矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

Testing Device and Method for Electrostatic Safety of Mine Nonmetallic Materials

The invention discloses a testing device and method for the electrostatic safety performance of mining non-metallic materials. The device includes: test pipeline for providing test environment for test pieces; dust generator connected with test pipeline for spraying dust with specified concentration and particle size into test pipeline; ventilator connected with test pipeline for providing stable airflow to test pipeline and driving it. Dust impacts the surface of the test piece; electrostatic tester is used to test the electrostatic electricity generated on the surface of the test piece. The test method and device for the electrostatic safety performance of non-metallic materials for mining provided by the invention can be used to simulate the impact friction condition of air containing dust on non-metallic materials and the contact friction condition of non-metallic materials surface.

【技术实现步骤摘要】
矿用非金属材料静电安全性能的测试装置及方法
本专利技术涉及煤矿安全
，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。
技术介绍
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。GB25286.1-2010《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GB25286.1-2010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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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。本专利技术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。进一步，所述试验管道内还设置有样品夹具，所述样品夹具包括样品支撑架、支撑架角度调节装置、探针位置调节装置，所述静电测试仪包括静电感应板和探针。所述探针位置调节装置能调整探针覆盖整个样品区域。进一步，所述样品夹具设置在防爆箱内，所述防爆箱上设置有观察窗。进一步，所述样品夹具用于夹持静电感应板的夹持部位材质为聚四氟乙烯。矿用非金属材料静电安全性能的测试方法,包括以下步骤：S1,将试验用非金属材料制备成所需的长方体型，而后对其进行干燥处理；S2,调节温湿度控制装置，使试验管道内的温度、湿度数值符合试验的要求；S3,将制备的非金属材料样品放入到样品夹具上，打开非金属材料样品的通道；S4,打开发尘器，使其向试验管道内喷洒一定浓度与粒径的粉尘；同时开启通风机，使含有粉尘的气流在试验管道内流动；S5,待含有粉尘的气流在试验管道内的流动达到稳定时，即开启静电测试仪，用于监测含有粉尘的气流冲击至非金属材料样品表面时，所产生的静电电量。进一步，若含有粉尘的气流冲击至非金属材料样品表面，使得试验管道内发生粉尘爆炸，则开启试验管道上的泄爆装置，用于降低爆炸强度。进一步，若试验用分非金属材料样品为管材，则在步骤S4中打开非金属管材的通道开始试验。本专利技术的有益效果：本专利技术提出了矿用非金属材料静电安全性能的测试方法及装置，可精确测定矿用非金属材料在含粉尘气流的冲击与表面摩擦的情况下所产生的静电电量。本专利技术特有的矿用非金属材料静电安全性能的测试方法，可实现矿用非金属材料样品在任意温度、湿度与粉尘浓度环境下静电电量的精确测定，可为研究不同材质的非金属材料在不同环境条件下的静电起电规律提供技术支撑；可真实地模拟煤矿井下静电引发事故的灾变过程，为调查事故的诱因提供技术支撑。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术装置的示意图；图2为样品夹具的结构示意图。具体实施方式图1为本专利技术装置的示意图，图2为样品夹具的结构示意图。本专利技术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1，用于为待测试件提供试验环境；发尘器2，与试验管道1连通，用于向试验管道1内喷洒指定浓度与粒径的粉尘；通风机3，与试验管道1连通，用于向试验管道1内提供稳定的气流，带动粉尘冲击待测试件表面；本实施例待测试件包括非金属材料样品10和非金属管材11。静电测试仪4，用于测试待测试件表面所产生的静电电量，用于测量非金属管材11的为静电测试仪4，用于测量非金属材料样品10的包括起电环境测量传感器5、静电起电箱6、探针16和感应铜板17，相关的连接方式以及用于对非金属材料样品10的测量方法属于现有技术，在此不再赘述。本实施例中，所述试验管道1内还设置有温湿度控制装置7，所述温湿度控制装置7用于调节试验管道1内的温度和湿度。本实施例中，所述试验管道1内还设置有泄爆装置8，用于试验管道1发生爆炸时降低爆炸的强度。本实施例中，所述试验管道1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1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8。本实施例中，所述试验管道1内还设置有样品夹具9，如图2所示，所述样品夹具9包括样品支撑架12、支撑架角度调节装置13、探针位置调节装置14，所述探针位置调节装置14包括探针滑动槽15，探针滑动槽15设置在样品支撑架12上，探针16可在探针滑动槽15内滑动，能调整探针覆盖整个样品区域。其中18为保护探针16引线的穿线管。支撑架角度调节装置13还可调节非金属材料10样品与含有粉尘的气流的接触角度，进而实现不同条件下产生静电过程的模拟。本实施例中，所述样品夹具9设置在防爆箱19内，防爆箱19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的矿用非金属材料静电安全性能的测试装置,其特征在于，所述试验管道内还设置有样品夹具，所述样品夹具包括样品支撑架、支撑架角度调节装置、探针位置调节装置，所述静电测试仪包括静电感应板和探针，所述探针位置调节装置能调整探针覆盖整个样品区...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华运，巨广刚，程波，周植鹏，张绪雷，王范树，李少辉，王巍，廉博，邓鹏，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50