礦用位移傳感器通用技術條件
General specifications of mine displacement sensor
2011-04-12 發布 201 1-09-01 實施
國家安全生產監督管理總局 發 布
前 言
本標準的5.7為推薦性條款外,其余為強制性條款。
本標準是根據 GB/T1.1—2009《標準化工作導則 第1部分:標準的結構 和編寫規則》的 規定進行 編寫。
本標準由中國煤炭工業協會科技發展部提出。 本標準由煤炭行業煤礦安全標準化技術委員會歸口。
本標準主要起草單位:煤炭科學研 究總院重慶研究院、安 標國家礦用產品安全標志中心、陜 西安瑞 特電子科技有限公司、山東省科達礦山監測裝備有限公司。
本標準主要起草人:陳福民、石發強、楊大明、胡繼紅、何晶、鄒德蘊、張安然、曹利波、付建濤等。 本標準為首次發布。
礦用位移傳感器通用技術條件
1 范圍
本標準規定了礦用位移傳感器的術語和定義、型 號命名和類型、技 術要求、試 驗方法、檢 驗規則、標 志、包裝、運輸和貯存。
本標準適用于煤礦井下使用的位移傳感器(以下簡稱傳感器)。
2 規范性引用文件
下列文件中的條款通過本標準引用而成為本標準的條款。 凡是注日期的引用文件,其 附后所有的 修改單(不包括勘誤的內容)或修改版均不適用于標準,然 而,鼓 勵根據本標準達成協議的各方研究是否 可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本標準。
GB/T191 包裝儲運圖示標志
GB/T2423.1 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗 A:低溫 GB/T2423.2 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗 B:高溫
GB/T2423.4 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗 Db交變濕熱(12h+12h循環) GB/T2423.5 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗 Ea和導則:沖擊 GB/T2423.10 電工電子產品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗 Fc:振動(正弦) GB3836.1—2000 爆炸性氣體環境用電氣設備 第1部分:通用要求(eqvIEC60079-0:1998) GB3836.2—2000 爆炸性氣體環境用電氣設備 第2部分:隔爆型“d”(eqvIEC60079-1:1990) GB3836.4—2000 爆炸性氣體 環 境 用 電 氣 設 備 第 4 部 分:本 質 安 全 型 “i”(eqvIEC60079-11:1999)
GB4208—2008 外殼防護等級(IP 代碼) GB/T9969 工業產品使用說明書 總則
GB/T10111 隨機數的產生及其在產品質量抽樣檢驗中的應用程序
GB/T15464 儀器儀表包裝通用技術條件
AQ1043 礦用產品安全標志標識
MT/T154.10 煤礦用安全儀器儀表產品型號編制方法和管理辦法 MT210—1990 煤礦通信、檢測、控制用電工電子產品基本試驗方法 MT/T772—1998 煤礦監控系統主要性能測試方法
MT/T899 煤礦用信息傳輸裝置
3 術語和定義
下列術語和定義適用于本標準。
3.1
礦用位移傳感器 minedisplacementsensor
連續監測煤礦礦井中被測物相對位置位移量的裝置。
4 型號命名和防爆類型
4.1 型號命名
按 MT/T154.10的規定進行命名。
4.2 防爆類型
應符合 GB3836.1—2000的規定。
5 要求
5.1 一般要求
