煤礦井下安全檢測儀表儀器校準管理

文/李劍峰

近年來，兗礦集團有限公司及下屬單位,針對井下安全儀表儀器使用方面存在的問題進行了深入研究，在校準檢測方面提出解決方案并在實踐中成功地進行了應用，有效減少了生產安全事故的發生。

作為煤礦安全生產重要保障手段之一的安全儀表儀器，其運轉是否正常、檢測數據是否準確可靠，直接關系到礦井的安全生產。及時對安全儀表儀器進行檢測，可以有效消除安全隱患。

光干涉甲烷測定儀的校準

光干涉甲烷測定儀

光干涉甲烷測定儀主要用于檢測甲烷、二氧化碳及混合氣體，是目前煤礦井下最常用的氣體檢測儀器之一，俗稱光瓦，優點有穩定性高、使用壽命長、檢測數據準確等。

光干涉甲烷測定儀的原理是：兩束相干光線經過不同的氣體時，由于其密度的不同，折射率也不同，因而便會產生光程差。當兩光束相遇的時候，光程差決定了干涉條紋的移動，條紋的移動量隨著氣體的密度變化而改變，也就是氣體折射率的差值也會隨之而發生改變。對于混合氣體而言，當其中的氣體成分比例變化，即成分氣體的濃度變化時，其密度也會發生改變，從而可以通過干涉條紋的移動來判斷氣體的成分（濃度）。

很多煤礦通防工作者（負責煤礦“一通三防”的工作人員，“一通三防”指礦井通風和防治瓦斯、防治煤塵、防治礦井火災）不能將光干涉甲烷測定儀的校準和檢定區分清楚，常常把它們混為一談。檢定是指依據檢定規程對儀表計量性能進行判定的一系列工作，而校準是指在規定條件下，對儀表量值與對應的標準量值進行復現操作的過程。檢定比校準的要求高，一般需要由有資質的計量部門進行。通常情況下，煤礦通防工作者所說對儀表的校準是指后者。在煤礦現場的實際應用中，對光干涉甲烷測定儀的日常校準采用壓力校準法和標準氣樣校準法。

壓力校準法

其原理如下：一定濃度的甲烷氣體折射率對應一定溫度條件下對應壓力的空氣折射率，利用外接加壓裝置對甲烷氣室進行加壓至相對應的壓力，讀出儀表示值，看是否在誤差范圍內來判定儀表的準確性。

在實際操作中，要注意吸氣口接入鈉石灰和氯化鈣吸收管充分吸收水蒸氣和二氧化碳，增加校準的精度。壓力校準法的儀表設備可以根據煤礦的實際來進行組合，但是必須保證設備連接以后的氣密性，也可以購買成套的檢定裝置。目前，國家礦山安全計量站的成套檢定裝置完全能夠滿足現場校準的需要，但是成本比較高。不同溫度下對應的壓力按照溫度為20 ℃時的壓力進行折算。

標準氣樣校準法

這是指用標準氣樣對光干涉甲烷測定器進行比對的校準方法。校準時特別注意，采用檢測儀吸氣取樣完畢的時候要及時跟有壓力的氣體源分離，以避免因為壓力存在而造成的誤差，同時還要注意溫度修正，以確保校準的準確性。在煤礦現場使用標準氣樣進行日常校準時幾乎都會忽略這兩點，結果造成標定的儀器示值不準確，需要特別注意。校準狀態下標準氣樣濃度與對應儀器應得讀數關系可以利用公式進行計算。

催化燃燒式甲烷檢測報警儀的校準

目前，我國煤礦井下常用的便攜式甲烷檢測報警儀基本為利用催化燃燒的甲烷測定器。其工作原理是利用甲烷在載體催化元件上發生氧化燃燒時候產生熱量并且引起電阻值的變化，然后利用轉換電路實現甲烷濃度值的測量。

載體催化元件（俗稱黑白元件）是便攜式甲烷檢測報警儀的主要部件，其具有雙值性，即在一定濃度范圍內，元件輸出的電信號與甲烷濃度有著很好的正比例線性關系，然而到一定濃度的時候就會出現拐點，甲烷濃度和元件輸出的電信號不再呈現規則的線性關系，在此之后卻呈現出反比例的關系。常用的甲烷檢測儀在0 ～4%范圍內的讀值精度非常可靠。但是，該儀器元件的壽命比較短，一般現在廠家承諾的催化元件壽命即元件活性下降到50%所需要的時間僅為1 年以上，同時元件活性受到環境的影響比較大，煤礦井下的硫化物會使得元件出現中毒，環境的濕度大也會降低元件的活性。另外，當催化元件長期工作在低濃度（1%以下）的時候，突然遇到高濃度的甲烷（5%以上）而后又恢復到低濃度的情況下工作，這時的元件活性會提高，即所謂的元件“激活”。這種情況的發生常常會使得儀表的測量結果偏高，所以需要及時地進行調校。

便攜式甲烷檢測報警儀的校準采用標準氣樣比對校準法。在實際的校準工作中特別要注意以下幾點：換用不同濃度的標準氣體對儀器進行校準的時候，要充分地沖洗殘留氣樣的影響，避免人為造成誤差過大；使用標準氣樣進行校準的時候，要嚴格地按照儀器的說明書控制氣體進入儀器的流量，流量過大或者過小都會影響到儀表的讀值；對1%報警點進行校準的時候，同時要觀察聲光信號，不能夠報警或者報警聲低也應該按照不符合要求的儀表進行管理；校準的時候要保證環境條件，避免有風流、溫度劇烈變化的影響，比如空調風流、開窗風流等；煤礦現場對便攜式甲烷檢測報警儀的校準可以使用流量計和標準氣，標準氣要使用有生產資質企業提供的標準氣樣，對流量計也要按照規定進行送檢，以確保儀表校準的可靠性。

便攜式光學甲烷檢測儀改進和維修檢測新方法

便攜式光學甲烷檢測儀的盤形管（也稱“毛細管”）是平衡儀器空氣室氣壓和待檢測地點氣壓的重要部件。盤形管的堵塞或破裂是造成儀器零位漂移（俗稱“跑負跑正”）的重要原因，但是多年來卻找不到有效的解決辦法。

兗礦集團有限公司及下屬單位試驗采用瓶裝高濃度二氧化碳對盤形管清洗和檢漏。二氧化碳具有較特殊的物理、化學性質，在許多行業得到廣泛應用。

具體做法是：制作1 個金屬兩通管，其一端車有色鱗紋形氣嘴，便于與二氧化碳氣瓶的出氣管路相連接；另一端與100 ml 注射器的針頭用粘結劑粘緊，盤形管的內徑較細，注射器的針頭可以插進去；打開二氧化碳氣瓶主閥和減壓器閥門，將出氣壓力調整為0.2 ～0.3 kg，即稍微有些壓力，就可以檢查盤形管是否堵塞并對之清洗。如果盤形管的另一端出氣通暢，則繼續通氣約1 min。清洗完盤形管后，再把其另一端用橡膠死堵頭堵住，通氣檢漏。如果盤形管有破裂的縫隙，二氧化碳就會從此處逸出。盤形管清洗檢漏后，在桌子上靜置10 min再組裝到氣室組上。

利用二氧化碳對盤形管清洗檢漏，每年1 ～2 次就夠了。在每年計量檢定前大修時對盤形管進行清洗、檢漏，不僅能保障便攜式光學甲烷檢測儀順利通過計量檢定，也更便于以后使用。