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(AQ6202-AQ6206）浓缩精华版（安全仪器监测工比武考试专用）第一部分AQ 6202-2006 煤矿甲烷检测用载体催化元件术语和定义3.1 载体催化元件 carrier catalytic element 在铂丝上涂有载体并浸有催化剂，用来检测煤矿空气中甲烷浓度的敏感元件。甲烷气体检测的原理 瓦斯是煤矿井下以甲烷（CH4）为主的混合性气体的总称，有时简称为甲烷。甲烷是一种无色、无臭、无味、无毒气体，对空气比重为0.558。甲烷是一种可燃性气体，当甲烷在空气中含量为5%16%时，具有爆炸危险性；含量为9.5%时，爆炸力最强；当含量高于16%时，没有爆炸性，但可以燃烧，为淡蓝色火焰，甲烷本身虽然无毒，但空气中甲烷浓度过高时，相对降低了空气的含氧量，对人有窒息作用。因此，煤矿安全规程中对井下工作面或巷道中甲烷含量有明确规定，经常检测矿井瓦斯（甲烷）浓度，防止瓦斯爆炸，对保证煤矿安全生产具有重要意义。 煤矿常用的甲烷检测仪器，按检测原理分类有：光学式、催化燃烧式、热导式、气敏半导体式等等。 (1）载体催化元件的结构载体催化元件由一个带催化剂的敏感元件(俗称黑元件)和一个不带催化剂的补偿元件(俗称白元件)构成，两者结构和尺寸相同(图1)。 载体催化元件最里层用0.020. 05 mm的高性能铂丝绕制的螺旋圈，外面是由AL203和催化剂组成的催化外壳。铂丝螺旋圈完成加热，承附载体和感测温度变化等功能； AL203载体有定型、传热和载附催化剂等功能；催化剂由氯化钯外加稳定剂钍配制而成，有降低起燃温度、提高稳定性等功能。将图1所示的载体元件点焊到类似晶体管座的元件架上成为一个完整的元件(图2)。把两个阻值相近的黑白元件选配在一起(称为配对)。装上元件帽成对地封装在粉末冶金气室中经过灌封处理就成为实用的甲烷传感头。3.4 零点 zero point在新鲜空气中，元件工作在规定工作电压或规定工作电流时电桥的输出值。3.5 零点漂移 zero drift元件在新鲜空气或甲烷空气混合物中工作时，其零点的变化。3.6 灵敏度 sensitivity元件工作在规定工作电压或规定工作电流时和某一浓度甲烷气体起反应时，电桥的输出值与甲烷气体浓度之比。 3.7 灵敏度漂移 sensitivity drift元件在新鲜空气或甲烷空气混合物中工作时，其灵敏度的变化。3.8 寿命 life-span元件在某一浓度甲烷气体中工作时，其灵敏度下降到初始值某一百分率的时间。3.10 响应时间 T90 response time甲烷浓度发生阶跃变化时，电桥输出达到稳定值的90的时间。 4.1 元件按工作方式分为：a) 连续式元件：能长期连续正常工作的元件。b) 间断式元件：以10 h为周期能连续正常工作的元件。【说明】间断式元件的工作时间由8h改为10h，是为满足煤矿现场具体需要，确保采用间断式元件的便携式仪器在煤矿井下的使用时间。 连续式元件：一般用0.03mm，电压3v，电流150mA； 间断式元件：一般用0.02mm，电压2v，电流120mA； 0.015mm，电压2.8v，电流75mA 0.02mm，电压2.8v，电流90mA5.2 工作电源 元件应能在稳压源或恒流源的电桥中工作。5.3 灵敏度 应不小于12 mV/1%CH4 。 5.5 响应时间 间断式元件，应不大于6 s； 连续式元件，应不大于15 s。【说明】随着元件制造水平提高，连续式元件响应时间由20s更改为15s 。5.8 灵敏度漂移和零点漂移 5.8.1 连续式元件，连续工作15 d，应符合本标准5.7的规定。 5.8.2 间断式元件，间断工作1510 h，应符合本标准5.7的规定。 【说明】经过 “九五”攻关，元件灵敏度漂移和零点漂移这个技术指标已可以达到21天，而MT 281-94规定元件的灵敏度漂移和零点漂移指标仅为7天；继续使用该指标既不能有效指导元件的生产，也不能满足煤矿安全监控的需要，所以元件的灵敏度漂移和零点漂移由7d改为15d 5.10 抗高浓度甲烷冲击性 元件经抗高浓度甲烷冲击性试验后，灵敏度的变化量应不超过20% 。 5.13 防爆要求 元件防爆性能应符合GB 3836.12000中第13章和附录F以及GB 3836.22000中第15.1、第15.2、附录B11.2的要求。 