5.1.1 傳感器應符 合 本 標 準 的 要 求,并 按 照 規 定 程 序 和 國 家 授 權 檢 驗 單 位 審 批 的 圖 樣 和 技 術 文 件 制造。
5.1.2 傳感器采用的防爆結構,應符合 GB3836.1—2000的有關規定。
5.1.3 與傳感器關聯和配套的設備應滿足 GB3836.1—2000、GB3836.2—2000 和 GB3836.4—2000
規定的防爆產品,并經防爆檢驗機構聯機檢驗合格后方可 接入,同 時還應具有有效期內的礦用產品安全 標志證書。
5.1.4 不得隨意改變與傳感器的關聯設備和配套設備。
5.2 環境條件
5.2.1 工作環境
工作環境應滿足:
a) 環境溫度:(0~40)℃;
b) 相對濕度:小于或等于98%; c) 大氣壓力:(80~116)kPa;
d) 有瓦斯或煤塵爆炸危險,但無顯著振動和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體的場所。
5.2.2 運輸和貯存環境
運輸和貯存環境應滿足下列要求: a) 溫度:(-40~+60)℃;
b) 振動:小于或等于50m/s2;
c) 沖擊:小于或等于500m/s2。
5.3 輸出信號制
5.3.1 開關量
5.3.1.1 有源開關量輸出信號,在高電平輸出狀態,拉出電流為2mA 時,輸 出電壓應大于等于 3V;在 低電平輸出狀態,輸出電壓應小于等于0.5V。
5.3.1.2 無源開關量輸出狀態,在 斷開 (截 止)時,兩 輸出端之間的漏電阻應大于等于 100kΩ;在 閉合
(導通)時,灌入電流為2mA 時,輸出電壓應小于等于0.5V。
5.3.2 模擬量
5.3.2.1 直流模擬量信號
a) 1mA~5mA(負載電阻0Ω~500Ω 或大于500Ω); b) 4mA~20mA(負載電阻0Ω~350Ω 或大于350Ω)。
5.3.2.2 頻率模擬量信號
a) 信號頻率應為:200Hz~1000Hz或5Hz~15Hz;
b) 高電平應大于等于3V,低電平應小于 等于 0.5V,在 整個頻率范圍內,正、負 脈沖寬度大于等 于0.3ms。
5.3.3 數字量信號
應符合 MT/T899的要求。
5.4 外觀質量與結構要求
5.4.1 傳感器的顯示窗應透光良好,數碼、符號均應顯示清晰,無缺陷。
5.4.2 傳感器表面,鍍層或涂層均勻、牢固、顏色一致,不應有氣泡、裂痕、明顯剝落和斑點。
5.4.3 傳感器應結構合理,堅固耐用,并有適于井下安裝的懸掛支撐結構,活動部件靈活可靠。
5.4.4 傳感器接插零 件 應 無 松 動,脫 落 現 象;金 屬 部 件 應 采 取 防 腐 措 施;標 志 標 識 與 銘 牌 清 晰、安 裝 牢固。
5.4.5 傳感器應采用數字顯示,分辨率應不低于1mm。
5.5 主要技術指標
5.5.1 測量范圍
應大于或等于300mm。
5.5.2 基本誤差
應不超過±3mm。
5.5.3 位移力
應在(4~10)N 范圍之內。
5.5.4 重復性
應不大于1mm。
5.5.5 回程誤差
應符合5.5.2的規定。
5.5.6 報警功能
5.5.6.1 報警誤差
報警點在測量范圍內可任意設置,報警顯示值與設定值的差值應不超過±2mm。
5.5.6.2 報警聲級強度
在距其聲響器正前方1m 遠處的報警聲級強度應大于或等于80dB(A)。
5.5.6.3 報警光信號
在黑暗環境中20m 遠處應清晰可見。
5.5.7 功能
a) 應具有數字調校或遙控調校功能; b) 能顯示絕對位移值。
5.6 傳輸距離
使用電纜的單芯截面積 為 1.5mm2 時,傳 感 器 與 關 聯 設 備 或 配 接 設 備 之 間 的 傳 輸 距 離 應 至 少 為
2km,關聯設備或配接設備的顯示值或輸出信號值(換算為位移值)應符合5.5.2的規定。
5.7 電源適應性
傳感器的直流工作電壓宜為(12~24)V,在其電壓范圍內應正常工作,工作電流滿足設 計要求,并 應 符合5.5.2~5.5.7的規定。
