MT1108-2011標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)機(jī)葉輪材料選型的要求解析

代雪琴，別明智，陳曉東，付莉紅

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037；2.重慶科聚孚工程塑料有限責(zé)任公司，重慶 400037)

MT1108-2011標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)機(jī)葉輪材料選型的要求解析

代雪琴1,2，別明智1,2，陳曉東1,2，付莉紅1,2

(1.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 400037；2.重慶科聚孚工程塑料有限責(zé)任公司，重慶 400037)

本文主要針對(duì)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT1108-2011《煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪安全技術(shù)條件》中相關(guān)安全技術(shù)條件分析，對(duì)比常用聚合物材料配方功能，以指導(dǎo)科研技術(shù)人員按照標(biāo)準(zhǔn)要求選擇適宜的葉輪材料。

MT1108；標(biāo)準(zhǔn)；葉輪

近年來，煤礦用局部通風(fēng)機(jī)很大一部分將塑料作為葉輪的制備材料，塑料作為一種質(zhì)輕、效率高的材料，對(duì)將新材料應(yīng)用于煤礦井下安全裝備中具有十分積極的意義。而煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪必須滿足MT1108-2011《煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪安全技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱MT1108標(biāo)準(zhǔn))的安全技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了相對(duì)于普通塑料葉輪材料更為苛刻的條件，這給一般的塑料材料提出了更高的要求[1]。為此，有必要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的特殊技術(shù)要求條款進(jìn)行分析、理解，以指導(dǎo)科研技術(shù)人員改進(jìn)材料配方，更好滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煤礦井下使用風(fēng)機(jī)的要求。

1 標(biāo)準(zhǔn)制定背景

MT1108標(biāo)準(zhǔn)作為煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它只適應(yīng)于煤礦用局部通風(fēng)機(jī)用塑料葉輪產(chǎn)品，適應(yīng)范圍窄，但MT1108標(biāo)準(zhǔn)在煤炭行業(yè)內(nèi)是屬于“強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)”，也即煤礦用局部通風(fēng)機(jī)用塑料葉輪產(chǎn)品必須滿足該標(biāo)準(zhǔn)。塑料材料在應(yīng)用于煤礦用局部通風(fēng)機(jī)葉輪產(chǎn)品時(shí)，需根據(jù)MT1108標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)材料的相關(guān)技術(shù)特性進(jìn)行調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)中第3.1條指出，煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪是以工程塑料為主要原料，添加適量添加劑，經(jīng)一次注塑成葉片和輪轂的整體葉輪，或一次注塑成型裝配在輪轂上的葉片，與輪轂構(gòu)成組合葉輪。該條文對(duì)葉輪材料的使用特性進(jìn)行了明確的描述。

2 阻燃抗靜電安全性能

2.1 抗靜電性能要求

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：塑料葉輪用于煤礦用壓入式局部通風(fēng)機(jī)，其試件表面電阻算術(shù)平均值不大于3×108Ω；塑料葉輪用于煤礦用抽出式局部通風(fēng)機(jī)，其試件表面電阻算術(shù)平均值不大于1×106Ω。對(duì)兩種情況下使用的塑料葉輪的表面電阻值進(jìn)行了明確的規(guī)定，并規(guī)定其測(cè)試方法采用MT113-1995《煤礦井下用聚合物材料阻燃抗靜電測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱MT113標(biāo)準(zhǔn))中第5章的規(guī)定[2]。從標(biāo)準(zhǔn)以上條文表述可知，用于不同通風(fēng)機(jī)葉輪的塑料材料，其要求的表面電阻值是不一樣的。從聚合物抗靜電的助劑選擇來看，一般的低分子抗靜電劑，最低一般可以達(dá)到107Ω數(shù)量級(jí)的表面電阻值，而要求小于106Ω數(shù)量級(jí)的表面電阻值，需要選擇諸如導(dǎo)電炭黑、碳纖維、金屬粉等高導(dǎo)電的助劑，且有一定的添加含量要求。而且，低分子抗靜電劑和導(dǎo)電炭黑在材料配方中添加量也不盡相同，一般低分子抗靜電劑添加量<1%，而導(dǎo)電炭黑添加量>10%，因此兩種配方類別對(duì)于材料的成本影響相差較大，需要技術(shù)人員根據(jù)不同使用用途分別予以考慮。

