AQ6204-2006 瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器

AQ 6204-2006 是我国煤矿瓦斯抽放系统专用高浓度甲烷传感器的强制性安全标准，适用于煤矿井下瓦斯抽放管路中固定安装、采用热导原理、测量范围为 0.00%~100.00%CH₄ 的甲烷传感器（以下简称“传感器”）。标准规定的7项检测项目覆盖结构完整性、功能可靠性、计量准确性、环境适应性四大核心维度，是传感器出厂检验、型式检验、使用中检验及煤矿安全标志认证的核心依据，直接关系到瓦斯抽放系统的监测精度和抽放作业的安全管控。

1  外观及结构检查

1.1 检测目的

验证传感器的结构完整性、部件装配质量及外观标识规范性，确保设备无制造缺陷、部件无损坏缺失，防爆、防尘、防水性能满足瓦斯抽放管路恶劣环境要求，标识信息清晰可追溯。

1.2 检测对象

传感器整机及所有零部件，包括：外壳（含防爆结构）、传感器探头（含过滤装置）、显示屏、遥控接收装置、接线端子、报警指示灯、蜂鸣器、铭牌标识、安装固定部件等。

1.3 检测设备与工具

• 标准放大镜（放大倍数≥5倍）：用于观察细微结构和标识

• 钢直尺（精度≥1mm）：用于测量部件间隙和尺寸

• 扭矩扳手：用于检查防爆连接件紧固扭矩（符合防爆标准要求）

1. 密封性能测试装置（可选）：用于验证外壳防尘防水性能

1.4 检测内容与要求

所有项目需全部满足以下要求：

￮ 结构完整性

￮ 外壳无裂纹、变形、凹陷，表面涂层均匀无剥落、锈蚀；防爆外壳的隔爆面无划痕、锈蚀，间隙和粗糙度符合防爆标准（如 GB 3836）要求

￮ 传感器探头过滤装置完好无堵塞，热导元件保护罩无变形、破损；探头与管路连接接口密封良好

￮ 显示屏无划痕、裂纹，显示清晰无缺笔；遥控接收窗口无遮挡，接线端子接触良好无氧化

2. 报警指示灯、蜂鸣器出声口完整，无缺失或堵塞；安装固定部件（支架、法兰等）强度满足使用要求

￮ 部件装配质量

￮ 所有连接件（螺钉、螺母、卡扣等）紧固可靠，无松动、缺失；防爆连接件的紧固扭矩符合产品技术文件要求

￮ 内部组件（拆解检验时）安装牢固，无虚焊、脱焊，线路布置整齐，无绝缘层破损；热导元件定位准确

3. 外壳密封件（密封圈、密封胶）完好，防尘防水性能满足产品防护等级（通常≥IP54）要求

￮ 标识规范性

￮ 外壳需有清晰铭牌标识，包含产品名称、型号、生产厂家、出厂编号、制造日期、煤矿安全标志编号、测量范围（0.00%~100.00%CH₄）、报警点设定值、防爆标志、防护等级、工作电压、输出信号类型等

￮ 显示屏需标注甲烷浓度单位（%CH₄）、报警标识（如“ALARM”）、电源状态标识

1. 接线端子需有清晰的功能标识（如电源正负极、信号输出、报警输出等）；安装接口需标注规格型号

1.5 合格判定规则

2. 所有外观及结构检查项目均满足要求，判定合格

3. 若存在外壳裂纹、防爆面损伤、探头堵塞、标识缺失等影响设备性能或防爆性能的缺陷，判定不合格

• 若存在涂层剥落、标识模糊等不影响性能的轻微缺陷，可要求修复后复检；修复后满足要求则判定合格

2  遥控调校功能测试

2.1 检测目的

验证传感器遥控调校功能的可靠性和操作有效性，模拟井下瓦斯抽放管路现场无需断电开盖即可完成的调零、校准、报警点设定等操作，确保设备在运行过程中可便捷维护，避免开盖操作引发的防爆性能失效或瓦斯泄漏风险。

