煤矿用电化学式氧气传感器技术条件.doc

MT中华人民共和国煤炭行业标准 MT447-201 代替MT447-1995 煤矿用电化学式氧气传感器技术条件 Technical Conditions of Electrochemical Oxygen Sensor in Coal Mine（征求意见稿） 201-发布 201-实施 国家安全生产监督管理总局 发布国家安全生产监督管理总局 发布201x-xx-xx实施201x-xx-xx发布煤矿用电化学式氧气传感器ICS 备案号：-I目 次目 次I前 言II1范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 型号命名和防爆类型25 技术要求26 试验方法47 检验规则98 标志、包装、运输、贮存10 MT447-2012前 言煤矿用电化学式氧气传感器主要用于煤矿井下氧气浓度监测的仪器。MT4471995煤矿用电化学式氧气传感器对于规范此类仪器的设计、生产、检验起到了积极的作用。但是随着相关技术的进步与发展，标准中的部分条款已经不能满足要求，部分技术指标和实验方法也需要修正和补充。本标准替代MT4471995煤矿用电化学式氧气传感器。本标准由中国煤炭工业协会提出。本标准由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本标准由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会解释。本标准主要起草单位：中煤科工集团重庆研究院。本标准主要起草人：林雪峰 李柏均 刘 胜 邱 飞 刘 虎 周燕 杨娟 岳建平 常宇李朝辉 牟景珊 11煤矿用电化学式氧气传感器技术条件1范围本标准规定了煤矿用电化学式氧气传感器的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于煤矿用电化学式氧气传感器（以下简称传感器）。2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，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。凡是不注日期的引用文件，其最新版本均适用于本部分。GB 191-2008 包装储运图示标志GB/T 2423.1-2008 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 2423.2-2008 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 -2008 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 -2008 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ea：冲击试验方法GB/T 2423.8 -1995 电工电子产品基本环境试验规程 第2部分：试验方法 试验Ed：自由跌落GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc和导则：振动(正弦) GB/T 10111-2008 利用随机数骰子进行随机抽样的方法GB 3836.1-2010 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求GB 3836.2-2010 爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB 3836.4-2010 爆炸性环境 第4部分：由本质安全型 “i”保护的设备GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）GB 9969-2008 工业产品使用说明书 总则GB/T 15464-1995 仪器仪表包装通用技术条件AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识MT/T 154.10-1996 煤矿用安全仪表产品型号编制方法和管理办法MT/T 408-1995 煤矿用直流稳压电源MT 210-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法JJG 365-2008 电化学氧测定仪检定规程3 术语和定义3.1 显示值display value传感器显示的测量数值。3.2 标准气样 standard gas为满足传感器准确度所选择的校准样气，该气样为氮气中氧气的体积百分比含量。3.3 零点 zero point传感器在通入纯氮气时的显示数值。3.4 标定点 calibration point传感器为满足测量准确度所选择的特定校准点。3.5报警点 alarm point传感器依据使用要求所预先设置的报警启动值。