【说明】新增加的技术要求。工作时，元件微珠表面温度会达到400以上，防爆型式应采用隔爆型，并规定了元件的防爆试验内容，外壳耐压试验、内部点燃的不传爆试验、热试验。 6.1.1 试验装置（如下图） 图1 试验装置线路图R1、R2电桥电阻； C补偿元件； D检测元件； V电压表； K开关；mA电流表； W1调零电位器； W2调压电位器； E电源【说明】随着元件制造工艺的改变，原MT281-94试验装置线路图中的补偿元件匹配电阻已无必要。 6.1.4 试验气体流量的规定 各种试验时的气体流量由企业标准规定，并且所有通气试验的流量应保持一致且应不大于300 ml/min。 【说明】因各生产厂家的气室结构不同，甲烷与元件表面交换的速率、甲烷到达元件表面的时间就不同，所以，各生产厂家通气试验的流量不能规定一致，但同一厂家所有通气试验的流量必须保持一致。 第二部分AQ 6203-2006 煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器前 言 MT 444-1995标准颁布以来，对于指导低浓度甲烷传感器的生产起到了重要作用。但是，随着甲烷载体催化元件性能的提高和传感器技术的进步，本标准部分条款已相对落后，不能满足煤矿安全生产的需要。 如经过 “九五”攻关，低浓度甲烷传感器的工作稳定性已超过21天，而原标准规定稳定性指标仅为7天；又如，煤矿高产高效工作面的走向长度已超过2km，而MT 444-1995规定传感器到分站的最小传输距离仅为1km。因此急需制定新的低浓度甲烷传感器的安全生产行业标准，以提升煤矿安全装备的整体技术水平。 本标准在技术要求上有两个重要的变化，即传感器的工作稳定性应不小于15d和传感器与关联设备的传输距离应不小于2km。同时，依据传感器相关技术水平的进步与发展，对传感器基本误差、响应时间、工作大气压范围等技术指标作出了修订，新增了传感器示值稳定性、遥控调校等要求及试验方法；为提高传感器的安全性能，将绝缘电阻和介电强度试验列为出厂检验项目，完善了防爆要求。术语和定义 3.3 标定点 calibration point传感器为满足测量准确度所选择的校准气样值。技术要求 4.1.2 传感器及与其关联的设备应经通过国家授权的防爆检验机构联检。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书。 【说明】根据国务院安全生产委员会办公室2006年21号文件要求，煤矿监控系统应“配置稳定性为15天以上的传感元件或传感器等关联设备，严禁使用未经国家授权的安全生产检测检验机构进行安全联检的关联设备”。 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：（515）Hz，（2001000）Hz， 脉冲宽度大于0.3 ms； 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。4.8 在甲烷浓度超过测量范围上限时，传感器应具有保护载体催化元件的功能，并应使传感器的显示值和输出信号值均维持在超限状态。 4.9 传感器宜具有遥控调校功能。 【说明】新增加的技术要求。目前传感器主流产品都具有这项功能，将此功能写入标准，一是遥控器由专人保管，避免了非专业人员违章改变报警值、断电值而引发事故。二是解决了调校电位器的易损问题、传感器不易密封等问题，延长了传感器的寿命。 4.10 显示值的稳定性和基本误差4.10.1 显示值稳定性 在0.004.00%CH4范围内，当甲烷浓度保持恒定时，传感器的显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）的变化量应不超过0.04%CH4 。 【说明】新增加的技术要求。避免传感器测量的不确定性，提高测量精度。 4.10.2 传感器的基本误差应符合表1的规定。 表1 传感器的基本误差测量范围（%CH4）基本误差0.001.000.10%CH4 1.003.00 真值的10% 3.004.000.30%CH4 MT 444-1995中传感器基本误差表 %CH4 测量范围 基本误差 0.001.00 0.10 1.002.000.20 2.004.000.30 【说明】在MT 444-1995中传感器基本误差要求为下表，通过对比，可以看出本标准中提高了传感器在（1.003.00）%CH4这一段的基本误差要求。