粉尘采样器通用技术条件(一)
1 主题内容与适用范围
本标准规定了粉尘采样器的技术条件、试验方法、标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于短时、连续粉尘采样器(以下简称采样器) 的设计。
2 引用标准
GB 998 低压电器 基本试验方法
GB 2423．1 电工电子产品基本环境试验规程 试验A ：低温试验方法
GB 2423．2 电工电子产品基本环境试验规程 试验B ：高温试验方法
GB 2423．3 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ca ：恒定湿热试验方法
GB 2423．4 电工电子产品基本环境试验规程 试验Db ：交变湿热试验方法
GB 2423．5 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ea ：冲击试验方法
GB 2423．8 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ed ：自由跌落试验方法
GB 2423．10 电工电子产品基本环境试验规程 试验Fc ：振动(正弦) 试验方法
GB 3836．1 爆炸性环境用防爆电气设备 通用要求
GB 3836．2 爆炸性环境用防爆电气设备 隔爆型电气设备“d”
GB 3836．4 爆炸性环境用防爆电气设备 本质安全型电路和电气设备“i”
GB 4942．2 低压电器 外壳防护等级
GB 5748 作业场所空气中粉尘测定方法
GB 10111 利用随机骰子进行随机抽样的方法
MT 394 呼吸性粉尘测量仪采样效能试验方法
JJG 257 玻璃转子流量计检定规程
3 术语
3．1 短时粉尘采样器 instantaneous dust sampler
又称短周期粉尘采样器，短时、定点采集空气中粉尘的仪器。
3．2 连续粉尘采样器 continuous dust sampler
又称长周期粉尘采样器，在一个工作班连续采集空气中粉尘的仪器。
3．3 采样流量 sampling flowrate
采样时单位时间通过采样器采样口空气的体积。
3．4 采样流量误差 sampling flow error
采样时采样器上的流量计指示值与通过采样口实际流量值之差和采样口实际流量之比。
3．5 采样流量稳定性 sampling flow stability
采样时采样器的采样流量随时间保持其稳定的能力。
3．6 负载能力 capacity of load
在规定的采样流量下，采样器克服气路和采样头采尘过程增加阻力的能力。
3．7 采样效能 sampling efficiency
又称分离效率，透过采样器前级分离装置粉尘的能力(曾称沉积效率、采样效率) 。
3．8 采样口流速 average flow velocity at sampler inlet
采样时采样器采样口气流的平均流速。
4 技术要求
4．1 采样器应符合本标准的规定，并应按照规定程序审批的图样和文件制造。
4．2 采样器应能适用于下列环境条件：
a ． 贮存温度：－40～+55℃；
b ． 工作温度：井下用0～40℃，地面用－10～+40℃；
c ． 相对湿度：≤95％；
d ． 在爆炸环境中使用的采样器应符合GB 3836．1、GB 3836．2和GB 3836．4的有关规定。
4．3 外观与结构：
4．3．1 采样器表面和粉尘分离装置不应有明显的凹痕、划伤、裂隙、变形等缺陷；涂、镀层不应起泡、龟裂和脱落；金属零件不应有锈蚀和机械损伤。
4．3．2 开关、按键的操作应灵活、可靠，零部件应紧固。
4．4 采样流量： 短时采样器：≥15L／min ； 连续采样器：≥1．0L ／min 。
4．5 采样流量误差： 固定采样流量采样器：≤2．5％； 可调采样流量采样器：≤5．0％。
4．6 采样流量稳定性： 短时采样器30min 内采样流量稳定性：≤5％； 连续采样器8h 内采样流量稳定性：≤5％。
4．7 负载能力： 采样头入口处增加的阻力≥1 000Pa。
4．8连续工作时间： 短时采样器：≥100min； 连续采样器：≥8h。
4．9 工作噪声： ≤75 dB(A)； 个体采样器：≤65dB(A)。
4．10采样头气密性： 经试验后不得漏气。
4．11 流量计准确度： 不低于2．5级。
4．12 采样时间误差： 具有采样时间显示的采样器，其采样时间误差应不大于0．1％。
4．13 采样体积显示误差： 具有采样体积显示的采样器，其采样体积显示误差应不大于2．5％。
