兩種光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置的優(yōu)劣及選擇

吳華建

【摘 要】根據(jù)JJG 667-2006《光干涉甲烷測(cè)定器檢定規(guī)程》、JJG（煤炭）06-1996《光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置》和JJG1040-2008《數(shù)字式光干涉甲烷測(cè)定器檢定儀》的要求， 以及作者長(zhǎng)期的檢定操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)兩種類(lèi)型的光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)、使用性能等方面進(jìn)行了介紹和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，并給出相應(yīng)的解決辦法，對(duì)于各級(jí)礦山計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)備選型提供了參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】甲烷 測(cè)定器 裝置

光干涉式甲烷測(cè)定器是我國(guó)煤礦目前使用比較廣泛的攜帶式甲烷測(cè)定器，它與催化燃燒式甲烷測(cè)定器相比，具有測(cè)量范圍大，穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。

目前光干涉式甲烷測(cè)定器的檢定有標(biāo)準(zhǔn)氣樣法和壓力校驗(yàn)法，依據(jù)JJG 667-2006《光干涉甲烷測(cè)定器檢定規(guī)程》的要求，一般采用壓力法來(lái)檢定。用于檢定光干涉甲烷測(cè)定器的檢定裝置有兩種，一種是水柱式光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置（下文稱(chēng)水柱式檢定裝置），一種是數(shù)字式光干涉甲烷測(cè)定器檢定儀（下文稱(chēng)數(shù)字式檢定裝置）。本文通過(guò)分析兩種檢定裝置的優(yōu)劣性及如何應(yīng)對(duì)遇到的困難，來(lái)幫助各個(gè)檢定機(jī)構(gòu)選擇檢定用的標(biāo)準(zhǔn)器。

1裝置的結(jié)構(gòu)原理

水柱式檢定裝置（見(jiàn)圖1）的主體部分是以蒸餾水為工作介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)液體壓力計(jì)，其主要有單量限和雙量限兩種結(jié)構(gòu)形式。裝置內(nèi)部由膠管、三通和開(kāi)關(guān)閥門(mén)等連接水柱計(jì)與蓄水罐。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，該裝置的氣密性較好，但長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于經(jīng)常開(kāi)關(guān)儀器磨損，會(huì)造成開(kāi)關(guān)閥門(mén)、膠管、三通等部位漏水漏氣，天氣炎熱、環(huán)境濕度過(guò)低等原因會(huì)造成蒸餾水的蒸發(fā)。備用一兩個(gè)開(kāi)關(guān)配件來(lái)替換，備用一桶純凈水隨時(shí)添加就可以很好的解決這些問(wèn)題。

圖1

數(shù)字式檢定裝置（見(jiàn)圖2）是由壓力傳感器、處理器和顯示器組成，內(nèi)部連接管路較少，氣密性良好。但是由于對(duì)環(huán)境要求較高，在使用過(guò)程中預(yù)熱時(shí)間不夠容易造成儀器輸出信號(hào)的不穩(wěn)定，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有一定范圍的波動(dòng)。解決方法是在檢定之前先將該儀器開(kāi)機(jī)預(yù)熱1～2小時(shí)，控制試驗(yàn)室溫度波動(dòng)在1℃左右。

圖2

2 裝置的操作

水柱式檢定裝置由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在操作過(guò)程中應(yīng)注意各個(gè)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。泄壓閥關(guān)閉的時(shí)候應(yīng)注意水柱位置不能低于零位，雙量限水柱式檢定裝置還應(yīng)注意（0～4）%CH4濃度段檢定微壓計(jì)的開(kāi)關(guān)閥門(mén)和（4～10）%CH4濃度段檢定水柱計(jì)開(kāi)的關(guān)閥門(mén)不應(yīng)同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉。如操作不熟練，容易將蒸餾水抽入加壓泵中，造成儀器缺水或加壓泵生銹腐蝕漏氣，而無(wú)法繼續(xù)使用。檢定人員只要熟讀使用說(shuō)明書(shū)，勤操作，便能夠避免以上問(wèn)題發(fā)生。

數(shù)字式檢定裝置操作簡(jiǎn)單，儀表盤(pán)上均有明確的操作指示，但應(yīng)注意檢定儀的測(cè)量范圍，不應(yīng)超范圍使用，否則容易造成內(nèi)部壓力傳感器的準(zhǔn)確度下降。

3 裝置的精度及適用范圍

水柱式檢定裝置依據(jù)JJG（煤炭）06-1996《光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置》的要求，單量限裝置允許誤差為±0.015%CH4，雙量限（0～4）%CH4段允許誤差為±0.015%CH4、（4～10）%CH4段允許誤差為±0.060%CH4。（4～10）%CH4濃度段允許誤差略大，但滿(mǎn)足檢定要求。其僅能用于（0～10）%CH4的光干涉甲烷測(cè)定器檢定，不能用于（0～100）%CH4的光干涉甲烷測(cè)定器檢定。

數(shù)字式檢定裝置依據(jù)JJG1040-2008《數(shù)字式光干涉甲烷測(cè)定器檢定儀》的要求，（0～10）%CH4檢定范圍允許誤差為±0.016%CH4、（0～100）%CH4檢定范圍允許誤差為±0.12%CH4，允許誤差較小，滿(mǎn)足檢定要求。其可以用于（0～10）%CH4和（0～100）%CH4的光干涉甲烷測(cè)定器檢定。

4 其他

水柱式檢定裝置為純物理原理，只要保證所加液體為純凈水，裝置就會(huì)保持穩(wěn)定，整機(jī)及配件價(jià)格較為便宜，可使用較長(zhǎng)時(shí)間并且易于維護(hù)和維修。不過(guò)由于所讀數(shù)據(jù)為毫米水柱高度，需要將所讀取的數(shù)據(jù)人工或查表?yè)Q算為甲烷濃度。根據(jù)檢定規(guī)程的要求，其檢定周期為兩年。

數(shù)字式檢定裝置為電子原理，通過(guò)壓力傳感器將檢測(cè)到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理轉(zhuǎn)換，A/D放大后，由微處理器直接計(jì)算出甲烷濃度，檢測(cè)速度快、效率高。但裝置內(nèi)部壓力傳感器的優(yōu)劣決定了數(shù)字式檢定裝置的使用性能。如果壓力傳感器質(zhì)量不佳，在使用過(guò)程中容易發(fā)生漂移，對(duì)于檢定結(jié)果將造成很大的影響，并且不易發(fā)現(xiàn)。傳感器為靈敏元件不易維修，且價(jià)格較為昂貴。根據(jù)檢定規(guī)程的要求，其檢定周期為一年。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)目前水柱式和數(shù)字式的光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于較小規(guī)模的檢定機(jī)構(gòu)建議選擇水柱式光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置，對(duì)于較大規(guī)模的檢定機(jī)構(gòu)建議選擇數(shù)字式光干涉甲烷測(cè)定器檢定裝置。