文/李劍峰

近年來，兗礦集團(tuán)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(jìn)行了深入研究，在校準(zhǔn)檢測方面提出解決方案并在實(shí)踐中成功地進(jìn)行了應(yīng)用，有效減少了生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

作為煤礦安全生產(chǎn)重要保障手段之一的安全儀表儀器，其運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常、檢測數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠，直接關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)。及時對安全儀表儀器進(jìn)行檢測，可以有效消除安全隱患。

光干涉甲烷測定儀的校準(zhǔn)

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(yōu)點(diǎn)有穩(wěn)定性高、使用壽命長、檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等。

光干涉甲烷測定儀的原理是：兩束相干光線經(jīng)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(chǎn)生光程差。當(dāng)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(fā)生改變。對于混合氣體而言，當(dāng)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(fā)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(fù)責(zé)煤礦“一通三防”的工作人員，“一通三防”指礦井通風(fēng)和防治瓦斯、防治煤塵、防治礦井火災(zāi)）不能將光干涉甲烷測定儀的校準(zhǔn)和檢定區(qū)分清楚，常常把它們混為一談。檢定是指依據(jù)檢定規(guī)程對儀表計(jì)量性能進(jìn)行判定的一系列工作，而校準(zhǔn)是指在規(guī)定條件下，對儀表量值與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量值進(jìn)行復(fù)現(xiàn)操作的過程。檢定比校準(zhǔn)的要求高，一般需要由有資質(zhì)的計(jì)量部門進(jìn)行。通常情況下，煤礦通防工作者所說對儀表的校準(zhǔn)是指后者。在煤礦現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用中，對光干涉甲烷測定儀的日常校準(zhǔn)采用壓力校準(zhǔn)法和標(biāo)準(zhǔn)氣樣校準(zhǔn)法。

壓力校準(zhǔn)法

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

在實(shí)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(zhǔn)的精度。壓力校準(zhǔn)法的儀表設(shè)備可以根據(jù)煤礦的實(shí)際來進(jìn)行組合，但是必須保證設(shè)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(jì)量站的成套檢定裝置完全能夠滿足現(xiàn)場校準(zhǔn)的需要，但是成本比較高。不同溫度下對應(yīng)的壓力按照溫度為20 ℃時的壓力進(jìn)行折算。

標(biāo)準(zhǔn)氣樣校準(zhǔn)法

這是指用標(biāo)準(zhǔn)氣樣對光干涉甲烷測定器進(jìn)行比對的校準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)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?yàn)閴毫Υ嬖诙斐傻恼`差，同時還要注意溫度修正，以確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。在煤礦現(xiàn)場使用標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行日常校準(zhǔn)時幾乎都會忽略這兩點(diǎn)，結(jié)果造成標(biāo)定的儀器示值不準(zhǔn)確，需要特別注意。校準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)氣樣濃度與對應(yīng)儀器應(yīng)得讀數(shù)關(guān)系可以利用公式進(jìn)行計(jì)算。

催化燃燒式甲烷檢測報(bào)警儀的校準(zhǔn)

目前，我國煤礦井下常用的便攜式甲烷檢測報(bào)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(fā)生氧化燃燒時候產(chǎn)生熱量并且引起電阻值的變化，然后利用轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)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(bào)警儀的主要部件，其具有雙值性，即在一定濃度范圍內(nèi)，元件輸出的電信號與甲烷濃度有著很好的正比例線性關(guān)系，然而到一定濃度的時候就會出現(xiàn)拐點(diǎn)，甲烷濃度和元件輸出的電信號不再呈現(xiàn)規(guī)則的線性關(guān)系，在此之后卻呈現(xiàn)出反比例的關(guān)系。常用的甲烷檢測儀在0 ～4%范圍內(nèi)的讀值精度非?？煽?。但是，該儀器元件的壽命比較短，一般現(xiàn)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(huán)境的影響比較大，煤礦井下的硫化物會使得元件出現(xiàn)中毒，環(huán)境的濕度大也會降低元件的活性。另外，當(dāng)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(fù)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(fā)生常常會使得儀表的測量結(jié)果偏高，所以需要及時地進(jìn)行調(diào)校。

便攜式甲烷檢測報(bào)警儀的校準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)氣樣比對校準(zhǔn)法。在實(shí)際的校準(zhǔn)工作中特別要注意以下幾點(diǎn)：換用不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行校準(zhǔn)的時候，要嚴(yán)格地按照儀器的說明書控制氣體進(jìn)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(bào)警點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)的時候，同時要觀察聲光信號，不能夠報(bào)警或者報(bào)警聲低也應(yīng)該按照不符合要求的儀表進(jìn)行管理；校準(zhǔn)的時候要保證環(huán)境條件，避免有風(fēng)流、溫度劇烈變化的影響，比如空調(diào)風(fēng)流、開窗風(fēng)流等；煤礦現(xiàn)場對便攜式甲烷檢測報(bào)警儀的校準(zhǔn)可以使用流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)氣，標(biāo)準(zhǔn)氣要使用有生產(chǎn)資質(zhì)企業(yè)提供的標(biāo)準(zhǔn)氣樣，對流量計(jì)也要按照規(guī)定進(jìn)行送檢，以確保儀表校準(zhǔn)的可靠性。

便攜式光學(xué)甲烷檢測儀改進(jìn)和維修檢測新方法

便攜式光學(xué)甲烷檢測儀的盤形管（也稱“毛細(xì)管”）是平衡儀器空氣室氣壓和待檢測地點(diǎn)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(fù)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(tuán)有限公司及下屬單位試驗(yàn)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(xué)性質(zhì)，在許多行業(yè)得到廣泛應(yīng)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?xì)馄康某鰵夤苈废噙B接；另一端與100 ml 注射器的針頭用粘結(jié)劑粘緊，盤形管的內(nèi)徑較細(xì)，注射器的針頭可以插進(jìn)去；打開二氧化碳?xì)馄恐鏖y和減壓器閥門，將出氣壓力調(diào)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(xù)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(jì)量檢定前大修時對盤形管進(jìn)行清洗、檢漏，不僅能保障便攜式光學(xué)甲烷檢測儀順利通過計(jì)量檢定，也更便于以后使用。