JJG 1138-2017 煤矿用非色散红外甲烷传感器-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G1 1 3 82 0 1 7煤矿用非色散红外甲烷传感器N o n-d i s p e r s i v e I n f r a r e dM e t h a n eT r a n s m i t t e r s f o rC o a lM i n e 2 0 1 7-0 2-2 8发布2 0 1 7-0 5-2 8实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局煤矿用非色散红外甲烷传感器检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fN o n-d i s p e r s i v eI n f r a r e dM e t h a n eT r a n s m i t t e r s f o rC o a lM i n eJ J G1 1 3 82 0 1 7 归 口 单 位:全国环境化学计量技术委员会 主要起草单位:国家矿山安全计量站淮南市质量技术监督局中煤科工集团重庆研究院有限公司 参加起草单位:国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心淮南市计量测试检定所 本规程委托全国环境化学计量技术委员会负责解释J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局本规程主要起草人:曹利波(国家矿山安全计量站)夏德芬(淮南市质量技术监督局)朱正宪(中煤科工集团重庆研究院有限公司)参加起草人:张安然(国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中心)卫文慧(国家矿山安全计量站)孙世岭(中煤科工集团重庆研究院有限公司)贾永康(淮南市计量测试检定所)J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 概述(1)3 计量性能要求(1)3.1 示值误差(1)3.2 重复性(1)3.3 响应时间(1)3.4 漂移(1)3.5 信号传输误差(2)4 通用技术要求(2)4.1 外观与结构(2)4.2 标志与标识(2)4.3 通电检查(2)4.4 报警功能及报警动作值检查(2)4.5 绝缘电阻(2)5 计量器具控制(2)5.1 检定条件(2)5.2 检定项目(3)5.3 检定方法(4)5.4 检定结果的处理(7)5.5 检定周期(7)附录A 仿真电路技术要求(8)附录B 煤矿用非色散红外甲烷传感器计量检定原始记录表(9)附录C 检定证书/检定结果通知书内页格式(1 1)J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局引 言本规程是依据J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示的规定而制定的。本规程的主要技术指标参考了AQ6 2 1 12 0 0 8 煤矿用非色散红外甲烷传感器。本规程为首次发布。J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局煤矿用非色散红外甲烷传感器检定规程1 范围本规程适用于非色散红外光谱吸收原理的煤矿用甲烷传感器(以下简称传感器)的首次检定、后续检定和使用中检查。2 概述传感器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。传感器主要由检测单元(气室、红外光源、红外敏感元件等)、信号处理单元和显示单元等组成,通过红外吸收原理将甲烷气体浓度转换为电信号,然后经信号处理单元处理,显示甲烷浓度值并进行远距离传输。传感器采样方式主要为扩散式。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01 0%;B类:用于环境监测,测量范围:摩尔分数01 0 0%;C类:用于瓦斯抽放管道监测,测量范围:摩尔分数01 0 0%。3 计量性能要求3.1 示值误差传感器的示值误差应符合表1的规定。表1 传感器的示值误差限值测量范围最大允许误差A类B类C类0 x1%绝对误差:0.0 6%绝对误差:0.0 6%绝对误差:0.0 7%1%x1 0%相对误差:6%相对误差:6%相对误差:7%1 0%x1 0 0%相对误差:6%相对误差:7%注:x为甲烷的摩尔分数。3.2 重复性重复性不大于1%。3.3 响应时间A、B类传感器的响应时间不大于2 5s;C类传感器的响应时间不大于5 0s。3.4 漂移传感器的漂移包括零点漂移和量程漂移,应符合表2的规定。