以断电值1.50%CH4为例，原标准允许误差为0.20%CH4，本标准为0.15%CH4，提高了精度要求。 4.11 传感器一般应能在输入电压9 V24 V范围内正常工作，其基本误差应不超过4.10.2的规定。 【说明】新增加的技术要求。主要是为满足AQ62012006中4.4.2.3条“由外部本安电源供电的设备一般应能在9V24V范围内正常工作”的要求。标准中的电压值应是指传感器近端输入电压。 4.12 传感器使用电缆的单芯截面积为1.5 mm2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）应不超过4.10.2的规定。 【说明】修订的技术要求。由于现在传感器功耗降低，与之关联的本安电源带载能力提高；且煤矿现场要求提高传感器与本安电源的传输距离。 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4.10.2的规定。【说明】修订的技术要求。由于载体催化元件的工作稳定性提高，能够满足传感器连续工作15 d的要求；同时，煤矿现场需要高稳定性传感器，以减少调校次数和维护工作量。 4.14 响应时间（） 传感器的响应时间应不大于20 s。 【说明】修订的技术要求。由于载体催化元件响应时间指标提高，传感器响应时间能够由原来的30s提高到20s，满足了煤矿现场快速监测的需要。 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电缆（单芯截面积为1.5 mm2）连接后，应能通过GB 3836.4-2000第10.110.4规定的火花点燃试验。 【说明】新增加的防爆要求。传感器与关联设备间的安全火花联检，在MT 444-1995中未明确要求，关联设备间的安全火花试验是煤矿监控系统中各关联设备能否安全连接的检验手段，未经联检的关联设备在连接使用时可能会产生非安全火花，发生安全隐患。 4.25.9 传感器所采用的载体催化元件应符合“AQ6202-2006 煤矿甲烷检测用载体催化元件”的要求，并具有有效期内的矿用产品安全标志证书。 【说明】载体催化元件是纳入矿用产品安全标志管理范围的，对载体催化元件的选用一定要根据矿用产品安全标志管理办法进行。另一个目的就是强调选用稳定性达到15d的载体催化元件。 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 mm2的电缆，但应在该传感器的关联设备明细中，注明该种电缆的生产厂家及型号）连接，由关联设备提供传感器所需电源。通气测试方法按5.4.4要求进行，记录关联设备的显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）。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。模拟电缆按MT/T 772-1998附录A仿真，电缆模拟参数按R=12.8/km单芯、L=0.8mH/km、C=0.06F/km计算。 【说明】新增加的试验方法。对于传输距离试验可采用两种方法供传感器生产厂家选择，一种采用模拟电缆，另一种采用传感器实际使用的电缆，同时还规定在传感器关联设备表中注明此种电缆的生产厂家。 5.6工作稳定性测定 把校准好的传感器放入图1所示的装置中，连续通入0.5%CH4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%CH40.8%CH4）运行12 h 后，按规定流量依次通入清洁空气和1.5% CH4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，按校准时的流量通入1.5% CH4的标准气样3 min，记录显示值或输出信号值。连续试验15 d，试验期间不得调整传感器。 【说明】修订了的试验方法。首先是将稳定性试验时间修改为15d, 其次是将稳定性试验方法改为通气老化与空气老化间隔进行，既模拟了煤矿现场的实际情况又可充分考察热催化元件的零点与灵敏度漂移。 【说明】本标准中，所有检验项目采用列表方式。