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矿用位移传感器通用技术条件
General specifications of mine displacement sensor
2011-04-12 发布 201 1-09-01 实施
国家安全生产监督管理总局 发 布
前 言
本标准的5.7为推荐性条款外,其余为强制性条款。
本标准是根据 GB/T1.1—2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构 和编写规则》的 规定进行 编写。
本标准由中国煤炭工业协会科技发展部提出。 本标准由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。
本标准主要起草单位:煤炭科学研 究总院重庆研究院、安 标国家矿用产品安全标志中心、陕 西安瑞 特电子科技有限公司、山东省科达矿山监测装备有限公司。
本标准主要起草人:陈福民、石发强、杨大明、胡继红、何晶、邹德蕴、张安然、曹利波、付建涛等。 本标准为首次发布。
矿用位移传感器通用技术条件
1 范围
本标准规定了矿用位移传感器的术语和定义、型 号命名和类型、技 术要求、试 验方法、检 验规则、标 志、包装、运输和贮存。
本标准适用于煤矿井下使用的位移传感器(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 附后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于标准,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,其最新版本适用于本标准。
GB/T191 包装储运图示标志
GB/T2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 A:低温 GB/T2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 B:高温
GB/T2423.4 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 Db交变湿热(12h+12h循环) GB/T2423.5 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 Ea和导则:冲击 GB/T2423.10 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验 Fc:振动(正弦) GB3836.1—2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求(eqvIEC60079-0:1998) GB3836.2—2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分:隔爆型“d”(eqvIEC60079-1:1990) GB3836.4—2000 爆炸性气体 环 境 用 电 气 设 备 第 4 部 分:本 质 安 全 型 “i”(eqvIEC60079-11:1999)
GB4208—2008 外壳防护等级(IP 代码) GB/T9969 工业产品使用说明书 总则
GB/T10111 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序
GB/T15464 仪器仪表包装通用技术条件
AQ1043 矿用产品安全标志标识
MT/T154.10 煤矿用安全仪器仪表产品型号编制方法和管理办法 MT210—1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 MT/T772—1998 煤矿监控系统主要性能测试方法
MT/T899 煤矿用信息传输装置
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
矿用位移传感器 minedisplacementsensor
连续监测煤矿矿井中被测物相对位置位移量的装置。
4 型号命名和防爆类型
4.1 型号命名
按 MT/T154.10的规定进行命名。
4.2 防爆类型
应符合 GB3836.1—2000的规定。
5 要求
5.1 一般要求
5.1.1 传感器应符 合 本 标 准 的 要 求,并 按 照 规 定 程 序 和 国 家 授 权 检 验 单 位 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,应符合 GB3836.1—2000的有关规定。