圖1 表面電阻測(cè)試示意圖

根據(jù)MT113-1995標(biāo)準(zhǔn)，表面電阻測(cè)試示意圖如圖1所示，測(cè)試時(shí)需對(duì)試樣的正、反兩個(gè)面分別進(jìn)行測(cè)試，且均需達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍值才算合格。

2.2 阻燃要求

MT1108標(biāo)準(zhǔn)中阻燃性能也參考了MT113標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)條文要求，其判斷指標(biāo)同MT113標(biāo)準(zhǔn)基本一致，但少了對(duì)樣品燃燒最大長(zhǎng)度<280 mm的規(guī)定。MT1108標(biāo)準(zhǔn)中阻燃性能判定指標(biāo)如表1所示。

表1 MT1108標(biāo)準(zhǔn)阻燃性試驗(yàn)判定指標(biāo)

試驗(yàn)人員在進(jìn)行塑料葉輪材料的阻燃試驗(yàn)時(shí)需要按照MT113標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方式進(jìn)行，而MT113標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)燃燒試驗(yàn)裝置的火焰高度、燃料類別、裝置類別均有詳細(xì)的規(guī)定，需要在測(cè)試時(shí)予以注意。MT113標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的酒精噴燈燃燒試驗(yàn)裝置和酒精燈燃燒試驗(yàn)裝置如圖2所示。試驗(yàn)后需要所有性能指標(biāo)均滿足要求，才算阻燃試驗(yàn)合格。

a)MT113標(biāo)準(zhǔn)酒精噴燈燃燒試驗(yàn)裝置 b)MT113標(biāo)準(zhǔn)酒精燈燃燒試驗(yàn)裝置

圖2 燃燒試驗(yàn)裝置

3 使用性能

3.1 超速性能

標(biāo)準(zhǔn)要求塑料葉輪在最高工作轉(zhuǎn)速和超速110%條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，持續(xù)時(shí)間不得少于2min后，不得松動(dòng)或有裂紋，葉輪直徑尺寸變形量≤0.5‰。超速性能按JB/T 6445的規(guī)定進(jìn)行，將葉片固定在動(dòng)平衡機(jī)上，設(shè)定實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速，在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)2min[3]。

3.2 抗沖擊性能

標(biāo)準(zhǔn)要求塑料葉輪經(jīng)抗沖擊試驗(yàn)，不得出現(xiàn)斷裂、明顯裂縫或永久變形，沖擊能量為20J。

MT1108標(biāo)準(zhǔn)第5.6條規(guī)定抗沖擊性能按照GB 3836.1-2000中23.4.3.1德規(guī)定進(jìn)行，沖擊能量為20J[4]。經(jīng)查閱GB3836.1-2000標(biāo)準(zhǔn)，選擇范圍見表2所示。根據(jù)葉輪用途情況，表2中所選設(shè)備類別為b)類，高度要求為I類“高”條件要求，鋼制25 mm的半球形淬火沖頭，其落錘高度為2 m。

表2 抗沖擊試驗(yàn)條件選擇

注：①I類電氣設(shè)備用于煤礦瓦斯氣體環(huán)境；II類電氣設(shè)備用于除煤礦甲烷氣體之外的其它爆炸性氣體環(huán)境；III類電氣設(shè)備用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境。②網(wǎng)孔為625～2500 mm2透明件的保護(hù)網(wǎng)能降低沖擊危險(xiǎn)，但不能阻止沖擊。

3.3 抗拉強(qiáng)度

塑料葉輪直徑≤800mm時(shí)，葉輪所用材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于50MPa,在熱穩(wěn)定性試驗(yàn)后應(yīng)不低于25MPa。常用塑料中抗拉強(qiáng)度大于50MPa的一般為工程塑料，而常用的工程塑料主要為聚甲醛(POM)、聚酯(PBT、PET類)、尼龍(PA6、PA66)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)這五種，一般來說尼龍(PA6、PA66)強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性好，配合玻纖增強(qiáng)改性其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性有進(jìn)一步提高，是機(jī)械受力部件的用塑料材料應(yīng)用最廣泛的一類。

