 1＜X≤40 及以上 相对误差：±6% 相对误差：±6% 相对误差：±7% 40＜X≤100 —— 相对误差：±6% 相对误差：±7% 注： X 为甲烷的摩尔分数 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：± 示例：摩 尔 分 数 ： ± 示例：摩 尔 分 数 ： ± 0.04%CH4 示例：量程漂移 0.04%CH4 示例：±2.0% CH4 0.04%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(0≤X＜5) %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(25＜X≤35) %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 2 传感器使用单芯截面积为 1.5mm 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 2 DB1304/ T333—2020 5.1.1 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 50MΩ。 6 计量器具检测 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：（15～35）℃。 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） 0～40 及以上 0～100% 示值误差 0.50；1.00；3.50；20.0； 0.50；1.00；3.50；20.0；50.0； 32.0 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。 3 DB1304/ T333—2020 6.1.2.3 流量计 流量范围为(60～600)mL/min；准确度等级不低于 4.0 级。 6.1.2.4 频率计 频率范围(0～1000)kHz；准确度级别不低于 2.5 级。 6.1.2.5 声级计 测量范围为(30～130)dB(A)；分辨力：不低于 0.1dB。 6.1.2.6 钢卷尺 测量范围为(0～30)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（0～500）MΩ。 6.1.2.9 直流稳压电源 输出电压(0～30)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(0～500)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 Ω/km；分布电容：0.06 μF/km；分布电感：0.8 mH/km。详情见附录 A 6.2 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 4 DB1304/ T333—2020 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 5.3 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。 x  x  x0  ………………………………………..…………………….（1） x  x0 x0 ……………………………………………………………………..（2） 式中： x ——示值的绝对误差，%CH ； 4 δ ——示值的相对误差，%； x ——三次示值的算术平均值，%CH ； 4 x 0 ——通入的气体标准物质