3.6 基本误差 basic error在正常试验条件下确定的传感器测量误差。3.7 稳定性 stability在规定的工作条件和时间内，传感器在固定测量点误差保持在规定范围内。3.8 响应时间 response time氧气浓度发生阶跃变化时，传感器输出达到给定氧气浓度的90%的时间。4 型号命名和防爆类型4.1 型号命名按MT/T 154.10-1996 的规定命名，应采用以下方式进行：G Y H xx 主要参数（测量范围）电化学（工作原理）测量氧气浓度（第二特征代号）传感器（第一特征代号）4.2 防爆类型应符合GB 3836.1-2010 的规定。5 技术要求5.1 一般要求5.1.1 传感器应符合本标准要求，并按经规定的程序和国家授权的检验部门审批的图样和技术文件制造。5.1.2 传感器采用的防爆结构和参数，应符合GB 3836.1-2010、GB 3836.2-2010 和GB 3836.4-2010 的有关规定。5.1.3 与传感器关联、配接和配套的设备必须是满足GB 3836.1-2010、GB 3836.2-2010 和GB 3836.4-2010规定的防爆产品，并经防爆检验机构联机检验合格后方可接入，同时还必须具有有效期内的矿用安全标志证书。5.2工作条件 1）环境温度：0+40；2）相对湿度：98% ；3）大气压：80kPa110kPa；4）风速：0m/s8m/s。5.3 贮存温度：-10 +60 。5.4传感器外观及结构要求5.4.1传感器显示窗应透光良好，数码、符号均应清晰，完好。5.4.2传感器表面、镀层或涂层不应有气泡、裂痕、明显的剥落和斑痕。5.4.3传感器外壳接插件应安装牢固，无松动现象。5.4.4传感器的电子元器件应清洁、无腐蚀，印制电路板和接线装置应安装牢固，印制电路板上的焊点应牢固，无虚焊、假焊，印制电路板应至少涂覆两次三防（防腐、防霉、防潮）漆。5.5主要技术指标5.5.1测量范围传感器基本测量范围宜在：025% （氧气体积百分比浓度），可以根据需要扩展。5.5.2 基本误差在测量范围内，传感器基本测量误差：2%(F.S)。5.5.3 电压适应范围传感器工作电压范围12V24V DC，并明确工作时传感器的最大电流，在其电压范围内传感器应能正常工作，基本误差满足5.5.2的要求。5.5.4 输出信号制式1）频率型：200Hz1000Hz（脉冲宽度0.3ms）；2）电流型：DC 1mA5mA （负载电阻0500），DC 4mA20mA （负载电阻0350）。3）数字信号型：传输速率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps等可选。5.5.5 传输距离传感器与关联设备间使用单芯截面积为1.5mm2铜芯线连接时，传输距离不小于2km。5.5.6 声光报警1）报警误差：在测量范围内任意设置报警值，报警显示值与设定值的差值不应超过0.5% O2 ；2）声报警强度：1m处不小于80dB；3）光报警强度：黑暗环境20m处可见。5.5.7 响应时间吸入式、正压输送式仪器响应时间不大于30s；扩散式仪器不大于60s。5.6工作稳定性传感器应进行稳定性试验，通电时间不少于7d，其基本误差应不超过5.5.2的要求。5.7 绝缘电阻传感器本安电路与外壳之间，常态下其绝缘电阻应不小于50M；交变湿热试验后，应不小于1.5M。5.8介电强度传感器本安电路与外壳之间应能承受历时1min的交流500V、50Hz、历时1min的正弦工频耐压试验，试验期间其泄漏电流不大于5mA，且无击穿和闪络现象。5.9 环境适应能力5.9.1 交变湿热传感器经交变湿热试验后，其性能应符合5.5.2的要求，接线端子与外壳之间的绝缘电阻应不低于1.5M,经过500V、50Hz、历时1min的介电强度试验，不出现击穿和飞弧现象。5.9.2 传感器经工作温度、贮存温度、振动、冲击、运输、跌落试验后，其性能应符合本标准5.5.2的要求。5.10 传感器在8m/s风速条件下其显示值的漂移量不大于0.5% O2。5.11 防爆要求5.11.1 传感器采用的防爆结构，应符合GB3836.1-2010的规定。5.11.2 传感器中与本质安全性能有关的元件，应符合GB3836.4-2010中7的规定，在常温和故障状态下，不得在超过元件安装条件和温度范围规定的最大电流、电压和功率额定值的三分之二的情况下工作。5.11.3 传感器外壳防护性能应符合GB 4208-2008中防护等级IP54的规定。5.11.4 传感器采用塑料外壳时，外壳表面绝缘电阻应不超过1G，外壳阻燃性能应符合GB3836.1-2010中7.5的规定。5.11.5 传感器电路应能通过GB3836.4-2010中第10.110.4规定的火花试验。传感器与关联设备通过不低于2km电缆（单芯截面积为1.5mm2铜线）连接后，应能通过GB3836.4-2010第10.110.4规定的火花点燃试验。5.11.6传感器在正常和故障状态下，其最高表面温度不高于150。5.11.7传感器外壳结构、电气间隙、爬电距离符合GB3836.4-2010中第6章的规定。