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阻燃輸送帶表面電阻值測定的影響因素分析

2022-02-22 03:25宋聰惠
能源與環(huán)保 2022年1期
關(guān)鍵詞:電阻值輸送帶濕度

宋聰惠

(河南省煤炭科學(xué)研究院有限公司,河南 鄭州 450001)

隨著煤炭工業(yè)的迅猛發(fā)展,帶式輸送機(jī)不僅具有強(qiáng)度大、運(yùn)量大、運(yùn)輸平衡等特點(diǎn),還具有連續(xù)性好和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此,膠帶輸送機(jī)被廣泛使用并成為了井下運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備,輸送帶也相應(yīng)得到了快速發(fā)展[1-5]。

煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境十分復(fù)雜、條件惡劣,有水、火、瓦斯、煤塵、高溫、高濕等多種危險(xiǎn)因素存在,輸送帶長期在煤礦井下的超負(fù)荷工作過程中,由于輸送帶和托輥、滾筒之間不斷地摩擦使得輸送帶上電量積聚,當(dāng)電量達(dá)到某種程度時(shí),便會(huì)產(chǎn)生火花放電從而引起爆炸或者火災(zāi)[6-11]。因此,在煤礦井下傳動(dòng)過程中應(yīng)避免輸送帶和其他傳動(dòng)裝置產(chǎn)生打滑,更應(yīng)嚴(yán)格實(shí)行輸送帶入井制度,即要選擇阻燃抗靜電阻燃輸送帶。煤礦井下輸送帶生產(chǎn)廠家眾多,質(zhì)量參差不齊,依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,采用非金屬聚合物制造的輸送帶、托輥和滾筒包膠材料等,其阻燃性能和抗靜電性能必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因此,阻燃輸送帶的檢測質(zhì)量必須被嚴(yán)格控制,檢驗(yàn)結(jié)果必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,才可以入井,從而有效降低阻燃輸送帶在井下產(chǎn)生的火災(zāi)危害[12-15]。

一般來說,煤礦用阻燃輸送帶分為3類:煤礦用織物芯阻燃輸送帶、煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶、煤礦用鋼絲繩牽引輸送帶。其中,煤礦用織物整芯阻燃輸送帶應(yīng)用非常普遍,因?yàn)槠洳粌H具有質(zhì)量輕、抗沖擊、耐撕裂、成本低等優(yōu)點(diǎn),還具有良好的阻燃、抗靜電、抗沖擊、耐磨損、耐腐蝕等性能[16-17]。

織物芯阻燃輸送的檢驗(yàn)必須嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)MT/T 914—2019《煤礦用織物芯阻燃輸送帶》。其中抗靜電性能(表面電阻)的測定是使用表面電阻測試儀在一定的溫濕度范圍內(nèi)測量輸送帶上、下表面的表面電阻值[18]。 在檢測試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),同一條輸送帶表面電阻的檢測結(jié)果有時(shí)相差較大,穩(wěn)定性不好,這是因?yàn)橛绊懕砻骐娮柚档囊蛩睾芏唷榱松钊敕治鲚斔蛶П砻骐娮柚档挠绊懸蛩?,本文?組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對研究。

1 試驗(yàn)

為便于分析表面電阻值的影響因素,在此選用規(guī)格為PVG1250S 800 mm的橡膠面整芯阻燃輸送帶進(jìn)行檢驗(yàn)分析。截取長度和寬度均為300 mm的試樣1塊,試件表面無裂紋、氣泡和機(jī)械雜質(zhì)等缺陷,且已清洗干凈再用潔凈的干布片擦干并放置在干燥處24 h。為了減小測試結(jié)果的誤差,每種情況在試件表面測出5組數(shù)據(jù),求得其平均值。在此前提下,對環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、呼吸作用、充電時(shí)間、試件處理時(shí)長等因素進(jìn)行分析。

1.1 試驗(yàn)過程與結(jié)果

依據(jù)MT/T 914—2019《煤礦用織物芯阻燃輸送帶》規(guī)定,試件應(yīng)在溫度為(23±2)℃,相對濕度為65%±5%的環(huán)境中存放至少2 h且在此環(huán)境中測量,檢測過程中要帶口罩,不能因呼吸作用使試件表面受潮。

(1)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室的溫度為23.0 ℃,濕度65%,對試件的處理時(shí)長分別設(shè)置為0、30、60、90、120、150、180 min,測量不同處理時(shí)長試件的表面電阻變化如圖1所示。測試過程中,充電1 min且測量電壓選為100 V。

圖1 試樣處理不同時(shí)長對表面電阻的影響Fig.1 Effect of sample treatment time on surface resistance

(2)保持溫度23.0 ℃不變,調(diào)節(jié)濕度分別為55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%,測試不同濕度時(shí)其表面電阻值的變化如圖2所示。測試過程中,充電1 min鐘且測量電壓選為100 V。

圖2 濕度變化對表面電阻的影響Fig.2 Effect of humidity change on surface resistance

(3)保持濕度65%不變,調(diào)節(jié)溫度分別5、10、15、21、23、25、30、35、40 ℃,測試不同溫度時(shí)其表面電阻值的變化如圖3所示。測試過程中,充電1 min且測量電壓選為100 V。

圖3 溫度變化對表面電阻的影響Fig.3 Effect of temperature change on surface resistance

(4)保持溫度為23 ℃,濕度65%,對試樣分別充電0、30、60、90、120 s的情況下進(jìn)行電阻檢測,充電時(shí)長對表面電阻值的影響如圖4所示。

