POLSKI KOMITET NORMALIZACJI, MIAR I JAKOŚCI	POLSKA NORMA	PN-91-G-02800
			GÓRNICZE ANALIZATORY TLENU Z CZUJNIKAMI ELEKTROTECHNICZNYMI WYMAGANIA OGÓLNE I BADANIA
				GRUPA KATAALOGOWA: 0I 07

1. WSTĘP

1.1. Przedmiot normy. Przedmiotem normy są górnicze analizatory tlenu (tlenomierze) z detektorami elektrochemicznymi przeznaczone do kontroli objętościowej zawartości tlenu w powietrzu.

1.2. Określenia

1.2.1. górniczy analizator tlenu z detektorem elektro chemicznym — przyrząd do pomiaru stężenia tlenu w atmosferze kopalnianej zawierający detektor elektro­chemiczny.

1.2.2. detektor elektrochemiczny — źródło prądowe, które wytwarza energię elektryczną na drodze prze­miany chemicznej tlenu wprowadzanego z zewnątrz.

1.2.3. stacjonarny analizator tlenu — przyrząd do pomiaru stężenia tlenu przeznaczony do zamontowania

w stałym miejscu w kopalni.

1.2.4. przenośny analizator tlenu — analizator tlenu przeznaczony do wykorzystania w miejscu pracy w cią­gu jednej zmiany, ustawiany zawsze w polu widzenia pracowników.

1.2.5. indywidualny analizator tlenu — analizator tle­nu stanowiący osobiste wyposażenie pracownika.

1.2.6. błąd podstawowy analizatora tlenu — różnica między wartością wskazaną przez analizator, a rzeczy­wistą wartością stężenia tlenu w mieszance wzorcowej w warunkach normalnych.

1.2.7. błąd dodatkowy analizatora tlenu — błąd ana­lizatora tlenu wywołany zmianą jednej z wielkości za­kłócających.

1.2.8. dryft zera — maksymalne odchylenie od zero­wego wskazania analizatora, po określonym czasie pra­cy lub po określonej liczbie pomiarów.

1.2.9. charakterystyka dynamiczna — charakterysty­ka analizatora, wyrażająca zależność wskazań w funkcji

czasu przy skokowej zmianie wielkości mierzonej.

1.2.10. zdolność analizatora tlenu do pracy — zdol­ność analizatora do wypełniania wszystkich zadanych funkcji przy zachowaniu dopuszczalnych wartości błędów

1.2.11. czas odpowiedzi T₉₀— czas od momentu sko­kowej zmiany wielkości mierzonej na wejściu analiza­tora do momentu, gdy sygnał wyjściowy osiąga 90% wartości ustalonej.

1.2.12. próg sygnalizacji — stężenie tlenu, którego przekroczenie (w dół lub w górę) powoduje zadziała­nie sygnalizacji alarmowej analizatora.

2. WYMAGANIA

2.1. Wymagania konstrukcyjne

2.1.1. Warunki eksploatacyjne. Konstrukcja analiza­torów powinna umożliwiać ich pracę w następujących

warunkach eksploatacji:

a) temperatura otoczenia, ⁰C — +5 do +40

b) wilgotność względna, % — do 95

c) ciśnienie atmosferyczne, kPa — 93 + 115

d) maksymalna prędkość przepływu powietrza, m/s

—5

e) analizatory powinny zachować zdolność do pracy

poddane działaniu wibracji o częstotliwości 10 + 55 Hz

Z przyspies7eniem 30 mis² lub poddane działaniu

80 + 100 wstrząsów na minutę z przyspieszeniem do

30 mis²

f) dopuszczalne odchylenie analizatora stacjonarne­go od położenia roboczego w dowolnym kierunku,

o 20.

2. Maksymalna zawartość innych gazów nie powo­dująca błędu większego od podstawowego w % obję­tości:

CO₂ — 2

CH₄ — 5

CO — 0,01

H₂8 -— 0,001

S0₂ — 0,001

H₂— 0,01

— tlenków azotu (w sumie) — 0,001

— węglowodorów parafinowych i łańcuchowych (w sumie) — 0,5

2.1.3. Konstrukcja analizatora powinna umożliwiać odczyt wartości zmierzonej. Analizatory stacjonarne powinny umożliwiać transmisję sygnału pomiarowego

na powierzchnię kopalni.