5.11.8 传感器的本安参数应在产品标准中进行明确规定，主要包括：a) 最高输入电压UI；b) 最大输入电流II；c) 最大内部电感LI；d) 最大内部电容CI。6 试验方法6.1 环境条件a) 环境温度：1535；b) 相对湿度: 45%75%；c) 大气压力: 80 kPa110 kPa；6.2 试验用标气和试验用主要仪器6.2.1试验用气样试验用标准气样不确定度应不超过1%，无氧气体为工业纯氮气，纯度应达到99.9%，各项试验用气样应符合表1要求。表1 试验气样的选择试验项目所需气样及取值范围，%O2基本误差试验10%，15%，20%，25%响应时间试验纯氮气，20%报警误差试验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%6.2.2试验用主要仪器6.2.2.1气体流量气体流量控制需要2只流量计，流量计准确度级别不低于4级，测量范围：(0500) mL/min。6.2.2.2秒表分度值不大于0.1s。6.2.2.3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。6.2.2.4频率计频率范围（01000）kHz，稳定度：110-6。6.2.2.5直流稳压电源输出电压：（030）V，输出电流：2A。6.2.2.6绝缘电阻表绝缘电阻表要求：500V，10级6.2.2.7绝缘强度测试仪绝缘强度测试仪要求：1.5kV。6.2.2.8标气钢瓶附件与检定用气体钢瓶配套的减压阀和压力表。6.3外观检验用目测的方法观察传感器外观，并应符合本标准第5.4条要求。6.4基本性能试验6.4.1检定气路示意图图1 检定气路示意图1氮中氧标准气体；2零点气体；3,4压力表；5,6调节阀；7流量控制器； 8隔气帽； 9氧电极； 10氧测定仪6.4.2流量控制器示意图流量控制器参照图2所示。图2流量控制器示意图6.4.3基本误差试验传感器在试验环境中通电预热后方可进行试验。通入到被检仪器的流量控制在300mL/min，流量波动小于20 mL/min。测量误差试验是采用与氧标气对照比较的方法进行。检查点为10% 02、15% 02、20% 02三个点。试验前应标定传感器。采用纯氮气体（99.9%N2）标定传感器的零点值，用25%的氧标气标定传感器的量程，反复标定无误后进行误差试验。试验中不得调校传感器。试验时，按标定时的流量向传感器通以不同浓度的氧标气，每一种浓度的氧标气持续通气时间1 min，读取测量值（显示值和输出信号值），同时用数字频率计监测输出频率，用万用表测试输出电流，重复试验4次，取后3次的算术平均值计算测量误差。测量误差应符合本标准第5.5.2条的要求。 （1）式中：传感器示值平均值，i为检定点序号； 标准气体氧气含量； 测量范围； 基本误差。6.4.4 工作电源适应性与工作电流测试传感器接上稳压电源，将稳压电源的输出分别调至传感器规定的最高与最低工作电压，通入氧气浓度为20%标气，测试传感器的基本误差，并测试相应的工作电流，基本误差应符合5.5.2的要求，工作电流应小于传感器标称电流值。6.4.5响应时间试验传感器在试验环境中通电预热后方可进行试验；传感器先通入20% 02氧标准气样，通气时间1 min。记录传感器显示值。然后通入纯氮气体（99.9%N2）,待显示值稳定后，再通入20% 02氧标准气，读出显示值达到90%稳定值的时间。重复4次，取后3次的取其平均值。其值应符合第5.5.7条的要求。6.4.6 报警性能1）在测量范围内任意设置报警值，待传感器显示值稳定后，缓慢通入略小于或大于设定的报警氧气浓度值的气样，记录出现声光报警瞬间传感器的显示值，警报设定值与显示值的差不大于0.5% O2。2）报警状态，在环境噪声不大于40dB时测量其1m处的声报警强度三次并计算平均值，应不小于80dB。3）报警状态，光报警强度应在黑暗环境20m处可见。6.4.7 传输距离试验正常工作下，利用模拟负载检查信号传输距离，单芯截面积为1.5mm2铜芯信号电缆(电缆参数为：分布电容：0.06F/km；分布电感：0.8mH/km；直流电阻：12.8/km)传输电缆仿真线，其每公里网络等效图应符合图1的规定，其中R=6.4，L=0.2mH，C=0.06F。按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。 图1 每公里仿真线网络等效图6.5 工作稳定性试验传感器进行工作稳定性试验，通电时间不少于7d，结束后，每隔12h，按照第6.4.3条的方法，进行20.0% O2气样的测试。6.6绝缘电阻试验按MT210-90中第7章规定的方法进行。6.7介电强度试验按GB3836.4-2010第10.3条有关规定的方法进行。6.8 环境适应性试验6.8.1 交变湿热试验按GB 2423.4-2008中的实验Db规定的方法进行。温度为（402），相对湿度93%3%条件下，持续时间为12d。传感器非包装，不通电，不进行中间检测。