4．14 在正常大气条件下，采样器的充电端子与外壳裸露金属件之间其绝缘电阻应不小于20MΩ，采样器经湿热试验后其绝缘电阻应不小于1MΩ，经耐压试验应无击穿、无闪烁现象。
4．15 采样口平均流速：0．5～4．0m ／s 。
4．16 采样准确度：≤10％。
4．17 呼吸性粉尘采样器采样效能应符合“BMRC”采样效能曲线，采样效能允许误差应符合表1的规定。
表1
粒径，μm ≥7.1 5.9 5.0 3.9 2.2
采样效能，％ 0 30 50 70 90
采样效能允许误差，％ ±5 ±5 ±5 ±5 ±5
4．18 采样器经工作温度、贮存温度、湿热、振动、冲击、跌落、运输试验后，均应符合4．4、4．5、4；7、4．12、4．13条的要求。
4．19 采样器用滤膜性能应符合GB 5748附录A 要求(粉尘阻留率不得小于99．0％，阻力不得大于1 000Pa，质量变化不得大于0．1％) 。
4．20 采样器外壳的防护性能应符合GB 4942．2中IP54的规定。
5 试验方法
5．1 试验环境条件：
a ． 温度：15～25℃；
b ． 相对湿度：45％～75％；
c ． 大气压力：86～106kPa 。
5．2 试验用仪器设备见表2。
表2
序号 主要仪器设备 测量范围 准确度
1 粉尘采样器检定装置 流量范围：1～100L ／min 1％
压差：0～199×10Pa 1％
200～2 000×10 Pa 2％
2 皂膜流量计组 100 mL、400 mL、1 L 1％
3 气体计量器 200L 0.5%
4 水银温度计 0~50℃ 分度值：0．1℃
5 液体压力计 0~5kPa 1%
6 电子计时器 0.001s~24h 3级
7 声级计 25~140dB(A) ±0.5dB
8 兆欧表 0~500MΩ
9 分析天平 最大称量：20g 感量：0．01mg
10 游标卡尺 0~100mm 分度值：0．02mm
11 测尘仪表检测装置 粉尘浓度：1～1 000mg／m3
风速；0．8～4m ／s 5%
12 采样效能测定装置 0．5～50μm 2.5%
粉尘采样器通用技术条件(二)
5．3 本标准4．3条用感官检查法。
5．4 采样流量和采样流量误差测定：
按图1所示，启动采样器并调好采样流量，再将采样器采样口接在粉尘采样器检定装置上(见图1a) 或皂膜流量计上
(见图1b) 。对固定采样流量的采样器，测量固定流量那点；对采样流量可调采样器，测量上限、下限流量点。每点测量两次，取其平均值。采样流量误差用式(1)计算：
……………………………………(1)
式中： ——采样流量误差，％；
q1——检定装置流量计或皂膜流量计示值，L ／min ；
q2——被检采样器流量示值，L ／min 。
图1
1—粉尘采样器检定装置；2—检定装置测量接口；3—连接胶管；4—采样头；5—受检采样器；6—皂膜流量计组
5．5 采样流量稳定性测定：
按图1所示连接好采样器。开机1min 后测量采样流量q3，并开始计时，在不调节采样流量的情况下，对短时采样器，工作30min 测量采样流量q4；对连续采样器，工作8h 测量采样流量q4，采样流量稳定性δs(％) 由式(2)计算：
……………………………………(2)
5．6 负载能力测定：
采样头内装好滤膜，启动粉尘采样器，对可调采样流量采样器，将采样流量调到下限值，固定采样流量采样器在其采样流量点，按图2所示将三通、压力计、截止阀连接在采样头上，然后逐步关闭阀门，使采样流量下降5％时，读取检定装置或液体压力计数值。
图2
1—阀门；2—三通；3—滤膜；4—采样器流量计；5—检定装置或液体压力计
5．7 连续工作时间测定：
采样器充好电，装上滤膜，启动采样器，使采样流量达到规定值并开始记时，对短时采样器工作时间达到100min ，对连续采样器工作时间达到8h 后，均在10min 内按5．4和5．6条测定其采样流量和负载能力。
5．8 工作噪声测定
测定位置如图3所示，背景噪声小于50dB(A)。采样器处于正常采状态下进行测量，每台测量两次，取其最大值。 图3
1—采样器；2—声级计
5．9 采样头气密性试验；
取下采样头与流量计连接的软管，按图4所示进行连接，然后用粉尘采样器检定装置向滤膜夹上装有塑料薄膜的采样头送气加压，当压差达到100×10Pa 时，关断气源，在1 min内其压力下降不得超过30 Pa。
图4
1—粉尘采样器检定装置；2—连接胶管；3—采样头；4—塑料薄膜
5．10 流量计准确度测定：
采样器上流量计不可拆下时，其示值误差按5．4条测定方法进行，对单支流量计按JJG 257的要求进行。示值误差用式
(3)计算：
…………………………………(3)式中：δ1——流量计示值误差，％；