5.1.3 与传感器关联和配套的设备应满足 GB3836.1—2000、GB3836.2—2000 和 GB3836.4—2000
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 时还应具有有效期内的矿用产品安全 标志证书。
5.1.4 不得随意改变与传感器的关联设备和配套设备。
5.2 环境条件
5.2.1 工作环境
工作环境应满足:
a) 环境温度:(0~40)℃;
b) 相对湿度:小于或等于98%; c) 大气压力:(80~116)kPa;
d) 有瓦斯或煤尘爆炸危险,但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体的场所。
5.2.2 运输和贮存环境
运输和贮存环境应满足下列要求: a) 温度:(-40~+60)℃;
b) 振动:小于或等于50m/s2;
c) 冲击:小于或等于500m/s2。
5.3 输出信号制
5.3.1 开关量
5.3.1.1 有源开关量输出信号,在高电平输出状态,拉出电流为2mA 时,输 出电压应大于等于 3V;在 低电平输出状态,输出电压应小于等于0.5V。
5.3.1.2 无源开关量输出状态,在 断开 (截 止)时,两 输出端之间的漏电阻应大于等于 100kΩ;在 闭合
(导通)时,灌入电流为2mA 时,输出电压应小于等于0.5V。
5.3.2 模拟量
5.3.2.1 直流模拟量信号
a) 1mA~5mA(负载电阻0Ω~500Ω 或大于500Ω); b) 4mA~20mA(负载电阻0Ω~350Ω 或大于350Ω)。
5.3.2.2 频率模拟量信号
a) 信号频率应为:200Hz~1000Hz或5Hz~15Hz;
b) 高电平应大于等于3V,低电平应小于 等于 0.5V,在 整个频率范围内,正、负 脉冲宽度大于等 于0.3ms。
5.3.3 数字量信号
应符合 MT/T899的要求。
5.4 外观质量与结构要求
5.4.1 传感器的显示窗应透光良好,数码、符号均应显示清晰,无缺陷。
5.4.2 传感器表面,镀层或涂层均匀、牢固、颜色一致,不应有气泡、裂痕、明显剥落和斑点。
5.4.3 传感器应结构合理,坚固耐用,并有适于井下安装的悬挂支撑结构,活动部件灵活可靠。
5.4.4 传感器接插零 件 应 无 松 动,脱 落 现 象;金 属 部 件 应 采 取 防 腐 措 施;标 志 标 识 与 铭 牌 清 晰、安 装 牢固。
5.4.5 传感器应采用数字显示,分辨率应不低于1mm。
5.5 主要技术指标
5.5.1 测量范围
应大于或等于300mm。
5.5.2 基本误差
应不超过±3mm。
5.5.3 位移力
应在(4~10)N 范围之内。
5.5.4 重复性
应不大于1mm。
5.5.5 回程误差
应符合5.5.2的规定。
5.5.6 报警功能
5.5.6.1 报警误差
报警点在测量范围内可任意设置,报警显示值与设定值的差值应不超过±2mm。
5.5.6.2 报警声级强度
在距其声响器正前方1m 远处的报警声级强度应大于或等于80dB(A)。
5.5.6.3 报警光信号
在黑暗环境中20m 远处应清晰可见。
5.5.7 功能
a) 应具有数字调校或遥控调校功能; b) 能显示绝对位移值。
5.6 传输距离
使用电缆的单芯截面积 为 1.5mm2 时,传 感 器 与 关 联 设 备 或 配 接 设 备 之 间 的 传 输 距 离 应 至 少 为
2km,关联设备或配接设备的显示值或输出信号值(换算为位移值)应符合5.5.2的规定。
5.7 电源适应性
传感器的直流工作电压宜为(12~24)V,在其电压范围内应正常工作,工作电流满足设 计要求,并 应 符合5.5.2~5.5.7的规定。
5.8 电气安全
5.8.1 绝缘电阻
传感器的绝缘电阻应符合表1的要求。
表1 绝缘电阻参数
测试部位 | 绝缘电阻 MΩ | ||
常 态 | 交变湿热试验后 | ||
本安端与外壳 | ≥10 | ≥1.5 | |
5.8.2 工频耐压
传感器在常态和交变湿热试验后应通过 500V、50Hz,历 时 1min 的工频耐压试验,试 验中应无火 花、飞弧和击穿现象,且漏电流应小于5mA。
5.9 工作稳定性
传感器经工作稳定性试验后,基本误差应符合5.5.2的规定。
5.10 环境适应性
5.10.1 传感器在工作温度试验时,其基本误差和功能应符合5.5.2、5.5.7的规定。
5.10.2 传感器经贮存温度试验后,其外观、基本误差和功能应符合5.4、5.5.2、5.5.7的规定。
5.10.3 传感器经交变湿热试验后,其外观、基本误差、功能和电气安全应符 合 5.4、5.5.2、5.5.7 和 5.8 的规定。
5.10.4 传感器经冲击试验后,其外观、基本误差和功能应符合5.4、5.5.2、5.5.7的规定。