2.2 检测对象

传感器的遥控接收系统与调校功能逻辑，包括遥控器与传感器的通信距离、抗干扰能力，以及遥控调零、遥控校准、报警点遥控设定等功能。

2.3 检测设备与环境

• 核心设备

1. 原厂配套遥控器：功能完整，电池电量充足

￮ 标准甲烷校准气样：0.00%CH₄（新鲜空气）、50.00%CH₄（中浓度点）、100.00%CH₄（满量程点），精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：能稳定控制气样流量和浓度，适配抽放管路传感器的气路接口

￮ 钢卷尺（精度≥1mm）：用于测量遥控通信距离

2. 检测环境

￮ 温度 20℃±5℃，相对湿度 ≤80%

￮ 无强电磁干扰、无甲烷气体

3. 传感器通电预热≥30min，处于正常工作状态

2.4 检测内容与要求

￮ 遥控通信距离测试

￮ 在无遮挡的环境下，将遥控器与传感器的遥控接收窗口对正，逐步增大两者间距，直至遥控信号失效

￮ 有效通信距离应 ≥10m（标准推荐值，若产品技术文件有更高要求，以产品文件为准）

4. 在有效距离内，遥控操作响应及时，无延迟、无指令丢失现象；在有轻微遮挡（如薄钢板）的情况下，仍能正常通信

￮ 遥控调零功能测试

￮ 向传感器通入新鲜空气（0.00%CH₄），待示值稳定后，使用遥控器发送调零指令

1. 调零完成后，传感器示值应稳定在 0.00%CH₄，示值偏差≤±0.50%CH₄（低浓度段要求）

2. 遥控校准功能测试

3. 分别向传感器通入 50.00%CH₄ 和 100.00%CH₄ 标准气样，待示值稳定后，使用遥控器发送对应浓度点的校准指令

• 校准完成后，传感器示值与标准气样浓度的偏差应满足本标准4.5条的基本误差限值要求

• 报警点遥控设定测试（可选）

• 若传感器支持遥控设定报警点，使用遥控器将报警点设定为产品技术文件规定值（如 30.00%CH₄）

• 通入标准气样验证报警点准确性，偏差应≤±1.00%CH₄

2.5 合格判定规则

1. 遥控通信距离≥10m，调零、校准功能正常，示值偏差满足要求，判定遥控调校功能测试合格

￮ 若通信距离不足、遥控指令无响应，或调零/校准后示值偏差超标，判定不合格

￮ 轻微通信干扰问题（如特定角度下指令延迟）可调整遥控天线或接收窗口位置后复检，调整合格则判定合格

3  显示值稳定性测定

3.1 检测目的

测定传感器在恒定甲烷浓度环境下的示值稳定性，验证其在长时间连续工作时的测量精度，避免因示值漂移导致误报警或漏报警，确保瓦斯抽放浓度监测数据的可靠性。

3.2 检测对象

传感器整机的长期测量稳定性，主要反映热导元件的稳定性、信号处理电路的抗干扰能力及温度、压力补偿功能的有效性。

3.3 检测设备与条件

2. 核心设备

￮ 标准甲烷校准气样：三个浓度点（0.00%CH₄ 新鲜空气、50.00%CH₄ 中浓度、100.00%CH₄ 满量程），精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：能长时间稳定供气，流量控制在传感器规定的工作流量范围内

