[发明专利]矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法,装置包括：试验管道，用于为待测试件提供试验环境；发尘器，与试验管道连通，用于向试验管道内喷洒指定浓度与粒径的粉尘；通风机，与试验管道连通，用于向试验管道内提供稳定的气流，带动粉尘冲击待测试件表面；静电测试仪，用于测试待测试件表面所产生的静电电量。本发明提供的矿用非金属材料静电安全性能的测试方法和装置，可用于模拟含有粉尘的气流对非金属材料冲击摩擦工况、非金属材料表面接触摩擦工况。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，特别涉及矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法。

背景技术

煤矿井下使用的大量高分子聚合物制品当受到机械摩擦、高速风流及风流中所含的粉尘与其表面接触时由于发生摩擦而产生静电。当这些高分子聚合物材料的自导电性较差时，因摩擦产生的静电荷积聚在表面不易消失，其静电荷积聚达到一定程度时会对接地体产生放电现象，当放电能量达到0.28mJ时，就会引起瓦斯爆炸。在矿井条件下，静电放电也是煤矿井下的最重要的危险源之一。非金属材料易积聚而静电形成物体带电，引起静电电位可以高达几十至几百千伏，形成的静电电源就成为酿成瓦斯煤尘爆炸事故的潜在因素。在非金属静电安全评价方面，我国煤炭行业执行的MT113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则》标准采用测定非金属材料表面电阻的方式进行静电安全性评价—表面电阻值不得高于3×108。GB 25286.1-2010《爆炸性环境用非电气设备第1部分：基本方法和要求》标准采用测量表面电阻(小于109欧姆)、限制非金属材料表面积和采集非金属材料表面转移电荷量的方式进行静电安全评价，基准材料转移电荷不得大于60nC。国际标准IEC60079－32采用的测试实验方法及评价方式与GB 25286.1-2010相同，均是通过采用测量表面电阻(小于109欧姆)、限制非金属材料表面积和采集非金属材料表面转移电荷量的方式进行静电安全评价。目前世界上大多数国家均采用间接测定电阻的方式进行评价，只有波兰采用直接检测的方式规定了爆炸性混合气体中塑料的试验方法，即在一定的环境条件下，采用一定速度和粉尘浓度的粉尘气流摩擦非金属材料，检测其在规定时间内所产生的静电放电后能否引爆特定环境中的爆炸性气体。美国航空航天局肯尼迪航天中心的研究人员曾研究分析了材料起电后可能产生的火花放电对环境可燃气体的引燃性能，并建立了相关的实验规程。综上所述，考虑煤矿井下静电产生的危害，以及非金属制品的工作工况，应研发相应的试验装置模拟含尘气流对非金属材料冲击摩擦工况、非金属材料表面接触摩擦工况。同时，由于目前静电测量方法均是在常规环境下的试验，结果不能确保灾变环境(高温50℃、低湿10％、高尘500mg/m3)下的静电安全性。为此该装置需要具备温度、湿度及粉尘浓度的控制测量功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法，用于测试煤矿用非金属制品在高速含尘风流作用下的静电起电难易程度，并考核非金属制品的静电安全性能，可为煤矿用非金属材料的安全性能准入分析验证提供技术支撑。

本发明一种矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,包括：

试验管道，用于为待测试件提供试验环境；

发尘器，与试验管道连通，用于向试验管道内喷洒指定浓度与粒径的粉尘；

通风机，与试验管道连通，用于向试验管道内提供稳定的气流，带动粉尘冲击待测试件表面；

静电测试仪，用于测试待测试件表面所产生的静电电量。

进一步，所述试验管道内还设置有温湿度控制装置，所述温湿度控制装置用于调节试验管道内的温度和湿度。

进一步，所述试验管道内还设置有泄爆装置，用于试验管道发生爆炸时降低爆炸的强度。

进一步，所述试验管道内还设置压力感应装置和联动开启装置，所述压力感应装置可在试验管道内发生爆炸时，探测管道内的气体压力，所述联动开启装置可在压力感应装置探测管道内的气体压力达到爆炸时的数值后，联动开启泄爆装置。