5.10.5 传感器经振动试验后,其外观、基本误差和功能应符合5.4、5.5.2、5.5.7的规定。
5.10.6 传感器经运输试验后,其外观、基本误差和功能应符合5.4、5.5.2、5.5.7的规定。
5.11 防爆要求
5.11.1 传感器采用的防爆结构,应符合 GB3836.1—2000的规定。
5.11.2 传感器中任何与本质安全性能有关的元件,应 符合 GB3836.4—2000 中第 7 章的规定,在 正常 工作和故障状态下,不得超过元件在设计中规定最大电流、电压和功率额定值的2/3的情况下工作。 5.11.3 传感器外壳防护性能应符合 GB4208—2008中防护等级IP54的规定。
5.11.4 传感器外壳材质采用轻合金时,应符合 GB3836.1—2000第8章的要求。
5.11.5 传感器 外 壳 材 质 采 用 塑 料 时,外 壳 表 面 绝 缘 电 阻 应 不 超 过 1 GΩ;外 壳 阻 燃 性 能 应 符 合
GB3836.1—2000中7.4的规定。
5.11.6 传感器 与 关 联 设 备 通 过 不 低 于 2km 电 缆 (单 芯 截 面 积 为 1.5 mm2 )连 接 后,应 能 通 过
GB3836.4—2000中10.1~10.4规定的火花点燃试验。
5.11.7 传感器在正常和故障状态下其最高表面温度应小于等于150℃。
5.11.8 传感器外壳结构、电气间隙爬电距离应符合 GB3836.4—2000中第6章的规定。
5.11.9 传感器的本安参数为: 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 试验条件
6.1.1 环境条件
除有特殊规定外,一般试验应在下列条件下进行: a) 环境温度:(15~35)℃;
b) 相对湿度:(45~75)%;
c) 大气压力:(80~116)kPa; d) 无显著振动和冲击的场所。
6.1.2 试验用主要仪器设备
试验用主要仪器设备及要求如下:
a) 游标卡尺:分辨率不低于0.02mm; b) 钢直尺:分辨率不低于1mm;
c) 声级计:分辨率不低于0.1dB(A); d) 牛顿拉力计:分辨率不低于0.1N;
e) 标准电流表:量程为(0~30)mA,准确度等级不低于0.5级; f) 标准电压表:量程为(0~30)V.DC,准确度等级不低于0.5级; g) 数字存储示波器:带宽100MHz、取样率为1.0GS/s;
h) 数字万用表:四位半,准确度等级小于等于1%。
6.2 试验前的准备和注意事项
6.2.1 输出负载电阻为350Ω 或500Ω。
6.2.2 接通电源,稳定15min后方能试验。
6.2.3 试验前调整好传感器的基准点,作为传感器的位移零点。
6.2.4 5.10.2~5.10.6每项试验后,检测性能前,允许对传感器再进行调整。
6.3 外观及结构检查
用目测和手感的方法进行检查。
6.4 主要技术指标检测
6.4.1 位移力
利用牛顿拉力计进行检测。
6.4.2 基本误差
在传感器测量范围的0、25%、50%、75% 和 100% 五个点进行检测,由 低到高读取正行程各检测点 的值和输出信号值,当达到最大值时,保 持 1min,然 后逐步减至最小值,并 读取反行程各检测点的值和 输出信号值。
每点重复试验4次,取算术平均值,各测点的基本误差,按式(1)计算
…………………………(1)
式中:
δ ———基本误差,mm;
x ———输出信号实测值或显示值的平均值,mm; x ———输出信号或显示的标准值,mm。
取各测点基本误差最大值,作为该传感器的基本误差。
6.4.3 重复性
对传感器量程的50%这一点重复检测6次,记录每次测量的位移值,按式(2)计 算实验标准偏差S, 作为仪器的重复性指标。
式中:
…………………………(2)
x ———n 次检测值的算术平均值,mm;
n ———测量次数,n=6。
6.4.4 回程误差测试
用6.4.2实测的数据,取同一位移测量 信号所得到的正、反 行程测定值之差的绝对值的最大值,作 为传感器的回程误差。
6.4.5 报警功能测试
6.4.5.1 报警值与设定值差值
将传感器的报警点设置在20mm,从基 准点缓慢增加传感器的位移量,记 录出现声、光 报警瞬间传 感器的显示值和输出信号值,重复试验4次,取算术平均值,按式(1)计算测量值与设定值的误差值。 6.4.5.2 报警声级强度
在背景噪声小于50dB(A)的环境中,将声级计置于传感器的报警声响器轴心正前方 1m 处,测 量 4
次,取算术平均值作为传感器的报警声级强度。
6.4.5.3 报警光信号
在黑暗环境中20m 远处观察。
6.4.5.4 功能检测
在6.4.1~6.4.5试验过程中同步检查。
6.5 传输距离