￮ 秒表（精度≥0.1s）：用于记录监测时间

￮ 数据记录仪（可选）：用于自动记录示值变化

1. 检测条件

2. 环境温度：20℃±2℃

3. 相对湿度：≤75%

1. 大气压力：86~106kPa

￮ 传感器通电预热≥30min，处于正常工作状态

3.4 检测步骤

￮ 零点稳定性测试

￮ 向传感器通入新鲜空气（0.00%CH₄），连续监测 60min

2. 每10min记录一次传感器示值，共记录7组数据（初始值+6次间隔值）

￮ 计算零点漂移量：ΔC₀ = Zui大示值 - Zui小示值

￮ 中浓度稳定性测试

￮ 向传感器通入 50.00%CH₄ 标准气样，待示值稳定后，连续监测 60min

￮ 每10min记录一次传感器示值，共记录7组数据

1. 计算中浓度漂移量：ΔC₁ = Zui大示值 - Zui小示值

￮ 满量程稳定性测试

￮ 向传感器通入 100.00%CH₄ 标准气样，待示值稳定后，连续监测 60min

2. 每10min记录一次传感器示值，共记录7组数据

￮ 计算满量程漂移量：ΔC₂ = Zui大示值 - Zui小示值

3.5 评定标准

￮ 核心指标要求

￮ 零点漂移量：≤0.50%CH₄（60min内）

3. 中浓度漂移量（50.00%CH₄）：≤1.00%CH₄（60min内）

￮ 满量程漂移量（100.00%CH₄）：≤2.00%CH₄（60min内）

▪ 测试过程中，传感器无死机、重启、示值跳变等异常现象

▪ 合格判定规则

▪ 三个浓度点的漂移量均满足要求，且设备运行正常，判定显示值稳定性测定合格

1. 若任意浓度点漂移量超标，或出现示值跳变等异常，需检查传感器元件是否老化或受污染，修复后复检；复检仍不合格则判定不合格

4  基本误差测定

4.1 检测目的

测定传感器在规定甲烷浓度范围内的测量基本误差，验证其检测结果的准确性。基本误差是传感器的核心计量性能指标，直接反映设备是否符合瓦斯抽放浓度监测的精度要求，是设备能否投入使用的关键判定依据。

4.2 检测对象

传感器整机的测量精度，涵盖热导元件、信号处理电路、显示系统及温度压力补偿功能的综合性能。

4.3 检测设备与条件

2. 核心设备

￮ 标准甲烷校准气样：需覆盖传感器全量程（0.00%~100.00%CH₄），至少选取5个浓度点：0.00%CH₄（新鲜空气）、10.00%CH₄、30.00%CH₄、50.00%CH₄、100.00%CH₄，气样精度等级≥0.2级

￮ 气样校准装置：包含减压阀、流量计、气室，能稳定控制气样流量在传感器规定的工作流量范围内

1. 秒表（精度≥0.1s）：用于控制气样稳定时间

￮ 检测条件

￮ 与显示值稳定性测定的环境条件一致

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

4.4 检测步骤

2. 校准气样测定

￮ 依次将不同浓度的标准甲烷校准气样通入传感器气室

￮ 待示值稳定后（通气时间≥2min，高浓度点可适当延长至5min），读取传感器的示值浓度（重复读取3次，取平均值）

1. 每个浓度点测试完成后，通入新鲜空气清洗气室≥5min，再进行下一个浓度点的测试

￮ 测试顺序按从低浓度到高浓度进行，避免高浓度气样残留影响低浓度测试结果

2. 基本误差计算

￮ 基本误差公式：ΔC = C₁ - C₀

￮ ΔC：基本误差（%CH₄）

3. C₁：传感器示值浓度平均值（%CH₄）

￮ C₀：标准气样的实际浓度（%CH₄）

4.5 评定标准

￮ 核心指标要求

传感器的基本误差需满足下表规定：

4. 合格判定规则

￮ 所有测试浓度点的基本误差均满足上表限值要求，判定基本误差测定合格

1. 若有1个浓度点的误差超标，需重新预热设备并更换标准气样复检；复检仍超标则判定计量性能不合格

5  工作电压范围试验

5.1 检测目的

验证传感器在规定工作电压范围内的性能稳定性，模拟井下供电系统电压波动（如电网电压下降、电缆压降等）工况，确保传感器在电压波动范围内仍能正常工作，无示值漂移、功能故障或报警异常。