实验后，在第5.2条规定的条件下保持2h，进行耐压性能、绝缘电阻试验，按照第6.4.3条的方法测定基本误差。6.8.2工作低温试验按GB/T 2423.1-2008中实验Ab方法进行。在温度为（03）条件下，传感器通电，稳定2h后。按照第6.4.3条的方法测量基本误差。以后每隔1h测量基本误差1次，共3次。取其算术平均值作为测量值。6.8.3工作高温试验按GB/T 2423.2-2008中试验Bb方法进行。在（402）条件下，传感器通电，稳定2h后，按照第6.4.3条的方法测量基本误差。以后每隔1h测量基本误差1次，共3次。取其算术平均值作为测量值。6.8.4贮存低温试验按GB/T 2423.1-2008中实验Ab方法进行。在温度为（-53）条件下，持续时间为16h。传感器非包装，不通电，不进行中间检测。实验后，恢复到在6.1条规定的条件下保持4h，再按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。6.8.5 贮存高温试验按GB/T 2423.2-2008中试验Bb方法进行。在温度为（+452）条件下，持续时间为16h。传感器非包装，不通电，不进行中间检测。实验后，恢复到在6.1条规定的条件下保持4h，再按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。6.8.6 振动试验按GB/T 2423.10-2008中试验Fc方法进行。严酷等级：扫描频率范围10Hz 150Hz，加速度：50m/s2。振动次数为5次。传感器不包装，不通电，不进行中间检测。试验完毕后，先进行外观检查，然后按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。6.8.7 冲击试验按GB/T 2423.5-2008中试验Ea方法进行，严酷等级：峰值加速度为500m/s2；脉冲持续时间：（111）ms。3个轴线每个方向连续冲击3次（共18次），传感器不包装，不通电，不进行中间检测。试验完毕后，先进行外观检查，然后按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。6.8.8运输试验按MT 210-90第27章的规定进行，试验完后，按照第6.4.3条的方法测试其基本误差、并检查外观。6.8.9 跌落试验按GB/T 2423.8-1995中试验Ed方法进行。严酷等级：跌落高度为0.5m，以正常使用方向自由落向平滑、坚硬的混凝土面上共2次。传感器不包装，不通电，不进行中间检测。试验完毕后，先进行外观检查，然后按照第6.4.3条的方法测试其基本误差。6.8.10 风速影响试验将传感器悬挂于测试风筒中，在风速为零时传感器的显示值作为基准点。然后将风速调整为8m/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。固定在此位置，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。6.9防爆性能试验6.9.1传感器的防爆性能试验按GB3836.1-2010、GB3836.4-2010规定的方法进行，由国家授权的防爆检验机构进行。6.9.2 与本质安全性能有关的元件检查按GB3836.4-2010中7规定的方法进行。6.9.3 外壳防护性能试验按照GB4208-2008中规定的方法进行。6.9.4 塑料外壳表面绝缘电阻试验按GB3836.1-2010中26.13规定的方法进行。6.9.5 塑料外壳的阻燃性能试验按GB3836.1-2010中附录C规定的方法进行。6.9.6传感器火花点燃试验，按GB 3836.4-2010中10.110.4条的规定的方法进行。6.9.7最高表面温度按GB 3836.4-2010中第10.5条的规定的方法进行。6.9.8 电气间隙和爬电距离的测量用游标卡尺进行测量。7 检验规则检验分为出厂检验和型式检验，检验项目见表2。71 出厂检验7.1.1 传感器应经制造厂质量检验部门逐台检验，检验合格并附有合格证书方可出厂。7.1.2 传感器出厂检验项目按表2进行。7.2 型式检验7.2.2有下列情况之一时，应进行型式检验:a）新产品或老产品转厂生产时；b）正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；c）产品停产2年以上再恢复生产时；d）正常生产的产品每5年进行1次型式检验；e）出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；f）国家相关机构提出要求时。7.2.3型式检验应由国家授权的质量监督检验机构负责进行。7.2.4型式检验项目按表2进行。7.2.5抽样从出厂检验合格的传感器中按GB/T 10111-2008规定的方法进行。抽样基数不少于10台，抽样数量不少于3台。表2 检验项目序号检 验 项 目要求试验方法出 厂 检 验型 式 检 验1外观及结