q5——流量计在刻度状态下的实际流量，L ／min ；
q6——流量计的刻度流量，L ／min ；
qmax ——流量计的上限刻度流量，L ／min 。
5．11 采样时间误差测定：
同时启动粉尘采样器检定装置计时器(或秒表) 和采样器，测量两次，取其平均值。用式(4)计算定时误差：
……………………………………(4)
式中：δt——采样时间误差，％；
t1——采样器设定采样时间，s ；
t2——计时器测量时间，s 。
5．12 采样体积显示误差测定：
按图1连接采样器后，采样器显示的采样流量体积与粉尘采样器定装置或皂膜流量计的示值进行比对，用式(5)计算采样体积显示误差：
……………………………………(5) 式中：δv——采样体积显示误差，％；
V ——显示体积，L ；
q7——粉尘采样器检定装置或皂膜流量计示值，L ／min ；
ta ——采样时间，min 。
5．13 绝缘电阻和耐压试验：
按GB 998规定的试验方法进行。
5．14 采样口流速测定：
用游标卡尺测量出采样口截面尺寸，用式(6)计算采样口平均流：
……………………………………(6) 式中：v ——采样口平均流速，m ／s ；
qa ——采样流量，m3/h；
A ——采样口截面积，m2。
5．15 采样准确度测定
5．15．1 采样准确度测定装置如图5所示。试验条件为：
图5
1—给尘装置；2—风速传感器；3—标准粉尘采样装置；4—粉尘浓度监控探头；5—通风机；6—受检采样器；7—粉尘测试段
a ． 试验粉尘：采用测尘仪表试验粉尘；
b ． 粉尘风洞工作段风速：0：8～4．0m ／s ；
c ． 流场风速均匀性相对标准偏差不大于5％；
d ． 粉尘浓度范围1～1 000mg／m3；
e ． 工作段截面粉尘浓度均匀性相对标准偏差不大于5％；
f ． 同一水平面上粉尘浓度相对标准偏差不大于2％。
5．15．2 在粉尘风洞中将风速控制在1．5±0．2m ／s 、粉尘浓度控制在50～200mg ／m3的范围内，用标准粉尘采样装置与受检采样器同时并列采样，用公式(7)计算出粉尘采样准确度：
………………………………………(7)式中：δc——粉尘采样准确度，％；
C1——采样器采取的粉尘浓度，mg ／m3；
C2——标准粉尘采样装置采取的粉尘浓度，mg ／m3。
直读式粉尘浓度测量仪表通用技术条件(三)
5．16 跌落试验：
根据产品完整包装后的总质量按表4规定确定跌落高度。
表4 测尘仪跌落试验高度
毛重，Gkg G≤10 10
跌落高度mm 800 600 450 350
按表4规定的高度，依次将底、前、后、左、右面向平整的水泥地面各跌落一次。跌落试验时应保持初速度为零，包装试验面应与地面平行，试验后按5．5和5．6规定进行。
5．17 运输试验：
a) 将包装后的设备，置于模拟汽车运输试验台上，试验持续2h ；
b) 将包装后的设备置于汽车中部加以固定，汽车的负载应不超过汽车额定载重量的1／3，在三级公路面上行驶100km ，行车速度为20～40km ／h ；
c) 试验后按5．5和5．6规定进行。
5．18 外壳防护性能试验：
按GB 4942．2规定进行。
5．19 安全性能试验：
防爆型测尘仪的防爆检验，按GB 3836，1、GB 3836．2、GB 3836．4规定由国家指定的防爆检验单位进行。 6 检验规则
6．1 出厂检验
6．1．1 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书后方可出厂。
6．1．2 出厂检验项目如表5。
表5 测尘仪出厂检验和型式试验项目
序号 检验项目 技术要求 试验方法 出厂检验 型式试验
1 外观与结构 4．3 5．3 △ △
2 测量范围 4．4 5．4 * △
3 测量误差 4．5 5．4 * △
4 稳定性 4．6 5．5 △ △
5 采样流量 4．7．1 5．6 △ △
6 采样流量误差 4．7．2 5．6 △ △
7 流量稳定性 4．7．3 5．7 △ △
8 采样时间误差 4．7．4 5．8 △ △
9 绝缘电阻 4．8．1 5．9 △ △
10 耐压 4．8．2 5．9 — △
11 采样效能 4．9 5．10 * △
12 工作温度试验 4．11 5．11 — △
13 贮存温度试验 4．11 5．12 — △
14 湿热试验 4．11 5．13 — △
15 振动试验 4．11 5．14 — △
16 冲击试验 4．11 5．15 — △
17 跌落试验 4．11 5．16 — △
18 运输试验 4．11 5．17 — △