1J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局表2 传感器的漂移限值漂移A类B类C类零点漂移摩尔分数:0.0 4%摩尔分数:0.0 4%摩尔分数:0.0 4%量程漂移2%3%3%3.5 信号传输误差信号传输误差不大于1%。4 通用技术要求4.1 外观与结构4.1.1 传感器不应有影响其正常工作的外观损伤。新制造传感器的表面应光洁平整,漆色镀层均匀,无剥落锈蚀现象,各部件接合处应平整。4.1.2 传感器连接可靠,各机械调节部件应能正常工作,各紧固件应无松动。4.1.3 传感器的标定罩、遥控发送器等附件应齐全,并附有使用说明书。4.2 标志与标识传感器名称、型号、测量范围、制造厂名称、编号、出厂日期、防爆标志及编号、煤矿安全标志及编号等应齐全、清楚。4.3 通电检查4.3.1 传感器各按键应能正常操作和控制,显示清晰、完整。4.3.2 传感器应具有遥控调校功能且能正常调节。4.4 报警功能及报警动作值检查4.4.1 传感器的声光报警应正常。4.4.2 传感器的报警声级强度应不小于8 0d B(A)。4.4.3 传感器的报警光信号应能在黑暗环境2 0m处清晰可见。4.5 绝缘电阻传感器电源正极、负极、信号输出端与外壳之间绝缘电阻应不小于5 0M。5 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检查。5.1 检定条件5.1.1 检定环境条件5.1.1.1 环境温度:(1 53 5);5.1.1.2 相对湿度:不大于8 5%;5.1.1.3 大气压力:(8 61 0 6)k P a;5.1.1.4 应无影响传感器正常工作的气体和电磁场干扰;5.1.1.5 应配备必要的防爆和通风设施。5.1.2 检定用设备5.1.2.1 气体标准物质2J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局采用由国家计量行政部门批准的,并具有相应标准物质“制造计量器具许可证”的单位提供的氮气中甲烷气体标准物质,其相对扩展不确定度应不大于2%(k=2)。5.1.2.2 零点气体氮气(纯度9 9.9 9%)。5.1.2.3 流量计流量范围为(6 06 0 0)m L/m i n,准确度级别不低于4.0级。5.1.2.4 直流电流表电流范围不小于5 0 0mA,准确度级别不低于0.5级。5.1.2.5 频率计频率范围不小于30 0 0H z,准确度级别不低于2.5级。5.1.2.6 声级计测量范围为(3 01 3 0)d B(A),分辨力不低于0.1d B。5.1.2.7 钢直尺测量范围为(010 0 0)mm,分辨力不低于1mm。5.1.2.8 电子秒表分辨力不低于0.0 1s。5.1.2.9 绝缘电阻表输出电压5 0 0V,准确度级别不低于1 0.0级。5.1.2.1 0 直流稳压电源最高输出电压不低于3 0V;最大输出电流不低于3A。5.1.2.1 1 仿真电路(2k m)仿真电路技术要求见附录A。5.2 检定项目检定项目如表3所示。表3 检定项目一览表序号检定项目首次检定后续检定使用中检查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信号传输误差+-3J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局表3(续)序号检定项目首次检定后续检定使用中检查9报警功能及报警动作值检查功能检查+声级强度+-光信号+-1 0绝缘电阻+-注:1.“+”为需要检定项目;“-”为不需要检定项目。2.经安装及维修后对传感器计量性能有较大影响的,其后续检定应按首次检定要求进行。5.3 检定方法5.3.1 外观与结构用目察、手感方式。5.3.2 标志与标识用目察方式。5.3.3 通电检查用目察、手感方式。5.3.4 传感器的调整按照传感器使用说明书的要求对传感器进行预热以及零点和示值的调整。如使用说明书无明确规定的,一般按照以下方法进行传感器的调整。按照图1连接各检定用 设 备。首 先,对 传 感 器进 行 不 少 于1 5 m i n的 预 热,然 后 按 照(2 0 01 0)m L/m i n的通气流量,通入零点气体调整传感器零点,稳定后,A类传感器按照(2 0 01 0)m L/m i n的通气流量,通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质,B、C类传感器按照(2 0 01 0)m L/m i n的通气流量,依次通入摩尔分数约为2%、传感器量程8 5%的甲烷气体标准物质进行示值调整。分别调整3次,在此后的检定过程中不得再次调整。