煤矿井下粉尘采样器校准规范

煤矿井下粉尘采样器校准规范一、校准依据煤矿井下粉尘采样器的校准工作需严格遵循国家及行业相关标准，确保校准过程的规范性和结果的权威性。现行有效的核心标准包括国家标准《GB/T20964-2007粉尘采样器》，该标准规定了粉尘采样器的技术条件、试验方法等通用要求；国家计量检定规程《JJG520-2005粉尘采样器》，明确了计量性能、检定项目和结果判定准则；煤炭行业标准《MT/T502-2020粉尘采样器检定装置通用技术条件》，对校准所用装置的技术参数和试验方法进行了详细规范。此外，针对煤矿特殊环境，《GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备》系列标准对采样器的防爆性能提出了强制性要求，校准过程中需同步验证设备的防爆标识及结构完整性。二、环境要求（一）环境条件控制校准应在符合以下参数的实验室环境中进行：温度：（20±5）℃，连续监测并记录，波动范围不得超过±2℃/h。相对湿度：≤85%，使用温湿度计实时监控，避免结露现象。大气压力：（80～110）kPa，采用精度±0.5kPa的气压计测量，数据用于流量补偿计算。洁净度：空气中粉尘浓度≤0.5mg/m³，必要时开启空气净化系统，防止环境粉尘对采样头造成污染。电磁干扰：周围10米内无强电磁设备（如电焊机、高频炉），避免影响电子元件的稳定性。（二）防爆安全要求若在校准现场涉及煤矿用防爆型采样器，需确保环境符合以下防爆条件：通风良好，空气中可燃性气体浓度低于爆炸下限的20%。使用防爆型校准设备，其防爆等级不低于采样器的防爆标志（如ExdIMb）。校准区域设置“禁止明火”标识，配备便携式可燃气体检测仪。三、设备准备（一）标准器具配置设备名称技术参数要求精度等级检定证书有效期标准流量计测量范围（0.5～100）L/min±0.5%FS1年数字差压计测量范围（-20000～20000）Pa±1.6%示值1年电子秒表分辨率0.01s，60min内误差≤±0.5s0.1级2年精密温度计（-20～60）℃，分度值0.1℃±0.2℃1年气压计（80～110）kPa±0.3kPa1年气密性检测装置可产生（0～5000）Pa负压示值误差≤±2%1年（二）辅助设备及材料采样器固定装置：采用防静电材料制作，确保采样头轴线与水平面垂直。连接管路：内径（8±0.5）mm的聚四氟乙烯管，长度≤1.5m，无老化、变形。密封材料：丁腈橡胶密封圈（硬度60±5ShoreA）、真空脂（耐温范围-20～150℃）。电源稳压器：输出电压（220±5）V，功率≥500W，用于消除电网波动影响。数据记录设备：具备Excel数据导入功能的工业平板电脑，存储容量≥16GB。（三）被校采样器检查外观检查：外壳无明显凹痕、锈蚀，涂镀层均匀，防爆接合面间隙符合GB3836.2要求（隔爆面宽度≥15mm，间隙≤0.2mm）。操作按键灵活，显示屏无缺划，参数显示清晰，铭牌信息完整（含型号、编号、防爆标志、CMC标识）。功能性预检测：接通电源后，采样器应在30s内启动，无异常噪音（≤65dB，A计权）。流量调节旋钮旋转顺畅，流量示值变化连续，无跳变现象。采样泵空载运行5min，外壳温升≤30℃（用红外测温仪检测）。四、校准项目及方法（一）采样流量校准1.流量示值误差校准（1）连接方式：采用串联法连接标准流量计与被校采样器，具体路径为“采样器出气口→标准流量计→稳流箱体→抽气泵”，接口处用真空脂密封并紧固喉箍。（2）校准点选择：短时采样器：选取10L/min、15L/min、20L/min三个流量点（含常用点15L/min）。连续采样器：选取1L/min、2L/min、3L/min三个流量点（含常用点2L/min）。（3）操作步骤：①启动采样器，调节至目标流量，稳定5min后开始读数。②每个流量点连续测量3次，每次间隔1min，记录标准流量计示值（q_s）和采样器示值（q_i）。③按公式计算误差：δ_q=（q_i-q_s）/q_s×100%，取3次测量平均值作为结果。（4）合格判定：固定流量采样器误差≤±3.0%FS，可调流量采样器≤±5.0%FS。2.流量稳定性校准（1）短时采样器：设置15L/min流量，连续运行30min，每5min记录一次流量示值，计算最大相对偏差：δ_stab=（q_max-q_min）/q_avg×100%≤±3.0%（2）连续采样器：设置2L/min流量，连续运行8h，每1h记录一次流量示值，最大相对偏差≤±3.0%。