摘要：本文根据国家计量技术规程，深入分析矿用催化燃烧式甲烷测定器的工作原理，结合矿井实际使用情况，对矿用催化燃烧式甲烷测定器检定周期的确定做了详尽的分析，提出了自己的观点。
    关键词：催化 燃烧式 甲烷 周期 确定
    瓦斯是煤矿安全生产的“头号杀手”。近年来，国内煤矿企业安全形势日益严峻，如何最大限度地保证瓦斯监控仪器的准确显示，防止误报警呢？下面我们就按照国家行业标准和计量技术规范的相关要求对催化燃烧式甲烷测定器的原理、使用、标校尤其是检定周期进行系统的分析说明。
    根据JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》中4.1项：确定原则一：制定或修订计量器具检定规程时，应根据所适用计量器具的本身特征（如计量器具的工作原理、结构型式与所用材质）、计量器具的性能要求（如最大允许误差、测量重复性与测量稳定性）以及计量器具的使用情况（如环境条件、使用频度与维护状况）来确定其检定周期。
    一、本身特征
    1.矿用甲烷检测仪的核心元件是催化元件，它的工作原理是：甲烷气体在黑白元件的黑元件表面进行无焰燃烧，元件温度升高，阻值增大，破坏检测电桥平衡，在一定的甲烷浓度范围内，产生正比于甲烷浓度的差动式直流电压输出信号，经过放大后送A/D变换器转换成数字信号显示在输出屏上。
    2.目前普遍使用的以高性能铂丝为骨架、Al2O3为载体的催化元件存在着不稳定和寿命短的缺点。AQ6202-2006《煤矿甲烷检测用载体催化元件》中5.7条款规定了载体催化元件的基本误差要求。
    催化元件在整个量程范围内基本误差是不一致的，即量程上限误差大，量程下限误差小，这就是线性度不一致。AQ6202-2006《煤矿甲烷检测用载体催化元件》中5.3条款规定：催化元件的灵敏度应不低于12mV/1%CH4。这一指标是衡量催化元件活性和使用寿命的重要指标，它会随着使用时间而逐渐下降，当元件灵敏度降到初始值的50%时，一般就视为寿命终结。一般情况下，使用240～300d后即需更换催化元件。
    3.在矿井生产中，如有超过4%浓度的CH4气体冲击仪器后，还会使催化元件发生“激活”现象，产生“二值性”误测问题，即灵敏度忽高忽低，稳定性变差，导致误差增大示值不准，甚至完全不能使用；如果井下煤层伴随有硫化氢、砷化物、二氧化硫、有机硅蒸汽等微量有毒气体时，会使催化剂中毒而使灵敏度下降，甚至不反应；在实际运行中，元件还会受到矿井环境温度、湿度、风速、工作电压等诸多因素引起的输出信号漂移，导致示值误差增大，数据失真。
    由此可见，采用催化元件原理的甲烷检测仪的工作特性受到多方面的因素影响，并非非常稳定和准确。
    二、性能要求
    1.AQ6202-2006《煤矿甲烷检测用载体催化元件》中5.6条款规定了载体催化元件的稳定性要求：通3.5%CH4的标准气样3min后，记录电桥输出值，继续通气，电桥输出值在1min内波动不超过±2%。5.8条款规定了灵敏度漂移和零点漂移：连续式元件，连续工作15d，间断式元件，间断工作15×10h，基本误差应不超过表1的规定。
    AQ6203-2006《煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器》中4.10.1条款规定：在（0.00～4.00）%CH4范围内，当甲烷浓度保持恒定时，传感器的显示值或输出信号值的变化量应不超过0.04%CH4。甲烷传感器的基本误差要求。
    4.13条款规定：传感器连续工作15d的基本误差应不超过表2的规定。
    AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》中4.3条款：接入煤矿安全监控系统的各类传感器稳定性应不小于15d。
    由此可见，一是催化燃烧式甲烷测定器作为目前广泛采用的矿井瓦斯测量仪器，对其准确性和精度的要求很高；二是以催化元件为核心的甲烷传感器的稳定工作时间为15天左右。
    三、使用情况
    1.矿井井下环境随着地域、海拔、煤田分布等条件的不同差别较大，大部分厂商的产品都在说明书中注明了使用的环境要求：环境温度0～+40℃，相对湿度≤95%（+25℃），大气压力80～106kPa，风速0～8m/s，而井下的实际环境条件毕竟和实验室检定、校准环境相差很大，低温、高湿、复杂的多种逸出气体，在实验室检定过的合格仪器难以在井下环境中能保持同样的准确性和精度。
    2.AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》中4.2条款规定：煤矿安全监控系统必须24h连续运行。2010版《煤矿安全规程》和AQ1029-2007中明确表述：采用催化燃烧原理的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪每隔7～10天必须使用校准气体按产品使用说明书的要求调校一次。因此，固定式测定器（俗称甲烷传感器）至少要连续工作7天，甲烷便携仪至少要工作7×8h。
    根据JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》中4.2项：确定原则二，确定计量器具检定周期时，首先应明确所适用计量器具的测量可靠性目标R，一般计量器具的测量可靠性目标R≥90%。
    根据JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》中5.1.1项，结合某矿业集团公司3个矿井连续3年的周期检定统计数据，采用固定阶梯调整法对甲烷测定器的检定周期进行计算。
    连续3年对3个矿井的5264台甲烷传感器和便携仪进行12个月周期检定，结果合格台数为4578台，合格率87.0%。根据固定阶梯调整法对催化燃烧式甲烷测定器的周期检定时间进行调整。
    按照调整方法，检定合格率<90%，应将检定周期由原来的12个月相应的调整为6个月。
    综上所述，根据JJF1139-2005《计量器具检定周期确定原则和方法》中确定原则和确定方法的要求，结合多年来仪器使用环境和工作时间等实际情况、周期检定结果和数据统计分析，建议将催化燃烧式甲烷测定器的周期检定时间由原来的12个月调整为6个月，并应严格执行催化燃烧式仪器的7天周期标校的要求，以保证矿井监控系统的可靠运行，实时掌握准确数据，保障矿井安全生产。 晋中汾西瑞泰煤矿设备安全技术检测有限公司 赵力强
    参考文献：
    1.谢保卫，李国斌 《催化燃烧型瓦斯检测仪器性能特征及影响因素浅析》《煤矿安全》2002年第3期；
    2.李巍，黄世震，陈文哲 《甲烷气体传感元件的研究现状及发展趋势》 《福建工程学院学报》2006年第2期；
    3.刘建周，范健，王小刚 《甲烷催化燃烧反应与甲烷传感器稳定性的研究》《煤炭转化》1998年第1期。