将符合 MT/T772—1998中 A4规定的2km 仿真电路串接在传感器的输出信号线上,如图1所示。 按6.4.2的方法测试传感器的基本误差。
图1
6.6 电源波动性测试
将直流稳压电源分别调至工作电压下限和上限,直 接给传感器供电,利 用电流表测试工作电流,并 按6.4的方法测试传感器的基本误差,并检查功能。
6.7 电气安全
6.7.1 绝缘电阻检测
按 MT210—1990中第7章的要求进行。
6.7.2 工频耐压试验
按 GB3836.4—2000中10.6的要求进行。
6.8 工作稳定性试验
将调整好的传感器连续通电2d,每24h按6.4.2的方法测试传感器的基本误差。
6.9 工作温度试验
6.9.1 工作低温
a) 按 GB/T2423.1—2008中试验 Ab规定的方法进行; b) 严酷等级:(0±3)℃;
c) 试验中传感器通电工作,稳定2h后,在温场中测试基本误差,并检查功能。
6.9.2 工作高温
a) 按 GB/T2423.2—2008中试验 Bb规定的方法进行; b) 严酷等级:(40±2)℃;
c) 试验中传感器通电工作,稳定2h后,在温场中测试基本误差,并检查功能。
6.10 温度贮存试验
6.10.1 低温贮存
a) 按 GB/T2423.1—2008中试验 Ab规定的方法进行; b) 严酷等级:(-40±3)℃;
c) 持续时间:16h;
d) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后在6.1.1规定的条件下 恢复 2h,再 检 查外观和功能,并测试基本误差。
6.10.2 高温贮存
a) 按 GB/T2423.2—2008中试验 Bb规定的方法进行; b) 严酷等级:(60±2)℃;
c) 持续时间:16h;
d) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后在6.1.1规定的条件下 恢复 2h,再 检 查其外观和功能,并测试基本误差。
6.11 交变湿热试验
a) 按 GB/T2423.4—2008中试验 Db规定的方法进行;
b) 严酷等级:温度为(40±2)℃,湿度为(93±3)%RH,周期为12d;
c) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后在6.1.1规定的条件下 恢复 2h,检 查 外观和功能,并测试基本误差和进行电气安全试验。
6.12 冲击试验
a) 按 GB/T2423.5—1995中试验 Ea规定的方法进行;
b) 严酷程度:峰值加速度为500m/s2,脉冲持续时间为11ms,每个方向3次(共18次);
c) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后检查外观和功能,并测试基本误差。
6.13 振动试验
a) 按 GB/T2423.10—2008中试验 Fc规定的方法进行;
b) 严酷等级:扫频范围为10Hz~150Hz,加速度幅值为50m/s2,每轴线上的扫描循环5次; c) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后检查外观和功能,并测试基本误差。
6.14 运输试验
运输试验按照以下方法试验:
a) 按 MT210—1990中第27章规定的方法进行;
b) 严酷等级:4Hz,加速度幅值为30m/s2,持续时间为2h;
c) 试验中传感器不通电,不包装,不进行中间测试。试验后检查外观和功能,并测试基本误差。
6.15 防爆试验
6.15.1 传感器的防爆性能试验方法按 GB3836.1—2000、GB3836.2—2000和 GB3836.4—2000规定
的方法,由国家授权防爆检验机构进行。
6.15.2 与本质安全性能有关的元件按 GB3836.4—2000中第7章规定的方法进行。
6.15.3 外壳防护性能试验按 GB4208—2008中IP54的规定方法进行。
6.15.4 轻合金材料的摩擦火花试验按 GB3836.1—2000规定进行,为自由落体冲击方法。
6.15.5 塑料外壳表面绝缘电阻试验按 GB3836.1—2000中23.4.7.8规定的方法进行。
6.15.6 塑料外壳的阻燃试验按 GB3836.1—2000中附录 E 规定的方法进行。
6.15.7 传感器火花点燃试验按 GB3836.4—2000中10.1~10.4规定的方法进 行,传 感器与关联设备 通过2km 的模拟电缆参数连接(或单芯截面积为1.5mm2 的电缆;但应在该传感器关联设备明细中,注 明该种电缆的生产厂家及型号)。模拟电缆符合 MT/T772—1998附录 A4仿真。
6.15.8 最高表面温度按 GB3836.4—2000中10.5规定方法进行。