5.8 電氣安全
5.8.1 絕緣電阻
傳感器的絕緣電阻應符合表1的要求。
表1 絕緣電阻參數
測試部位 | 絕緣電阻 MΩ | ||
常 態 | 交變濕熱試驗后 | ||
本安端與外殼 | ≥10 | ≥1.5 | |
5.8.2 工頻耐壓
傳感器在常態和交變濕熱試驗后應通過 500V、50Hz,歷 時 1min 的工頻耐壓試驗,試 驗中應無火 花、飛弧和擊穿現象,且漏電流應小于5mA。
5.9 工作穩定性
傳感器經工作穩定性試驗后,基本誤差應符合5.5.2的規定。
5.10 環境適應性
5.10.1 傳感器在工作溫度試驗時,其基本誤差和功能應符合5.5.2、5.5.7的規定。
5.10.2 傳感器經貯存溫度試驗后,其外觀、基本誤差和功能應符合5.4、5.5.2、5.5.7的規定。
5.10.3 傳感器經交變濕熱試驗后,其外觀、基本誤差、功能和電氣安全應符 合 5.4、5.5.2、5.5.7 和 5.8 的規定。
5.10.4 傳感器經沖擊試驗后,其外觀、基本誤差和功能應符合5.4、5.5.2、5.5.7的規定。
5.10.5 傳感器經振動試驗后,其外觀、基本誤差和功能應符合5.4、5.5.2、5.5.7的規定。
5.10.6 傳感器經運輸試驗后,其外觀、基本誤差和功能應符合5.4、5.5.2、5.5.7的規定。
5.11 防爆要求
5.11.1 傳感器采用的防爆結構,應符合 GB3836.1—2000的規定。
5.11.2 傳感器中任何與本質安全性能有關的元件,應 符合 GB3836.4—2000 中第 7 章的規定,在 正常 工作和故障狀態下,不得超過元件在設計中規定最大電流、電壓和功率額定值的2/3的情況下工作。 5.11.3 傳感器外殼防護性能應符合 GB4208—2008中防護等級IP54的規定。
5.11.4 傳感器外殼材質采用輕合金時,應符合 GB3836.1—2000第8章的要求。
5.11.5 傳感器 外 殼 材 質 采 用 塑 料 時,外 殼 表 面 絕 緣 電 阻 應 不 超 過 1 GΩ;外 殼 阻 燃 性 能 應 符 合
GB3836.1—2000中7.4的規定。
5.11.6 傳感器 與 關 聯 設 備 通 過 不 低 于 2km 電 纜 (單 芯 截 面 積 為 1.5 mm2 )連 接 后,應 能 通 過
GB3836.4—2000中10.1~10.4規定的火花點燃試驗。
5.11.7 傳感器在正常和故障狀態下其最高表面溫度應小于等于150℃。
5.11.8 傳感器外殼結構、電氣間隙爬電距離應符合 GB3836.4—2000中第6章的規定。
5.11.9 傳感器的本安參數為: a) 最高輸入電壓UI; b) 最大輸入電流II; c) 最大內部電感 LI; d) 最大內部電容 CI。
6 試驗方法
6.1 試驗條件
6.1.1 環境條件
除有特殊規定外,一般試驗應在下列條件下進行: a) 環境溫度:(15~35)℃;
b) 相對濕度:(45~75)%;
c) 大氣壓力:(80~116)kPa; d) 無顯著振動和沖擊的場所。
6.1.2 試驗用主要儀器設備
試驗用主要儀器設備及要求如下:
a) 游標卡尺:分辨率不低于0.02mm; b) 鋼直尺:分辨率不低于1mm;
c) 聲級計:分辨率不低于0.1dB(A); d) 牛頓拉力計:分辨率不低于0.1N;
e) 標準電流表:量程為(0~30)mA,準確度等級不低于0.5級; f) 標準電壓表:量程為(0~30)V.DC,準確度等級不低于0.5級; g) 數字存儲示波器:帶寬100MHz、取樣率為1.0GS/s;
h) 數字萬用表:四位半,準確度等級小于等于1%。
6.2 試驗前的準備和注意事項
6.2.1 輸出負載電阻為350Ω 或500Ω。
6.2.2 接通電源,穩定15min后方能試驗。
6.2.3 試驗前調整好傳感器的基準點,作為傳感器的位移零點。