与MT 444-1995相比较，增加了遥控调校功能测试、显示值稳定性测定、工作电压范围测试、绝缘电阻检测、介电强度试验、元件本安性能检查、外壳防护性能、表面绝缘电阻测试、外壳阻燃性能测试、火花点燃试验、最高表面温度测试、电气间隙与爬电距离测试等12项，对传感器生产过程检验也提出了要求，提高了产品安全性能和质量。 第三部分AQ 6204-2006 瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器前 言本标准在技术要求上有两个重要变化，即传感器的工作稳定性应不小于15d和传感器与关联设备的传输距离应不小于2km。同时，依据传感器相关技术水平的进步与发展，对传感器基本误差、响应时间、工作大气压范围等技术指标作出了修订，新增了传感器示值稳定性、遥控调校等要求及试验方法；为提高传感器的安全性能，将绝缘电阻和介电强度试验列为出厂检验项目。完善了防爆要求。 技术要求4.9 传感器的测量量程宜分为：4 %CH440 %CH4、4 %CH4100 %CH4 。【说明】修改了传感器的测量量程，在MT/T 721-1997中传感器的测量量程为0 %CH440 %CH4、0 %CH4100 %CH4，根据目前热导元件的实际情况，在低浓度段热导元件误差较大，不能真实反映管道中的甲烷浓度，故取消低浓度段的测量范围。 4.10.1 传感器显示值稳定性在4.00100%CH4范围内，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%CH4。【说明】新增加的技术要求。避免传感器测量的不确定性，提高测量精度。 4.10.2 传感器的基本误差应符合下列规定：传感器量程为4.0040.0%CH4时的基本误差应符合表1的规定 测 量 范 围%CH4基 本 误 差%CH44.0040.0真值的10 %传感器量程为4.00100.0%CH4时的基本误差应符合表2的规定：表2 量程为4.00100.0%CH4时的基本误差 测 量 范 围%CH4基 本 误 差%CH44.0040.00真值的10 %40.00测量上限的10 %【说明】MT/T 721-1997中传感器基本误差的要求为不大于测量值的6%，在传感器生产检验过程中不易达到，故本标准作出修改。 4.13 工作稳定性 传感器连续工作21d的基本误差应不超过4.10.2的规定。 4.15 报警功能4.15.1 具有报警功能的传感器应能在测量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0.5 %CH4 。4.15.2 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。 【说明】新增加的技术要求。管道式高浓度瓦斯传感器主要用于检测瓦斯输气管道中的瓦斯浓度。根据“煤矿安全规程”规定:利用瓦斯时的瓦斯抽放泵站输出管路中瓦斯浓度不小于30CH4，不利用瓦斯，采用干式抽放瓦斯设备的瓦斯抽放泵站输出管路中瓦斯浓度不小于25CH4。在瓦斯抽放过程中，当管路中的瓦斯浓度低于这两个值时，传感器应能发出报警信号。 第四部分AQ 6205-2006 煤矿用电化学式一氧化碳传感器技术要求 4.7 传感器应以10-6单位表示测量值，采用数字显示，分辨率应不低于110-6。 4.8 传感器应具有避免因断电而影响电化学原理敏感元件工作稳定的措施。 【说明】新增加的技术要求。MT 446-1995中对断电保护措施未做明确要求。电化学检测元件在不加保护措施时，在断电后再次上电，需要较长时间才能恢复稳定工作，为了不影响煤矿连续监测，提出此要求。 4.11 基本误差4.11.1 显示值稳定性量程为（0100）10-6的传感器，一氧化碳浓度恒定时，传感器显示值或输出信号值（换算为一氧化碳浓度值）变化量不超过210-6。量程为（0500）10-6及以上的传感器，一氧化碳浓度恒定时，传感器显示值或输出信号值（换算为一氧化碳浓度值）变化量不超过410-6。【说明】新增加的技术要求。避免传感器测量的不确定性，提高测量精度。 4.11.2 传感器的基本误差应符合下列规定。量程为（0100）10-6的传感器测量误差应符合表1的规定：表1 量程为（0100）10-6的基本误差 单位为110-6 测量范围 基本误差绝对误差相对误差0202 2O1004 量程为（0500）10-6的传感器测量误差应符合表2