注：表中“△”为应检验项目，“—”为不检验项目，“*”为抽查检验项目。
6．1．3 进行抽查检验项目时，应按GB ／T 10111的规定在出厂检验合格的测尘仪每50台批次中抽取2台进行检验。
6．2 型式试验
6．2．1 有下列情况之一者，应进行型式检验：
a) 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；
b) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品的性能时；
c) 正常生产时，每3年一次；
d) 停产一年后的产品恢复生产时；
e) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；
f) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。
6．2．2 型式检验项目如表5。
6．2．3 按GB ／T10111的规定在出厂检验合格的测尘仪中进行抽样，至少抽取3台。
6．2．4 抽检样品中，只要有l 台在表5测尘仪出厂检验和型式试验项目序号中1、13、15、16、17、18有2项不合格，或者其余有1项不合格，则判该批产品不合格。
7 标志、包装、运输、贮存
7．1 标志
应在产品适当、明显的位置上固定产品铭牌，内容包括：
a) 制造厂名；
b) 产品型号和名称；
c) 主要技术性能；
d) 制造计量器具许可证标志和编号；
e) 防爆型测尘仪应有防爆标志和合格证编号；
f) 产品编号和制造日期；
g) 煤矿用测尘仪应有安全标志和合格证编号。
7．2 包装
7．2．1 测尘仪用木箱包装，四周用减震材料塞紧。
7．2．2 包装箱内应附有下列文件：
a) 装箱清单；
b) 产品合格证；
c) 产品使用说明书。
7．2．3 产品包装箱外壳壁标志应清晰、整齐，内容包括：
a) 产品型号和名称；
b) 制造厂名称和发货站名称；
c) 收货单位名称和收货站名称；
d)“小心轻放”、“旧湿”、“向上”等标志；
e) 出厂日期；
f) 包装箱外形尺寸和毛重。
7．3 运输
包装好的产品，可以用任何运输工具运送。
7．4 贮存
存放产品的库房应保持通风良好，并防止产品与腐蚀性物质接触
粉尘采样器通用技术条件(四)
6．2 型式检验
6．2．1 有下列情况之一者应进行型式检验：
a ． 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；
b ． 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品的性能时；
c ． 正常生产时，每两年一次；
d ． 停产一年后的产品恢复生产时；
e ． 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；
f ． 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。
6．2．2 型式检验项目如表4。
6．2．3 按GB 10111的规定在出厂检验合格的采样器中进行抽样(至少3台) 。
6．2．4 表4中检验项目中1、7、14有2项不合格，其他有1项目不合格，则判该台不合格，再抽3台重新进行试验，仍有一台不合格，则判该批产品不合格。
7 标志、包装、运输、贮存
7．1 采样器的标志包括：
a ． 制造厂名；
b ． 产品型号和名称；
c ． 主要技术性能；
d ． 制造计量器具许可证标志和编号；
e ． 防爆型采样器应有防爆合格证和防爆型式标志；
f ． 产品编号和制造日期；
g ． 煤矿用的采样器应有安全标志合格证和编号。
7．2 包装
7．2．1 产品包装箱外壁应有明显标志，其内容包括：
a ． 厂名或厂标；
b ． 产品型号和名称；
c ． “小心轻放”、“防潮”、“向上”等标志；
d ． 外形尺寸和总质量；
e ． 出厂日期。
7．2．2 包装箱内应附有下列文件：
a ． 装箱清单；
b ． 产品合格证；
c ． 产品说明书。
7．3 运输
采样器成品包装应符合海、陆、空运输的有关规定。
7．4 贮存
存放产品的库房应保持通风良好，并防止产品与腐蚀性物质接。
附加说明：
本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会提出。
本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会粉尘防治技术及设备分技术委员会归口。
本标准由煤炭科学研究总院重庆分院负责起草和解释。
本标准主要起草人丘伟东、王耀明、周彬。