2.1.4. Zasilanie analizatorów — autonomiczne źródło zasilania analizatorów powinno im zapewniać nieprzer­waną pracę w okresie nie krótszym niż 8 h.

2.1.5. Obudowa analizatorów powinna być zabezpie­czona przed niepożądanym dostępem (np. przez za­stosowanie specjalnych śrub). Zabezpieczane powinny być również elementy do regulacji i wzorcowania ana­lizatora.

2.1.6. Kategoria iskrobezpieczeństwa. Analizatory po­winny być wykonane w kategorii iskrobezpieczeństwa

~ wg PN-84/E-08 107.

2.1.7. Pomiar w miejscach trudnodostępnych. Analiza­tory powinny umożliwiać pomiar w miejscach trudno-dostępnych lub powinny być wyposażone w urządzenie, które taki pomiar zapewni.

2.1.8. Dokumentacja techniczna. Wraz z każdym ana­lizatorem powinna być dostarczona odpowiednia do­kumentacja techniczna.

2.1.9. Analizator z własnym źródłem zasilania po­winien być wyposażony w urządzenia do kontroli dol­nej granicy dopuszczalnego napięcia. Przy zmianie na­pięcia zasilania błąd wskazań nie powinien być więk­szy od błędu podstawowego.

2.1.10. Masa analizatorów nie powinna przekraczać dla:

.— stacjonarnego — 15 kg,

— przenośnego — S kg,

—indywidualnego — 0,8 kg.

2.2. Wymagania dla charakterystyk metrologicznych

2.2.1. Zakres pomiarowy analizatorów powinien być taki, aby możliwy był pomiar stężenia tlenu około

21% O₂

Zakres pomiarowy oraz dopuszczalne błędy dodat­kowo powinny być podane w dokumentacji technicznej dostarczonej z analizatorem.

2.2.2. Elementy regulacyjne. Wynik sprawdzenia działania elementów regulacyjnych należy uznać za do­datni, jeżeli wszystkie badania wskazań tlenomierza wykazują wynik dodatni.

2.2.3. Dopuszczalny błąd podstawowy analizatorów

nie powinien przekraczać ±0,5% 02.

2.2.4. Dopuszczalny błąd dodatkowy analizatorów określa producent.

2.2.5. Próg sygnalizacji spadku stężenia tlenu powinien być nastawialny w całym zakresie pomiarowym ana­lizatorów, przy czym analizator powinien mierzyć za­wartość 11cm także poniżej zadanego progu.

Konstrukcja analizatora stacjonarnego lub centrala na powierzchni kopalni powinny umożliwiać przekaza­nie do dyspozytorni sygnału spadku stężenia tlenu na dole kopalni.

2.2.6. Czas odpowiedzi analizatorów łącznie z sygna­lizacją granicznej zawartości tlenu nie powinien prze­kraczać 30 s.

2.2.7. Eksploatacja analizatorów w atmosferze, w której zawartość tlenu przekracza granice zakresu pomiarowego nie może wpływać na dokładność ana­lizatora ani prowadzić do ich uszkodzenia.

2.2.8. Powtarzalność wskazań i dryft zera nie powinny przekraczać dopuszczalnego błędu podstawowego.

2.2.9. Powtarzalność pomiarów — wg BN-82/5535-Ol. Wartość błędu: do 120% błędu podstawowego.

2.3. Cechowanie. Analizator powinien być wyposa­żony w tabliczkę zawierającą co najmniej następujące

me:

a) typ wyrobu,

b) nazwę lub znak towarowy producenta,

c) numer fabryczny i rok produkcji,

2. cechę dopuszczenia.

3. BADANIA

3.1. Program badań

3.1.1. Badania pełne należy przeprowadzić na każdym nowego typu lub po istotnych zmianach konstrukcji oraz okresowo co najmniej raz na dwa lata — zakres badań wg tablicy.