圖4 充電時(shí)長不同對表面電阻的影響Fig.4 Effect of charging time on surface resistance

(5)保持溫度為23 ℃,濕度65%,改變測試電壓分別為10、50、100、500 V,在不同電壓測量的情況下其表面電阻值的變化如圖5所示。

圖5 不同測試電壓對表面電阻的影響Fig.5 Effect of different test voltage on surface resistance

2 影響因素分析

2.1 試件處理時(shí)長對測量結(jié)果的影響

從圖1中可以看出,試件在溫度為(23±2)℃、相對濕度為65%±5%的環(huán)境中,存放時(shí)間越長,其表面電阻值越小。這是因?yàn)樵嚰唇?jīng)過溫濕度的處理,雖然測量環(huán)境滿足,但是其表面覆蓋層并未受到溫室度的任何影響,所以表面電阻的測量值會(huì)隨著處理時(shí)長的不同而不同。

2.2 環(huán)境濕度對測量結(jié)果的影響

從圖2中可以看出,在其他條件不變的情況下,濕度越大,其測量的表面電阻越小,這是因?yàn)楸砻骐娮鑼Νh(huán)境濕度比較敏感。這是由于絕緣材料表面吸濕效應(yīng)所致,濕度越大,表面泄露越大,從而測量的電阻會(huì)更小。在濕度分別為60%、65%、70%這3個(gè)點(diǎn)測得的表面電阻分別為1.91×108、1.85×108、1.81×108Ω,電阻值比較接近。

2.3 環(huán)境溫度對測量結(jié)果的影響

從圖3中可以看出,在其他條件不變的情況下,溫度越高,其測量的表面電阻越小。這是因?yàn)殡S著溫度的升高,電阻內(nèi)的分子受熱后變得更加活躍,絕緣材料的吸收電流和電導(dǎo)電流會(huì)相應(yīng)增加,致使其絕緣電阻值減小。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道,一般介質(zhì)在70 ℃時(shí)的電阻值僅有20 ℃時(shí)的10%。在溫度分別為21、23、25 ℃時(shí)測得的表面電阻分別為1.91×108、1.88×108、1.87×108Ω,表面電阻值比較接近。

2.4 測量時(shí)間對測量結(jié)果的影響

從圖4中可以看出,充電時(shí)間越長,其測量的表面電阻值越小。這是因?yàn)椴煌慕^緣材料,其充電時(shí)間常數(shù)不一樣,在測量開始時(shí),被測材料上的電流不是瞬間達(dá)到穩(wěn)定的,而是有一衰減過程,在加壓充電的同時(shí),流過較大的電流,接著是比較長時(shí)間緩慢減小的吸收電流,最后達(dá)到比較平穩(wěn)的電導(dǎo)電流。被測電阻值越高,達(dá)到平衡的時(shí)間則越長。因此,測量時(shí)為了正確讀取被測電阻值,應(yīng)在穩(wěn)定后讀取數(shù)值或取加壓1 min后的讀數(shù)值。

2.5 測試電壓對測量結(jié)果的影響

從圖5可以看出,在溫濕度保持恒定的條件下,不同的測量電壓可能會(huì)導(dǎo)致不同的測量結(jié)果,通常是測量的電壓越高,漏電流越大,電阻值越小。因?yàn)樵谝话汶妷狠^低時(shí),電流會(huì)隨著電壓的增加而增加,此時(shí)材料的電阻保持不變,但是當(dāng)電壓超過一定范圍時(shí),介質(zhì)材料離子化運(yùn)動(dòng)加劇,電流的增加比電壓增加得快,材料的電阻就會(huì)迅速降低。因此,測試的電壓越高,試件的表面電阻越小,不同的測試電壓測得的電阻值的大小會(huì)有差別,所以,電壓的選擇以在試件中的點(diǎn)才能消耗不大于1 W為前提下,要選擇合適的測量電壓。

2.6 其他因素

(1)呼吸作用對測量結(jié)果的影響。檢驗(yàn)員在檢測輸送帶的表面電阻時(shí)應(yīng)佩戴口罩,這是因?yàn)闄z測原在操作高阻儀時(shí)正對著被測試樣,呼吸或者說話時(shí)都有可能增加被測試樣的表面濕度,從而影響檢測結(jié)果。

(2)重復(fù)測量對測量結(jié)果的影響。在短時(shí)間內(nèi)對被測試樣進(jìn)行重復(fù)測量時(shí),后次檢測出來的電阻值會(huì)比前次的高,這是因?yàn)楸粶y試樣中存在前次測量所施加的殘余電荷,在沒有充分放電的情況下重復(fù)測量,充電效果是疊加的,其測量的電阻值會(huì)較前次高。因此,一般測量結(jié)果以第1次測量為準(zhǔn),如果必須進(jìn)行多次測量,要將被測試件進(jìn)行充分放電并靜置最少5 min后再進(jìn)行。

(3)環(huán)境干擾對測量結(jié)果的影響。由于測量儀器高阻儀是一個(gè)比較精密的電子儀器,所以環(huán)境干擾對其測量結(jié)果的影響較大,例如電磁場干擾、機(jī)械振動(dòng)、人體感應(yīng)等,都會(huì)對檢測結(jié)果產(chǎn)生一定程度的影響[20]。

3 結(jié)論

影響表面電阻值測量的因素較多,在使用高阻儀進(jìn)行表面電阻測量時(shí),應(yīng)嚴(yán)格遵守MT/T 914—2019《煤礦用織物芯阻燃輸送帶》中的操作要求,截取規(guī)定尺寸的試樣、選擇標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電壓、在標(biāo)準(zhǔn)要求的溫濕度范圍內(nèi)、充電1 min,避免其他不必要的干擾對試樣進(jìn)行電阻測量,這樣檢測出來的結(jié)果更準(zhǔn)確。

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