6.2.4 5.10.2~5.10.6每項試驗后,檢測性能前,允許對傳感器再進行調整。
6.3 外觀及結構檢查
用目測和手感的方法進行檢查。
6.4 主要技術指標檢測
6.4.1 位移力
利用牛頓拉力計進行檢測。
6.4.2 基本誤差
在傳感器測量范圍的0、25%、50%、75% 和 100% 五個點進行檢測,由 低到高讀取正行程各檢測點 的值和輸出信號值,當達到最大值時,保 持 1min,然 后逐步減至最小值,并 讀取反行程各檢測點的值和 輸出信號值。
每點重復試驗4次,取算術平均值,各測點的基本誤差,按式(1)計算
…………………………(1)
式中:
δ ———基本誤差,mm;
x ———輸出信號實測值或顯示值的平均值,mm; x ———輸出信號或顯示的標準值,mm。
取各測點基本誤差最大值,作為該傳感器的基本誤差。
6.4.3 重復性
對傳感器量程的50%這一點重復檢測6次,記錄每次測量的位移值,按式(2)計 算實驗標準偏差S, 作為儀器的重復性指標。
式中:
…………………………(2)
x ———n 次檢測值的算術平均值,mm;
n ———測量次數,n=6。
6.4.4 回程誤差測試
用6.4.2實測的數據,取同一位移測量 信號所得到的正、反 行程測定值之差的絕對值的最大值,作 為傳感器的回程誤差。
6.4.5 報警功能測試
6.4.5.1 報警值與設定值差值
將傳感器的報警點設置在20mm,從基 準點緩慢增加傳感器的位移量,記 錄出現聲、光 報警瞬間傳 感器的顯示值和輸出信號值,重復試驗4次,取算術平均值,按式(1)計算測量值與設定值的誤差值。 6.4.5.2 報警聲級強度
在背景噪聲小于50dB(A)的環境中,將聲級計置于傳感器的報警聲響器軸心正前方 1m 處,測 量 4
次,取算術平均值作為傳感器的報警聲級強度。
6.4.5.3 報警光信號
在黑暗環境中20m 遠處觀察。
6.4.5.4 功能檢測
在6.4.1~6.4.5試驗過程中同步檢查。
6.5 傳輸距離
將符合 MT/T772—1998中 A4規定的2km 仿真電路串接在傳感器的輸出信號線上,如圖1所示。 按6.4.2的方法測試傳感器的基本誤差。
圖1
6.6 電源波動性測試
將直流穩壓電源分別調至工作電壓下限和上限,直 接給傳感器供電,利 用電流表測試工作電流,并 按6.4的方法測試傳感器的基本誤差,并檢查功能。
6.7 電氣安全
6.7.1 絕緣電阻檢測
按 MT210—1990中第7章的要求進行。
6.7.2 工頻耐壓試驗
按 GB3836.4—2000中10.6的要求進行。
6.8 工作穩定性試驗
將調整好的傳感器連續通電2d,每24h按6.4.2的方法測試傳感器的基本誤差。
6.9 工作溫度試驗
6.9.1 工作低溫
a) 按 GB/T2423.1—2008中試驗 Ab規定的方法進行; b) 嚴酷等級:(0±3)℃;
c) 試驗中傳感器通電工作,穩定2h后,在溫場中測試基本誤差,并檢查功能。
6.9.2 工作高溫
a) 按 GB/T2423.2—2008中試驗 Bb規定的方法進行; b) 嚴酷等級:(40±2)℃;
c) 試驗中傳感器通電工作,穩定2h后,在溫場中測試基本誤差,并檢查功能。
6.10 溫度貯存試驗
6.10.1 低溫貯存
a) 按 GB/T2423.1—2008中試驗 Ab規定的方法進行; b) 嚴酷等級:(-40±3)℃;
c) 持續時間:16h;
d) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后在6.1.1規定的條件下 恢復 2h,再 檢 查外觀和功能,并測試基本誤差。
6.10.2 高溫貯存
a) 按 GB/T2423.2—2008中試驗 Bb規定的方法進行; b) 嚴酷等級:(60±2)℃;
c) 持續時間:16h;
d) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后在6.1.1規定的條件下 恢復 2h,再 檢 查其外觀和功能,并測試基本誤差。
6.11 交變濕熱試驗
a) 按 GB/T2423.4—2008中試驗 Db規定的方法進行;
b) 嚴酷等級:溫度為(40±2)℃,濕度為(93±3)%RH,周期為12d;
c) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后在6.1.1規定的條件下 恢復 2h,檢 查 外觀和功能,并測試基本誤差和進行電氣安全試驗。
6.12 沖擊試驗
a) 按 GB/T2423.5—1995中試驗 Ea規定的方法進行;
b) 嚴酷程度:峰值加速度為500m/s2,脈沖持續時間為11ms,每個方向3次(共18次);
c) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后檢查外觀和功能,并測試基本誤差。
6.13 振動試驗
a) 按 GB/T2423.10—2008中試驗 Fc規定的方法進行;
b) 嚴酷等級:掃頻范圍為10Hz~150Hz,加速度幅值為50m/s2,每軸線上的掃描循環5次; c) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后檢查外觀和功能,并測試基本誤差。
6.14 運輸試驗
運輸試驗按照以下方法試驗:
a) 按 MT210—1990中第27章規定的方法進行;
b) 嚴酷等級:4Hz,加速度幅值為30m/s2,持續時間為2h;
c) 試驗中傳感器不通電,不包裝,不進行中間測試。試驗后檢查外觀和功能,并測試基本誤差。
6.15 防爆試驗
6.15.1 傳感器的防爆性能試驗方法按 GB3836.1—2000、GB3836.2—2000和 GB3836.4—2000規定
的方法,由國家授權防爆檢驗機構進行。
6.15.2 與本質安全性能有關的元件按 GB3836.4—2000中第7章規定的方法進行。
6.15.3 外殼防護性能試驗按 GB4208—2008中IP54的規定方法進行。
6.15.4 輕合金材料的摩擦火花試驗按 GB3836.1—2000規定進行,為自由落體沖擊方法。
6.15.5 塑料外殼表面絕緣電阻試驗按 GB3836.1—2000中23.4.7.8規定的方法進行。
6.15.6 塑料外殼的阻燃試驗按 GB3836.1—2000中附錄 E 規定的方法進行。
6.15.7 傳感器火花點燃試驗按 GB3836.4—2000中10.1~10.4規定的方法進 行,傳 感器與關聯設備 通過2km 的模擬電纜參數連接(或單芯截面積為1.5mm2 的電纜;但應在該傳感器關聯設備明細中,注 明該種電纜的生產廠家及型號)。模擬電纜符合 MT/T772—1998附錄 A4仿真。
6.15.8 最高表面溫度按 GB3836.4—2000中10.5規定方法進行。
6.15.9 電氣間隙和爬電距離的測量用游標卡尺進行測量。
6.15.10 本安參數按 GB3836.4—2000規定的方法進行。
7 檢驗規則
7.1 檢驗分類
檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗,檢驗項目見表2。
7.2 出廠檢驗
應由制造廠質量檢驗部門逐臺進行,檢驗合格并發給合格證后方可出廠。
表2 檢驗項目
序號 | 檢驗項目 | 技術要求 | 試驗方法 | 出廠檢驗 | 型式檢驗 |
1 | 外觀質量及結構要求 | 5.4 | 6.3 | ○a | ○ |
2 | 主要技術指標 | 5.5 | 6.4 | ○ | ○ |
3 | 傳輸距離 | 5.6 | 6.5 | ○ | ○ |
4 | 電源適應性 | 5.7 | 6.6 | ○ | ○ |
5 | 絕緣電阻 | 5.8.1 | 6.7.1 | ※b | ○ |
6 | 工頻耐壓 | 5.8.2 | 6.7.2 | △c | ○ |