3.1.2. Badania niepełne należy przeprowadzić na każdym wyprodukowanym analizatorze — zakres badań wg tablicy.

1. Badania eksploatacyjne należy przeprowadzić a co najmniej trzech analizatorach z serii prototypowej.

Lp.	Rodzaj badań	Program badań		Wymagania wg	Opis badań wg
						pełne	niepełne
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16	Sprawdzenie kategorii iskrobezpieczeństwa Sprawdzenie błędu podstawowego Sprawdzenie powtarzalności wskazań Sprawdzenie błędu dodatkowego Sprawdzenie wpływu stężenia tlenu przekraczającego zakres Sprawdzanie prawidłowości działania elementów regulacyjnych Sprawdzenie odporności na wstrząsy i wibracje Sprawdzanie masy Sprawdzanie czasu odpowiedzi Sprawdzanie dryftu zera Sprawdzanie powtarzalności pomiarów analizatora Sprawdzanie pojemności własnych źródeł zasilania analizatorów Sprawdzanie wpływu zmiana napięcia zasilania Sprawdzenie cechowania Sprawdzenie urządzenia pod wzgl. zdolności do pomiaru w miejscach trudnodostępnych Sprawdzenie możliwości ustawienia progu sygnalizacji	+ + + + + + + + + + + + + + + +	+ + + +	2.1.6 2.2.6 2.2.8 2.2.4 2.2.1 2.2.2 2.1.1 2.2.10 2.2.6 2.2.8 2.2.9 2.1.4 2.1.9 2.3 2.1.7 2.2.5	3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.3.8 3.3.9 3.3.10 3.3.11 3.3.12 3.3.13 3.3.14 3.3.15 3.3.16

3.1.4. Zakres badań eksploatacyjnych. Podczas bada eksploatacyjnych należy sprawdzić:

a) zestrojenie przyrządu przez producenta.

b) ilość i charakter uszkodzeń,

c) czas trwania i rodzaj naprawy,

d) dogodność obsługi eksploatacji,

e) obecność wadliwych zespołów i elementów,

f) rozwiązanie konstrukcyjne analizatora,

g) niezawodność.

Minimalny czas trwania badań powinien wynosić nie mniej niż 6 miesięcy. Dopuszcza się skrócenie cza­su trwania badań przy jednoczesnymi zwiększeniu licz­by badanych analizatorów.

Dokładniejsze dane dotyczące badań w czasie eks­ploatacji określa się na podstawie instrukcji eksploatacji

3.2. Warunki badań laboratoryjnych. Badania laboratoryjne powinny być przeprowadzane w następujących warunkach (o ile warunki próby nie wymagają inaczej)

a) temperatura otoczenia (20 ±5~C, przy czym w czasie przeprowadzania badań temperatura nie po winna zmieniać się więcej niż +2⁰C

b) wilgotność względna powietrza — 65 ±15%,

c) ciśnienie atmosferyczne (99,3 ±2) kPa,

d) przy znamionowej wartości napięcia zasilania przy czym w czasie przeprowadzania badań napięcie

zasilania nie powinno zmieniać się więcej niż o ±2%,

e) położenie robocze powinno być zgodne z instruk­cją eksploatacji,

f) przy .braku innych czynników zakłócających wg

2.1.1.

Badania laboratoryjne należy przeprowadzić z uży­ciem nie mniej niż trzech mieszanek o następujących

zawartościach tlenu:

— mieszanka wzorcowa 1 — zawartość N₂ — 100%,

— mieszanka wzorcowa 2 — zawartość 02 — 50 ±5% zakresu pomiarowego, resztę stanowi azot,

— mieszanka wzorcowa 3 — zawartość 02 — 80 ±5% zakresu pomiarowego, resztę stanowi azot.

Błąd zawartości tlenu w mieszance wzorcowej po­winien być co najmniej 3 razy mniejszy niż podsta­wowy błąd analizatora. Mieszanki wzorcowe nie po­winny zawierać żadnych składników zakłócających.

Jak6 mieszankę dodatkową można uznać powietrze

atmosferyczne przyjmując, że wartość stężenia tlenu

wynosi 20,9%.

3.3. Sposób przeprowadzania badań

3.3.1. Sprawdzenie kategorii iskrobezpieczeństwa —wg PN-84/E-08 107.

3.3.2. Sprawdzenie błędu podstawowego ó, należy określić metodą kolejnego podawania mieszanek wzor­cowych wg następującego cyklu:

l—2—3—2—l—2—3—2—1—3—1—3

Dopuszczalny błąd podstawowy analizatora (w % 02)

w dowolnym punkcie działki należy obliczyć wg wzoru

δ_z= C_p -C_a

w którym:

C_p — zawartość O₂ w gazie wzorcowym,

C_a — wskazanie analizatora.