图1 传感器检定示意图4J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局5.3.5 示值误差传感器稳定后,按规定流量,A类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质各3m i n;B类传感器通入摩尔分数约为0.5%、3.5%、9.0%、3 5%、8 5%的甲 烷 气 体 标 准 物 质 各3 m i n;C类 传 感 器 通 入 摩 尔 分 数 约 为0.5%、3.5%、9.0%、3 5%、8 5%的气体标准物质各3m i n,读取传感器的稳定显示值,重复3次,取其算术平均值为其示值。按式(1)、式(2)计算传感器的示值误差。x=x-x0(1)=x-x0 x01 0 0%(2)式中:x 示值的绝对误差,摩尔分数;示值的相对误差;x 三次示值的算术平均值,摩尔分数;x0 通入的甲烷气体标准物质浓度值,摩尔分数。5.3.6 重复性传感器稳定后,按规定流量,A类传感器通入摩尔分数约为3.5%的甲烷气体标准物质;B类传感器通入摩尔分数约为3 5%的甲烷气体标准物质;C类传感器通入摩尔分数约为3 5%的甲烷气体标准物质,读数稳定后,记录传感器显示值xi,撤去甲烷气体标准物质。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来表示,并按式(3)进行计算。sr=1x6i=1(xi-x)251 0 0%(3)式中:sr 单次测量的相对标准偏差;x 6次示值的算术平均值,摩尔分数;xi 传感器第i次的示值,摩尔分数。5.3.7 响应时间A类传感器零点稳定后,按规定流量,通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质,读数稳定后,撤去甲烷气体标准物质;通入零点气体至示值稳定,再通入摩尔分数约为2%的甲烷气体标准物质,同时用秒表记录从通入甲烷气体标准物质瞬时起到传感器显示以上稳定示值9 0%的时间。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。B、C类传感器零点稳定后,按规定流量,通入摩尔分数约为2 0%的甲烷气体标准物质,按照A类传感器响应时间的检定方法进行响应时间的检定。5.3.8 漂移传感器的漂移包括零点漂移和量程漂移。通入零点气体,记录传感器稳定示值xZ 0,然后通入摩尔分数约为传感器量程8 5%5J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局的甲烷气体标准物质,记录稳定示值xS 0。连续运行4h,每间隔1h重复上述步骤一次,同时记录稳定示值xZi和xSi(i=1,2,3,4)。按式(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。Zi=xZi-xZ 0(4)按式(5)计算量程漂移,取绝对值最大的S i为传感器的量程漂移S。Si=(xSi-xZi)-(xS 0-xZ 0)R(5)式中:R 传感器的满量程,摩尔分数。5.3.9 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2k m仿真电路(技术要求见附录A),在仿真电路末端接上对应的信号测试设备,按规定流量,A类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%的甲烷气体标准物质;B类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%、3 5%、8 5%的甲烷气体标准物质;C类传感器通入摩尔分数约为3.5%、9.0%、3 5%、8 5%的甲烷气体标准物质,待读数稳定后,记录传感器的示值xi。同时测量并读取对应浓度输出的电信号值Pi,每点重复测量3次,计算出各点的显示值算术平均值x和输出信号的算术平均值P,按式(6)将输出信号的算术平均值P换算为甲烷浓度值G。G=Gm-G0Pm-P0 (P-P0)(6)式中:Gm 输出电信号上限对应的甲烷浓度值,摩尔分数;G0 输出电信号下限对应的甲烷浓度值,摩尔分数;Pm 输出电信号上限标称值,H z;P0 输出电信号下限标称值,H z;P 各点的输出信号的算术平均值,H z;G 各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值,摩尔分数。再按式(7)计算传感器各点的信号传输误差。取最大的x为其信号传输误差。x=G-xx1 0 0%(7)式中:x 各点的信号传输误差;G 各点的输出信号的算术平均值P换算的甲烷浓度值,摩尔分数;x 各点的显示值算术平均值,摩尔分数。5.3.1 0 报警功能及报警动作值检查5.3.1 0.1 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6J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局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。