5.2 检测对象

传感器整机的电压适应性，主要反映电源稳压电路、信号处理电路对电压波动的耐受能力。

5.3 检测设备与条件

2. 核心设备

￮ 直流稳压电源：输出电压范围覆盖传感器工作电压范围（通常为 9~24V DC），精度≥±0.1V

￮ 标准甲烷校准气样（50.00%CH₄），精度等级≥0.2级

1. 气样校准装置：能稳定控制气样流量

￮ 万用表：用于测量传感器输入电压

￮ 检测条件

￮ 与基本误差测定的环境条件一致

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

5.4 检测步骤

2. 工作电压范围确认

￮ 查阅产品技术文件，确认传感器的额定工作电压和允许电压范围（如额定12V DC，允许范围9~24V DC）

￮ 电压上限测试

￮ 将直流稳压电源输出电压调至允许电压上限（如24V DC），稳定供电≥10min

1. 向传感器通入 50.00%CH₄ 标准气样，待示值稳定后，记录示值与基本误差

￮ 检查传感器的显示功能、报警功能（若触发）、信号输出功能是否正常

2. 额定电压测试

￮ 将电源电压调至额定工作电压（如12V DC），重复步骤2的测试，作为参考基准

￮ 电压下限测试

▪ 将电源电压调至允许电压下限（如9V DC），稳定供电≥10min

▪ 重复步骤2的测试，记录示值与基本误差，检查功能是否正常

5.5 评定标准

3. 核心指标要求

￮ 在允许电压范围内的任意电压值下，传感器均能正常工作，无死机、重启、功能异常

4. 示值基本误差：满足本标准4.5条的误差限值要求

￮ 报警功能（若测试浓度触发报警）：报警点偏差≤±1.00%CH₄，声光报警正常，信号输出准确

1. 合格判定规则

￮ 电压上限、下限及额定电压下，传感器性能均满足要求，判定工作电压范围试验合格

￮ 若某一电压点下出现功能异常或示值误差超标，判定不合格

6  响应时间试验

6.1 检测目的

测定传感器对甲烷浓度突变的响应速度，验证其在瓦斯抽放浓度快速变化时能否及时捕捉浓度变化并输出示值，确保抽放系统浓度异常时，设备能快速反应，为监控系统报警和抽放参数调整争取时间。

6.2 检测对象

传感器整机的动态响应性能，主要反映热导元件的灵敏度和信号处理电路的响应速度。

6.3 检测设备与条件

￮ 核心设备

￮ 标准甲烷校准气样（浓度 50.00%CH₄，精度≥0.2级）

2. 气样校准装置：带快速切换阀，能实现新鲜空气与校准气样的快速切换

￮ 秒表（精度≥0.01s）：用于记录响应时间

￮ 检测条件

1. 与基本误差测定的环境条件一致

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

6.4 检测步骤

￮ 设备准备

￮ 将传感器探头接入气样校准装置，初始状态通入新鲜空气，示值稳定在 0.00%CH₄

￮ 快速切换与计时

2. 操作快速切换阀，将气路从新鲜空气快速切换为 50.00%CH₄ 标准气样，启动秒表

￮ 观察传感器示值变化，当示值达到稳定值的90%（即45.00%CH₄）时，停止秒表，记录时间为上升响应时间

￮ 反向响应测试（可选）

1. 待示值稳定在50.00%CH₄后，快速切换回新鲜空气，启动秒表

￮ 当示值下降至稳定值的10%（即5.00%CH₄）时，停止秒表，记录时间为下降响应时间

2. 重复测试

￮ 每个响应方向重复测试3次，每次测试间隔需通入新鲜空气清洗气室≥10min

▪ 取3次测试结果的平均值作为Zui终响应时间

6.5 评定标准

▪ 核心指标要求：上升响应时间 ≤30s（标准强制要求）；下降响应时间无强制规定，但需满足产品技术文件要求

▪ 合格判定规则

▪ 上升响应时间≤30s，判定响应时间试验合格

3. 若上升响应时间超过30s，需检查传感器探头是否堵塞、热导元件是否老化，修复后复检；复检仍不合格则判定不合格

7  报警功能试验

7.1 检测目的

验证传感器在甲烷浓度达到报警设定值时的声光报警功能及信号输出可靠性，确保报警点准确、报警信号清晰可辨，且能及时向矿井监控系统传输报警信号，避免瓦斯抽放浓度超限漏报。