7 | 工作穩定性 | 5.9 | 6.8 | ○ | ○ |
8 | 工作溫度 | 5.10.1 | 6.9 | —d | ○ |
9 | 貯存溫度 | 5.10.2 | 6.10 | — | ○ |
10 | 交變濕熱 | 5.10.3 | 6.11 | — | ○ |
11 | 沖擊 | 5.10.4 | 6.12 | — | ○ |
12 | 振動 | 5.10.5 | 6.13 | — | ○ |
13 | 運輸 | 5.10.6 | 6.14 | — | ○ |
14 | 元件本安性能 | 5.11.2 | 6.15.2 | — | ○ |
15 | 外殼防護性能 | 5.11.3 | 6.15.3 | — | ○ |
16 | 輕合金材料的摩擦火花 | 5.11.4 | 6.15.4 | — | ○ |
17 | 表面絕緣電阻 | 5.11.5 | 6.15.5 | — | ○ |
18 | 外殼阻燃性能 | 5.11.5 | 6.15.6 | — | ○ |
19 | 火花點燃試驗 | 5.11.6 | 6.15.7 | — | ○ |
20 | 最高表面溫度 | 5.11.7 | 6.18.8 | — | ○ |
21 | 電氣間隙與爬電距離測試 | 5.11.8 | 6.15.9 | — | ○ |
22 | 本安參數 | 5.11.9 | 6.15.10 | — | ○ |
注 :a:檢 驗項目; b:常 態檢驗項目; c:常 態抽檢項目; d:不 檢驗項目。 | |||||
7.3 型式檢驗
7.3.1 有下列情況之一時,應進行型式檢驗:
a) 新產品或老產品轉廠生產試制定型鑒定時;
b) 正式生產后如結構、材料、工藝有較大改變,可能影響產品性能時; c) 正常生產傳感器3年1次;
d) 停產2年以上再次恢復生產時;
e) 出廠檢驗結果與上次型式檢驗有較大差異時; f) 國家有關機構提出要求時。
7.3.2 檢驗機構
型式檢驗應由國家授權的檢驗機構負責進行。
7.3.3 抽樣
從出廠檢驗合格的傳感器中按 GB/T10111規定的 方法進行。 抽樣基數不少于 10 臺,抽 樣數量不 少于3臺。
7.3.4 判定規則
在檢驗中,若有一臺不滿足5.5、5.6、5.7、5.8.1、5.8.2、5.11.3、5.11.4、5.11.5、5.11.6、5.11.7 中
的任一項,或有 2 臺 其 他 項 目 不 合 格,則 判 該 批 產 品 不 合 格;若 不 包 括 5.5、5.6、5.7、5.8.1、5.8.2、 5.11.3、5.11.4、5.11.5、5.11.6、5.11.7的項目,其他 項目中有一臺不合格,則 對全項目加倍復檢,如 仍 有不合格,則判該傳感器為不合格。
8 標志、包裝、運輸和貯存
8.1 標志
8.1.1 安全標志標識的使用應符合 AQ1043的規定。
8.1.2 產品外殼明顯處應有永久性“Ex”和“MA”標志。
8.1.3 產品外殼明顯處應設置銘牌,銘牌內容應包括如下信息: a) 產品型號名稱;
b) 防爆標志;
c) 防爆合格證編號;
d) 礦用產品安全標志證書編號; e) 主要技術參數;
f) 外殼防護等級; g) 出廠編號;
h) 出廠日期; i) 質量;
j) 制造廠名。
8.2 包裝
8.2.1 包裝應符合 GB/T15464的規定,具有防雨、防潮、防塵、防振能力。
8.2.2 包裝標志應符合 GB/T191的規定。
8.2.3 包裝箱內應有下列附件: a) 裝箱單;
b) 產品合格證;
c) 產品使用說明書(按 GB/T9969的規定編寫); d) 配件(含專用工具)。
8.3 運輸
包裝好的產品應能適應各種運輸方式。
8.4 貯存
產品應貯存在通風良好,無腐蝕性氣體的庫房中。
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