Jako wynik końcowy przyjmuje się maksymalną war­tość błędu.

3.3.3. Sprawdzenie powtarzalności wskazań należy przeprowadzić wykonując 10 pomiarów mieszanką1 oraz pomiarów mieszanką 3.

3.3.4. Sprawdzenie błędu dodatkowego δ_ powodowa­nego różnymi wielkościami zakłócającymi:

a) wpływ zmian tempera tury należy określić przy ciągłym podawaniu do analizatora mieszanek wzorco­wych 1 2 i 3.

Błąd dodatkowy spowodowany zmianą temperatury środowiska w granicach od 5 do 4(YC (w L 02) należy obliczyć wg wzoru

δ_  C_t -C_to/t-t₀

w którym:

C_t -.—wskazanie analizatora przy temperaturze t.

C₀ — wskazanie analizatora przy temperaturze to,

t— temperatura przy wskazaniu C. ~C,

to — temperatura wg 32, przy której był obliczo­ny błąd podstawowy analizatora. ⁰C.

Za wartość błędu przyjmuje się maksymalną z ob­liczonych wartości;

1. wpływ zmian ciśnienia atmosferycznego określa się przy stałym oddziaływaniu na analizator stałą mie­szanką 2 lub mieszanką wzorcową 3. Błąd dodatkowy ~ spowodowany zmianą ciśnienia atmosferycznego (2.1. lc) oblicza się wg wzoru

δ_p= C_p -C_p0 (3)

w którym:

C₀ — wskazanie analizatora przy ciśnieniu atmo­sferycznym w zakresie 21. lc), przy którym był obliczony błąd podstawowy analizatora zwiększony lub zmniejszony zgodnie z 2.1.1,

C₀ — wskazanie analizatora przy ciśnieniu atmo­sferycznym, przy którym był obliczony błąd podstawowy analizatora.

Za wartość błędu przyjmuje się maksymalną z ob­liczonych wartości;

c) wpływ zmian wilgotności względnej powietrza ob­licza się przy stałym oddziaływaniu na analizator mie­szanką wzorcową I i mieszanką wzorcową 3. Błąd dodatkowy 8H₂0 spowodowany zmianą wilgotności względnej powietrza (w % O₂) oblicza się wg wzoru

δH₂O= C₉₅ -C₆₅ (4)

w którym:

C₉₅ — wskazanie analizatora przy wilgotności względnej mieszanki wzorcowej 95%,

C₆₅ — wskazanie analizatora przy wilgotności względnej mieszanki wzorcowej 65%;

d) wpływ innych czynników określa się oddzielnie dla każdego z czynników. Błąd dodatkowy 6~ wywo­łany wpływem określonego czynnika (w L 02) oblicza się wg wzoru

δH₂O= C_ns -C_vs (5)

w którym:

C_vs — wskazania analizatora podczas pracy z mie­szanką wzorcową o znacznym stężeniu skład­nika.

e) wpływ maksymalnej prędkości przepływu prze­prowadza się zgodnie z normą przedmiotową na dany

typ analizatora,

f) wpływ kąta nachylenia analizatora stacjonarnego należy sprawdzić na stanowisku badawczym pozwala­jącym na ustalenie kąta odchylenia z błędem nie więk­szym niż ±3w. Po sprawdzeniu analizatora mieszan­kami wzorcowymi 1 i 2 w normalnym położeniu, ana­lizator nachylony jest w 4 kierunkach o 200 i w każ­dym położeniu przeprowadza się kontrolę wskazań ana­lizatora.

Za wartość błędu przyjmuje się maksymalną wartość

błędu dodatkowego.

3.3.5. Sprawdzenie wpływu stężenia tlenu przekracza­jącego zakres pomiarowy należy przeprowadzić dwu­krotnie przy pomocy gazów powodujących wskazania nie przekraczające 1,2 górnej granicy zakresu pomia­rowego. Należy obserwować zmiany czułości i zdol­ności do pracy analizatora.

W przypadku zmiany czułości analizatora określa się

czas w ciągu którego nastąpi jej ustalenie.