5.3.1 0.2 报警声级强度用声级计测量,环境噪音应不大于5 0d B(A)。将声级计置于传感器的报警声响器轴心正前方1m处,重复测量3次,取其算术平均值为其报警声级强度。5.3.1 0.3 在黑暗环境中距传感器2 0m处观察传感器的报警光信号。5.3.1 1 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。5.4 检定结果的处理按本规程的规定和要求检定合格的传感器,发给检定证书;检定不合格的传感器,发给检定结果通知书,并注明不合格项目。5.5 检定周期传感器的检定周期一般不超过1年。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。7J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录A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2k m传输距离;b)仿 真 电 路 参 数 按R=1 2.8/k m单 芯、L=0.8 mH/k m单 芯、C=0.0 6F/k m计算;c)用平衡均匀电路,每千米网络应符合图A.1规定,其中R为每千米环路电阻的1/4,L为每千米电感量的1/4,C为每千米分布电容量;d)每一段模拟网络的长度应不大于1k m,且不大于所传输信号最短波长的1/1 6;e)仿真电路可根据需要由相等的两部分组成在一起。图A.18J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录B煤矿用非色散红外甲烷传感器计量检定原始记录表共2页第1页送检单位制造厂测量范围型号名称出厂编号检定环境温度检定环境湿度检定使用的计量标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至序号检定项目检定结果单项结论1外观与结构2标志与标识3通电检查4示值误差气体标准物质浓度值显示值123平均值示值误差5重复性气体标准物质浓度值显示值123456重复性6响应时间气体标准物质浓度值测量值123平均值9J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局表(续)共2页第2页序号检定项目检定结果单项结论7漂移气体标准物质浓度值0h1h2h3h4h零点漂移Z=量程漂移S=8信号传输误差气体标准物质浓度值测量值 123平均值输出信号平均值换算甲烷浓度值各点信号传输误差传感器信号传输误差显示值 输出信号值显示值 输出信号值显示值 输出信号值显示值 输出信号值9报警功能及报警动作值检查报警动作值123平均值功能检查报警声级强度d B(A)123平均值报警光信号1 0绝缘电阻M正极-外壳负极-外壳信号输出端-外壳最小值检定结论:合格 不合格 检定日期:年 月 日检定员:核验员:01J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录C检定证书/检定结果通知书内页格式C.1 检定证书/检定结果通知书第2页证书编号:检定机构授权说明:检定环境条件及地点:温度地点相对湿度%其他检定使用的计量(基)标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至检定使用的标准器名称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至第页共页11J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局C.2 检定证书第3页证书编号:-检定结果检定项目技术要求检定结果结果判定外观与结构标志与标识通电检查示值误差 气体标准物质浓度值平均值示值误差重复性响应时间漂移零点漂移Z=量程漂移S=信号传输误差1%报警功能及报警动作值检查 报警动作值:声光报警应正常报警声级强度8 0d B(A)报警光信号能在黑暗环境2 0m处清晰可见绝缘电阻5 0M以下空白第页共页21J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局C.3 检定结果通知书第3页证书编号:-检定结果检定项目技术要求检定结果结果判定外观与结构标志与标识通电检查示值误差 气体标准物质浓度值平均值示值误差 重复性响应时间漂移零点漂移Z=量程漂移S=信号传输误差1%报警功能及报警动作值检查 报警动作值:声光报警应正常报警声级强度8 0d B(A)报警光信号能在黑暗环境2 0m处清晰可见绝缘电阻5 0M注:检定结果不合格项为:以下空白第页共页J J G1 1 3 82 0 1 7市场监管总局市场监管总局