6.15.9 电气间隙和爬电距离的测量用游标卡尺进行测量。
6.15.10 本安参数按 GB3836.4—2000规定的方法进行。
7 检验规则
7.1 检验分类
检验分为出厂检验和型式检验,检验项目见表2。
7.2 出厂检验
应由制造厂质量检验部门逐台进行,检验合格并发给合格证后方可出厂。
表2 检验项目
序号 | 检验项目 | 技术要求 | 试验方法 | 出厂检验 | 型式检验 |
1 | 外观质量及结构要求 | 5.4 | 6.3 | ○a | ○ |
2 | 主要技术指标 | 5.5 | 6.4 | ○ | ○ |
3 | 传输距离 | 5.6 | 6.5 | ○ | ○ |
4 | 电源适应性 | 5.7 | 6.6 | ○ | ○ |
5 | 绝缘电阻 | 5.8.1 | 6.7.1 | ※b | ○ |
6 | 工频耐压 | 5.8.2 | 6.7.2 | △c | ○ |
7 | 工作稳定性 | 5.9 | 6.8 | ○ | ○ |
8 | 工作温度 | 5.10.1 | 6.9 | —d | ○ |
9 | 贮存温度 | 5.10.2 | 6.10 | — | ○ |
10 | 交变湿热 | 5.10.3 | 6.11 | — | ○ |
11 | 冲击 | 5.10.4 | 6.12 | — | ○ |
12 | 振动 | 5.10.5 | 6.13 | — | ○ |
13 | 运输 | 5.10.6 | 6.14 | — | ○ |
14 | 元件本安性能 | 5.11.2 | 6.15.2 | — | ○ |
15 | 外壳防护性能 | 5.11.3 | 6.15.3 | — | ○ |
16 | 轻合金材料的摩擦火花 | 5.11.4 | 6.15.4 | — | ○ |
17 | 表面绝缘电阻 | 5.11.5 | 6.15.5 | — | ○ |
18 | 外壳阻燃性能 | 5.11.5 | 6.15.6 | — | ○ |
19 | 火花点燃试验 | 5.11.6 | 6.15.7 | — | ○ |
20 | 最高表面温度 | 5.11.7 | 6.18.8 | — | ○ |
21 | 电气间隙与爬电距离测试 | 5.11.8 | 6.15.9 | — | ○ |
22 | 本安参数 | 5.11.9 | 6.15.10 | — | ○ |
注 :a:检 验项目; b:常 态检验项目; c:常 态抽检项目; d:不 检验项目。 | |||||
7.3 型式检验
7.3.1 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试制定型鉴定时;
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) 正常生产传感器3年1次;
d) 停产2年以上再次恢复生产时;
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时; f) 国家有关机构提出要求时。
7.3.2 检验机构
型式检验应由国家授权的检验机构负责进行。
7.3.3 抽样
从出厂检验合格的传感器中按 GB/T10111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。
7.3.4 判定规则
在检验中,若有一台不满足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
的任一项,或有 2 台 其 他 项 目 不 合 格,则 判 该 批 产 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的项目,其他 项目中有一台不合格,则 对全项目加倍复检,如 仍 有不合格,则判该传感器为不合格。
8 标志、包装、运输和贮存
8.1 标志
8.1.1 安全标志标识的使用应符合 AQ1043的规定。
8.1.2 产品外壳明显处应有永久性“Ex”和“MA”标志。
8.1.3 产品外壳明显处应设置铭牌,铭牌内容应包括如下信息: a) 产品型号名称;
b) 防爆标志;
c) 防爆合格证编号;
d) 矿用产品安全标志证书编号; e) 主要技术参数;
f) 外壳防护等级; g) 出厂编号;
h) 出厂日期; i) 质量;
j) 制造厂名。
8.2 包装
8.2.1 包装应符合 GB/T15464的规定,具有防雨、防潮、防尘、防振能力。
8.2.2 包装标志应符合 GB/T191的规定。
8.2.3 包装箱内应有下列附件: a) 装箱单;
b) 产品合格证;
c) 产品使用说明书(按 GB/T9969的规定编写); d) 配件(含专用工具)。
8.3 运输
包装好的产品应能适应各种运输方式。
8.4 贮存
产品应贮存在通风良好,无腐蚀性气体的库房中。