7.2 检测对象

传感器的报警系统，包括报警点设定、声光报警装置、报警信号输出功能。

7.3 检测设备与条件

￮ 核心设备

1. 标准甲烷校准气样：浓度覆盖报警设定值（通常为 30.00%CH₄ 或 50.00%CH₄），如 25.00%CH₄、30.00%CH₄、35.00%CH₄

2. 气样校准装置：能稳定控制气样浓度

￮ 声级计：量程 30~130dB，精度≥±1dB，用于测量报警声强

￮ 照度计：用于测量报警指示灯亮度

1. 万用表/数据采集器：用于检测报警信号输出状态

￮ 检测条件

￮ 环境噪声：≤60dB

￮ 环境光线：≤50lx（模拟井下弱光环境）

￮ 传感器通电预热≥30min，在新鲜空气中完成调零

7.4 检测步骤

2. 报警点设定确认

￮ 查阅产品技术文件，确认报警设定值（如 30.00%CH₄，允许偏差±1.00%CH₄）

￮ 报警触发试验

1. 缓慢通入甲烷校准气样，逐步提高浓度，观察示值变化

￮ 当示值达到报警设定值时，记录报警触发时的实际浓度，检查以下项目：

￮ 声音报警：蜂鸣器应发出连续或间歇的报警声，声强在 1m 距离处 ≥85dB

2. 光报警：报警指示灯应发出红色闪烁光，亮度在 1m 距离处 ≥50cd/m²

￮ 信号输出：向监控系统传输的报警信号（如开关量、4~20mA 电流信号）应准确、及时，无延迟或丢失

￮ 报警解除试验

1. 缓慢降低气样浓度，当示值降至报警设定值以下 2.00%CH₄（如 28.00%CH₄）时，检查报警是否自动解除，报警信号是否停止输出

￮ 重复试验

￮ 重复触发和解除报警3次，观察报警功能的一致性

7.5 评定标准

2. 核心指标要求

￮ 报警触发浓度：与设定值的偏差 ≤±1.00%CH₄

￮ 声强：≥85dB（1m 处）

1. 光强：≥50cd/m²（1m 处）

￮ 报警解除：浓度降至设定值以下2.00%CH₄时，报警自动解除，信号输出恢复正常

￮ 合格判定规则

2. 所有报警功能指标均满足要求，判定报警功能试验合格

￮ 若报警点偏差超标、声强/光强不足，或报警无法解除、信号输出异常，判定不合格

通用检测质量控制要求

￮ 环境控制

3. 所有计量性能检测（基本误差、响应时间、稳定性、工作电压范围）必须在标准温湿度、压力环境下进行

￮ 气路系统测试时，需使用干燥、清洁的气体，避免水分、油污进入传感器探头，影响热导元件性能

￮ 设备校准

4. 标准甲烷校准气样需有计量检定证书，在有效期内使用；气样校准装置需定期校准，校准周期不超过12个月

￮ 声级计、照度计、秒表、直流稳压电源等辅助设备需定期计量，确保测量精度

￮ 人员资质

5. 检测人员需熟悉瓦斯抽放用热导式甲烷传感器的工作原理和操作流程，具备煤矿安全仪器检测资质

￮ 计量性能检测操作人员需持计量检定员证，严格按照标准步骤进行测试和数据计算

￮ 记录与报告

￮ 检测记录需包含传感器型号、出厂编号、校准气样浓度、试验环境、设备参数、实测数据及现象描述

￮ 检测报告需明确判定结果（合格/不合格），对不合格项目需注明缺陷类型和处理建议

5. 关键安全底线

￮ 7项检测项目均为煤矿安全标志准入和设备使用的强制性项目，全部合格方可入井使用

￮ 基本误差、报警功能、响应时间为否决项，任意一项不合格，设备严禁用于瓦斯抽放监测，需维修校准后重新检验