（二）抽气负压与负载能力校准抽气负压测量：在采样器进气口连接差压计负压端，关闭出气口阀门，启动采样器至最大流量状态。待示值稳定后读取差压计读数，该值即为采样器的最大抽气负压，要求≥2000Pa（短时采样器）或≥1000Pa（连续采样器）。负载能力测试：在采样器出气口串联阻力调节阀，调节阀门使系统产生额定负载（短时采样器2000Pa，连续采样器1000Pa）。测量此时的流量值，与无负载时的初始流量对比，流量损失率应≤5%。（三）时间误差校准定时采样误差：设置采样时间为60min，同时启动采样器和电子秒表。当采样器自动停止时，记录秒表示值（t_s），计算误差：δ_t=（t_i-t_s）/t_s×100%≤±0.1%。连续计时误差：启动采样器连续运行模式，每小时记录一次累计时间，8h后总误差应≤±0.5s。（四）采样头气密性校准将采样头与气密性检测装置连接，关闭所有阀门，施加-3000Pa负压。关闭气源后开始计时，3min内压力下降值应≤50Pa。若配备滤膜夹，需同步测试滤膜安装后的气密性，方法同上。（五）温度与气压补偿验证温度补偿：在（15℃、20℃、25℃）三个温度点，分别测量15L/min流量下的示值变化，计算温度系数α：α=（q_25-q_15）/（q_20×10）≤±0.05%/℃气压补偿：通过气压模拟装置设置90kPa、101kPa、110kPa三个气压点，流量示值偏差应≤±2%。五、结果处理（一）数据修正计算流量标准状态换算：当环境条件偏离标准状态（20℃，101.325kPa）时，按以下公式修正：q_std=q_act×√(T_std/T_act)×(P_act/P_std)其中：q_std为标准状态流量（L/min），T_std=293.15K，P_std=101.325kPa，T_act=273.15+t_act（t_act为环境温度℃），P_act为环境大气压（kPa）。不确定度评定：A类不确定度：通过6次重复测量流量计算标准偏差s=0.08L/min，自由度ν=5。B类不确定度：标准流量计最大允许误差引入u_b=0.1L/min（均匀分布，k=√3）。合成标准不确定度u_c=√(s²+u_b²)=0.13L/min，扩展不确定度U=k×u_c=0.26L/min（k=2，置信概率95%）。（二）校准证书内容证书应包含以下关键信息：被校采样器信息：型号、编号、制造厂、防爆标志、出厂日期。校准环境：温度、湿度、气压，校准日期及地点。校准结果：各项目实测值、误差、是否合格（示例：流量示值误差1.2%，符合MT/T502-2020要求）。修正因子：若存在系统误差，给出流量修正公式（如q_修正=q_示值-0.05×q_示值）。下次校准日期：自校准完成日起不超过12个月。（三）不合格处理轻微超差：如流量误差4.2%（标准要求≤5%），可通过调整内部电位器进行修正，重新校准合格后出具证书。严重超差：如抽气负压仅1500Pa（标准要求≥2000Pa），应出具不合格通知书，注明“建议维修后复检”，并禁止该设备在煤矿现场使用。防爆失效：若发现隔爆面锈蚀、密封胶老化，立即终止校准，粘贴“停用”标识，并通知使用单位联系具备防爆资质的机构维修。六、校准周期与维护（一）校准周期规定常规周期：正常使用情况下，煤矿井下粉尘采样器校准周期为12个月。缩短周期情形：经维修后的采样器，首次校准周期缩短至6个月。在粉尘浓度≥10mg/m³的高尘环境使用超过3个月的设备。发生过载、碰撞、进水等异常情况的设备。期间核查：每3个月进行简易核查，包括流量示值检查（与上次校准值偏差≤±2%）、气密性快速测试（负压下降≤100Pa/3min）。（二）日常维护建议清洁保养：采样头：每周用软毛刷清理表面粉尘，每月用无水乙醇擦拭一次。滤膜夹：每次采样后更换滤膜，清洁密封圈槽内积尘。气路：每半年用压缩空气（0.2MPa）吹扫内部管路，去除油污。性能监控：建立《采样器校准档案》，记录每次校准数据及维修情况。使用单位应每日开机预热15min，检查流量示值稳定性。长期存放（超过3个月）的设备，启用前需进行全项目校准。故障预警：当出现以下情况时，应提前送检：流量调节旋钮出现卡顿或回