3.3.6. Sprawdzenie prawidłowości działania elementów

regulacyjnych. Obserwować należy możliwość ustawie­nia zera, czułości i progu sygnalizacji stężenia tlenu

— zgodnie z normą przedmiotową na dany typ ana­lizatora.

3.3.7. Sprawdzenie odporności na wstrząsy i wibracje należy przeprowadzić na stanowisku wibracyjnym pozwalającym na uzyskanie parametrów wibracji i wstrząsów zgodnie z 2.1.le), a następnie sprawdzić ich zdolność do pracy wg 3.3.2.

3.3.8. Sprawdzenie masy należy określić drogą po­miaru z dokładnością nie mniejszą niż ±5%.

3.3.9. Sprawdzenie czasu odpowiedzi należy sprawdzić przy pomiarze mieszanką wzorcową 3 lub podczas sko­kowej zmiany stężenia 02 na wyjściu analizatora z mieszanki wzorcowej I na mieszankę wzorcową 3. Czas należy pomierzyć z dokładnością nie mniejszą niż 2%.

3.3.10. Sprawdzenie dryftu zera. Czas pomiaru dryftu zera powinien wynosić 168 h. Pomiaru należy dokonać przy ciągłej pracy analizatora w atmosferze nor­malnej i przy podawaniu raz na dobę mieszanki wzor­cowej 1. Dryft zera ( w % 02) należy obliczyć

wzoru

δ_o= C_{c max} -C₀

w którym:

C_{c max} — maksymalne odchylenie od wartości C₀

w czasie badania,

C_min — ustawione zero (mechaniczne).

3.3.11. Sprawdzenie powtarzalności pomiarów analiza­tora oblicza się wg wzoru

δ_st= C_max -C₀

w którym:

— C_max-największe wskazanie analizatora,

—C₀ -najmniejsze wskazanie analizatora.

3.3.12. Sprawdzenie pojemności własnych źródeł za­silania analizatorów należy przeprowadzić na świeżo

naładowanej baterii akumulatorów. Baterię należy rozładować znamionowym prądem analizatora do wartości napięcia akumulatora odpowiadającej dolnej dopuszczalnej wartości napięcia zasilania. Czas rozładowania powinien być mniejszy niż podany w dokumentacji technicznej dostarczonej z analizatorem.

3.3.13. Sprawdzenie wpływu zmian napięcia zasilania

)przeprowadza się ustawiając napięcie zasilania w dwóch skrajnych wartościach wg danych znamionowych i po­dając jedną z wzorcowych mieszanek gazowych. Błąd wskazań nie powinien być większy od błędu podsta­wowego.

3.3.14. Sprawdzenie cechowania należy przeprowadzić nie uzbrojonym okiem.

. 3.3.15. Sprawdzenie urządzenia pod względem zdolno­ści do pomiaru w miejscach trudnodostępnych należy przeprowadzić zgodnie z instrukcją eksploatacji.

3.3.16. Sprawdzenie możliwości ustawienia progu syg­nalizacji przeprowadza się zgodnie z normą przedmio­tową na dany typ analizatora.

3.4. Ocena wyników badań

3.4.1. Wynik badań pełnych należy uznać za dodatni, jeżeli wszystkie badania w zakresie badań pełnych da­dzą wynik dodatni. Jeżeli badany egzemplarz tleno­mierza nie spełni wymagań maksymalnie jednego punk-tu to badania należy powtórzyć na drugim egzempla­rzu. Gdy w tym przypadku wynik będzie dodatni, to wynik badań pełnych można uznać za dodatni, jeżeli przyczyną pierwszego wyniku ujemnego była ukryta wada materiałowa.

3.4.2. Wynik badań niepełnych należy uznać za do­datni, jeżeli wszystkie badania w zakresie badań nie­pełnych dadzą wynik dodatni. W przypadku ujemnego wyniku badań należy urządzenie poprawić i przepro­wadzić ponownie badania.

Autor projektu normy — mgr nz. A. Michalunio — Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elektrotechniki i Automatyki Górniczej

EMAG Katowice.

Deskryptory: 0035099 badania. 0069421 analizator, 00769X0 tlen. 0124139 górnictwo. 0393570 warunki badań, 0708430 bezpieczeństwo pracy

---