塑料葉輪直徑≥800 mm時(shí)，葉輪所用材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于葉片所受離心力作用產(chǎn)生最大拉伸應(yīng)力的6倍,在熱穩(wěn)定性試驗(yàn)后應(yīng)不小于3倍。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片所受離心力F=m·w· r,其中m為葉片質(zhì)量，w為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，r為葉片質(zhì)心到葉輪軸心線的距離。

圖3 拉伸試樣圖例

按照塑料葉輪上能裁取的試樣長(zhǎng)度，拉伸試樣可分類型1和類型2，如圖3所示，類型1能裁取的最小總長(zhǎng)度150 mm，類型2能裁取的最小總長(zhǎng)度為115 mm。試驗(yàn)速度根據(jù)樣品厚度選擇，厚度≤5mm拉伸速度100 mm/min， 5 mm<厚度≤10 mm時(shí)拉伸速度50 mm/min,厚度>10 mm時(shí)拉伸速度20 mm/min。

3.4 熱穩(wěn)定性能

熱穩(wěn)定性能有高、低溫兩個(gè)條件。高溫時(shí)塑料葉輪在溫度(80±2)℃、相對(duì)濕度(90±5)%的環(huán)境下，連續(xù)保持28天進(jìn)行熱穩(wěn)定試驗(yàn)后，其性能應(yīng)符合第2.1、2.2、3.1、3.2、3.3條的規(guī)定，其中抗靜電性能、超速性能樣品使用相關(guān)性能檢測(cè)完成后的統(tǒng)一樣品，阻燃性能、抗沖擊性能、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)樣品為性能制備時(shí)的兩組樣品樣品中的隨機(jī)一組。低溫時(shí)選擇-20℃至-25℃范圍，試驗(yàn)方法同耐熱試驗(yàn)一致。

4 結(jié)論

MT1108標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪材料安全技術(shù)條件進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，材料配方技術(shù)人員應(yīng)針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要求需要詳細(xì)理解，這有助于對(duì)塑料材料配方的選型，以更好的適應(yīng)煤礦井下用非金屬安全產(chǎn)品相關(guān)安全技術(shù)要求，對(duì)生命安全負(fù)責(zé)。

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.MT 1108-2011 煤礦用局部通風(fēng)機(jī)塑料葉輪安全技術(shù)條件[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,2011.

[2] 煤炭工業(yè)部煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).MT 113-1995 煤礦井下用聚合物材料阻燃抗靜電通用試驗(yàn)方法和判定規(guī)則[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,1996.

[3] 中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).JB/T 6445-2005 工業(yè)通風(fēng)機(jī)葉輪超速試驗(yàn)[S].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[4] 國家機(jī)械工業(yè)局.GB 3836.1-2000 爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備通用要求[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.

(本文文獻(xiàn)格式：代雪琴，別明智，陳曉東，等.MT1108-2011標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)機(jī)葉輪材料選型的要求解析[J].山東化工,2017,46(13):92-94.)

Analysis of the Requirements of MT1108-2011 Standard for the Selection of Fan Impeller Material

DaiXueqin1,2,BieMingzhi1,2,ChenXiaodong1,2,FuLihong1,2

(1.Chongqing Institute of China Coal Technology & Engineering Group Co.,Ltd.,Chongqing 400037,China;2.Chongqing Copolyforce Engineering Plastics Co.,Ltd.,Chongqing 400037,China)

In this paper,according to the coal industry standard MT1108-2011“coal mine local fan plastic impeller safety conditions” in the relevant safety technical analysis. In order to guide the scientific and technical personnel to select suitable impeller materials according to the standard requirements.

MT1108；standard；fan impeller.

2017-05-02

代雪琴(1982—)，女，助理工程師，從事礦用產(chǎn)品技術(shù)、管理9年。

TQ515

B

1008-021X(2017)13-0092-03