MT1108-2011標準對通風機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任公司，重慶 400037)

MT1108-2011標準對通風機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任公司，重慶 400037)

本文主要針對煤炭行業標準MT1108-2011《煤礦用局部通風機塑料葉輪安全技術條件》中相關安全技術條件分析，對比常用聚合物材料配方功能，以指導科研技術人員按照標準要求選擇適宜的葉輪材料。

MT1108；標準；葉輪

近年來，煤礦用局部通風機很大一部分將塑料作為葉輪的制備材料，塑料作為一種質輕、效率高的材料，對將新材料應用于煤礦井下安全裝備中具有十分積極的意義。而煤礦用局部通風機塑料葉輪必須滿足MT1108-2011《煤礦用局部通風機塑料葉輪安全技術條件》標準(以下簡稱MT1108標準)的安全技術要求。標準中規定了相對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，有必要對標準中的特殊技術要求條款進行分析、理解，以指導科研技術人員改進材料配方，更好滿足標準規定的煤礦井下使用風機的要求。

1 標準制定背景

MT1108標準作為煤炭行業標準，它只適應于煤礦用局部通風機用塑料葉輪產品，適應范圍窄，但MT1108標準在煤炭行業內是屬于“強制標準”，也即煤礦用局部通風機用塑料葉輪產品必須滿足該標準。塑料材料在應用于煤礦用局部通風機葉輪產品時，需根據MT1108標準要求，對材料的相關技術特性進行調整。標準中第3.1條指出，煤礦用局部通風機塑料葉輪是以工程塑料為主要原料，添加適量添加劑，經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，與輪轂構成組合葉輪。該條文對葉輪材料的使用特性進行了明確的描述。

2 阻燃抗靜電安全性能

2.1 抗靜電性能要求

標準規定：塑料葉輪用于煤礦用壓入式局部通風機，其試件表面電阻算術平均值不大于3×108Ω；塑料葉輪用于煤礦用抽出式局部通風機，其試件表面電阻算術平均值不大于1×106Ω。對兩種情況下使用的塑料葉輪的表面電阻值進行了明確的規定，并規定其測試方法采用MT113-1995《煤礦井下用聚合物材料阻燃抗靜電測試方法》標準(以下簡稱MT113標準)中第5章的規定[2]。從標準以上條文表述可知，用于不同通風機葉輪的塑料材料，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，最低一般可以達到107Ω數量級的表面電阻值，而要求小于106Ω數量級的表面電阻值，需要選擇諸如導電炭黑、碳纖維、金屬粉等高導電的助劑，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%，而導電炭黑添加量>10%，因此兩種配方類別對于材料的成本影響相差較大，需要技術人員根據不同使用用途分別予以考慮。

圖1 表面電阻測試示意圖

根據MT113-1995標準，表面電阻測試示意圖如圖1所示，測試時需對試樣的正、反兩個面分別進行測試，且均需達到標準規定范圍值才算合格。

2.2 阻燃要求

MT1108標準中阻燃性能也參考了MT113標準中相關條文要求，其判斷指標同MT113標準基本一致，但少了對樣品燃燒最大長度<280 mm的規定。MT1108標準中阻燃性能判定指標如表1所示。

表1 MT1108標準阻燃性試驗判定指標

試驗人員在進行塑料葉輪材料的阻燃試驗時需要按照MT113標準中規定的方式進行，而MT113標準中對燃燒試驗裝置的火焰高度、燃料類別、裝置類別均有詳細的規定，需要在測試時予以注意。MT113標準中規定的酒精噴燈燃燒試驗裝置和酒精燈燃燒試驗裝置如圖2所示。試驗后需要所有性能指標均滿足要求，才算阻燃試驗合格。

a)MT113標準酒精噴燈燃燒試驗裝置 b)MT113標準酒精燈燃燒試驗裝置

圖2 燃燒試驗裝置

3 使用性能

3.1 超速性能

標準要求塑料葉輪在最高工作轉速和超速110%條件下運轉，持續時間不得少于2min后，不得松動或有裂紋，葉輪直徑尺寸變形量≤0.5‰。超速性能按JB/T 6445的規定進行，將葉片固定在動平衡機上，設定實驗轉速，在設定轉速下運轉2min[3]。

3.2 抗沖擊性能

標準要求塑料葉輪經抗沖擊試驗，不得出現斷裂、明顯裂縫或永久變形，沖擊能量為20J。

MT1108標準第5.6條規定抗沖擊性能按照GB 3836.1-2000中23.4.3.1德規定進行，沖擊能量為20J[4]。經查閱GB3836.1-2000標準，選擇范圍見表2所示。根據葉輪用途情況，表2中所選設備類別為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 抗沖擊試驗條件選擇

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

3.3 抗拉強度

塑料葉輪直徑≤800mm時，葉輪所用材料的抗拉強度應不低于50MPa,在熱穩定性試驗后應不低于25MPa。常用塑料中抗拉強度大于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)強度高，熱穩定性好，配合玻纖增強改性其力學性能和尺寸穩定性有進一步提高，是機械受力部件的用塑料材料應用最廣泛的一類。

塑料葉輪直徑≥800 mm時，葉輪所用材料的抗拉強度應不低于葉片所受離心力作用產生最大拉伸應力的6倍,在熱穩定性試驗后應不小于3倍。葉輪旋轉時葉片所受離心力F=m·w· r,其中m為葉片質量，w為葉輪旋轉角速度，r為葉片質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能裁取的最小總長度150 mm，類型2能裁取的最小總長度為115 mm。試驗速度根據樣品厚度選擇，厚度≤5mm拉伸速度100 mm/min， 5 mm<厚度≤10 mm時拉伸速度50 mm/min,厚度>10 mm時拉伸速度20 mm/min。

3.4 熱穩定性能

熱穩定性能有高、低溫兩個條件。高溫時塑料葉輪在溫度(80±2)℃、相對濕度(90±5)%的環境下，連續保持28天進行熱穩定試驗后，其性能應符合第2.1、2.2、3.1、3.2、3.3條的規定，其中抗靜電性能、超速性能樣品使用相關性能檢測完成后的統一樣品，阻燃性能、抗沖擊性能、抗拉強度試驗樣品為性能制備時的兩組樣品樣品中的隨機一組。低溫時選擇-20℃至-25℃范圍，試驗方法同耐熱試驗一致。

4 結論

MT1108標準針對煤礦用局部通風機塑料葉輪材料安全技術條件進行了詳細的規定，材料配方技術人員應針對標準要求需要詳細理解，這有助于對塑料材料配方的選型，以更好的適應煤礦井下用非金屬安全產品相關安全技術要求，對生命安全負責。

[1] 國家安全生產監督管理總局.MT 1108-2011 煤礦用局部通風機塑料葉輪安全技術條件[S].北京:煤炭工業出版社,2011.

[2] 煤炭工業部煤礦安全標準化技術委員會.MT 113-1995 煤礦井下用聚合物材料阻燃抗靜電通用試驗方法和判定規則[S].北京:煤炭工業出版社,1996.

[3] 中國機械工業聯合會.JB/T 6445-2005 工業通風機葉輪超速試驗[S].北京:機械工業出版社,2005.

[4] 國家機械工業局.GB 3836.1-2000 爆炸性環境 第1部分：設備通用要求[S].北京:中國標準出版社,2000.

(本文文獻格式：代雪琴，別明智，陳曉東，等.MT1108-2011標準對通風機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，從事礦用產品技術、管理9年。

TQ515

B

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