MT1108-2011标准对通风机叶轮材料选型的要求解析

代雪琴，别明智，陈晓东，付莉红

(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037；2.重庆科聚孚工程塑料有限责任公司，重庆 400037)

MT1108-2011标准对通风机叶轮材料选型的要求解析

代雪琴1,2，别明智1,2，陈晓东1,2，付莉红1,2

(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037；2.重庆科聚孚工程塑料有限责任公司，重庆 400037)

本文主要针对煤炭行业标准MT1108-2011《煤矿用局部通风机塑料叶轮安全技术条件》中相关安全技术条件分析，对比常用聚合物材料配方功能，以指导科研技术人员按照标准要求选择适宜的叶轮材料。

MT1108；标准；叶轮

近年来，煤矿用局部通风机很大一部分将塑料作为叶轮的制备材料，塑料作为一种质轻、效率高的材料，对将新材料应用于煤矿井下安全装备中具有十分积极的意义。而煤矿用局部通风机塑料叶轮必须满足MT1108-2011《煤矿用局部通风机塑料叶轮安全技术条件》标准(以下简称MT1108标准)的安全技术要求。标准中规定了相对于普通塑料叶轮材料更为苛刻的条件，这给一般的塑料材料提出了更高的要求[1]。为此，有必要对标准中的特殊技术要求条款进行分析、理解，以指导科研技术人员改进材料配方，更好满足标准规定的煤矿井下使用风机的要求。

1 标准制定背景

MT1108标准作为煤炭行业标准，它只适应于煤矿用局部通风机用塑料叶轮产品，适应范围窄，但MT1108标准在煤炭行业内是属于“强制标准”，也即煤矿用局部通风机用塑料叶轮产品必须满足该标准。塑料材料在应用于煤矿用局部通风机叶轮产品时，需根据MT1108标准要求，对材料的相关技术特性进行调整。标准中第3.1条指出，煤矿用局部通风机塑料叶轮是以工程塑料为主要原料，添加适量添加剂，经一次注塑成叶片和轮毂的整体叶轮，或一次注塑成型装配在轮毂上的叶片，与轮毂构成组合叶轮。该条文对叶轮材料的使用特性进行了明确的描述。

2 阻燃抗静电安全性能

2.1 抗静电性能要求

标准规定：塑料叶轮用于煤矿用压入式局部通风机，其试件表面电阻算术平均值不大于3×108Ω；塑料叶轮用于煤矿用抽出式局部通风机，其试件表面电阻算术平均值不大于1×106Ω。对两种情况下使用的塑料叶轮的表面电阻值进行了明确的规定，并规定其测试方法采用MT113-1995《煤矿井下用聚合物材料阻燃抗静电测试方法》标准(以下简称MT113标准)中第5章的规定[2]。从标准以上条文表述可知，用于不同通风机叶轮的塑料材料，其要求的表面电阻值是不一样的。从聚合物抗静电的助剂选择来看，一般的低分子抗静电剂，最低一般可以达到107Ω数量级的表面电阻值，而要求小于106Ω数量级的表面电阻值，需要选择诸如导电炭黑、碳纤维、金属粉等高导电的助剂，且有一定的添加含量要求。而且，低分子抗静电剂和导电炭黑在材料配方中添加量也不尽相同，一般低分子抗静电剂添加量<1%，而导电炭黑添加量>10%，因此两种配方类别对于材料的成本影响相差较大，需要技术人员根据不同使用用途分别予以考虑。

图1 表面电阻测试示意图

根据MT113-1995标准，表面电阻测试示意图如图1所示，测试时需对试样的正、反两个面分别进行测试，且均需达到标准规定范围值才算合格。

2.2 阻燃要求

MT1108标准中阻燃性能也参考了MT113标准中相关条文要求，其判断指标同MT113标准基本一致，但少了对样品燃烧最大长度<280 mm的规定。MT1108标准中阻燃性能判定指标如表1所示。

表1 MT1108标准阻燃性试验判定指标

试验人员在进行塑料叶轮材料的阻燃试验时需要按照MT113标准中规定的方式进行，而MT113标准中对燃烧试验装置的火焰高度、燃料类别、装置类别均有详细的规定，需要在测试时予以注意。MT113标准中规定的酒精喷灯燃烧试验装置和酒精灯燃烧试验装置如图2所示。试验后需要所有性能指标均满足要求，才算阻燃试验合格。

a)MT113标准酒精喷灯燃烧试验装置 b)MT113标准酒精灯燃烧试验装置

图2 燃烧试验装置

3 使用性能

3.1 超速性能

标准要求塑料叶轮在最高工作转速和超速110%条件下运转，持续时间不得少于2min后，不得松动或有裂纹，叶轮直径尺寸变形量≤0.5‰。超速性能按JB/T 6445的规定进行，将叶片固定在动平衡机上，设定实验转速，在设定转速下运转2min[3]。

3.2 抗冲击性能

标准要求塑料叶轮经抗冲击试验，不得出现断裂、明显裂缝或永久变形，冲击能量为20J。

MT1108标准第5.6条规定抗冲击性能按照GB 3836.1-2000中23.4.3.1德规定进行，冲击能量为20J[4]。经查阅GB3836.1-2000标准，选择范围见表2所示。根据叶轮用途情况，表2中所选设备类别为b)类，高度要求为I类“高”条件要求，钢制25 mm的半球形淬火冲头，其落锤高度为2 m。

表2 抗冲击试验条件选择

注：①I类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境；II类电气设备用于除煤矿甲烷气体之外的其它爆炸性气体环境；III类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。②网孔为625～2500 mm2透明件的保护网能降低冲击危险，但不能阻止冲击。

3.3 抗拉强度

塑料叶轮直径≤800mm时，叶轮所用材料的抗拉强度应不低于50MPa,在热稳定性试验后应不低于25MPa。常用塑料中抗拉强度大于50MPa的一般为工程塑料，而常用的工程塑料主要为聚甲醛(POM)、聚酯(PBT、PET类)、尼龙(PA6、PA66)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)这五种，一般来说尼龙(PA6、PA66)强度高，热稳定性好，配合玻纤增强改性其力学性能和尺寸稳定性有进一步提高，是机械受力部件的用塑料材料应用最广泛的一类。

塑料叶轮直径≥800 mm时，叶轮所用材料的抗拉强度应不低于叶片所受离心力作用产生最大拉伸应力的6倍,在热稳定性试验后应不小于3倍。叶轮旋转时叶片所受离心力F=m·w· r,其中m为叶片质量，w为叶轮旋转角速度，r为叶片质心到叶轮轴心线的距离。

图3 拉伸试样图例

按照塑料叶轮上能裁取的试样长度，拉伸试样可分类型1和类型2，如图3所示，类型1能裁取的最小总长度150 mm，类型2能裁取的最小总长度为115 mm。试验速度根据样品厚度选择，厚度≤5mm拉伸速度100 mm/min， 5 mm<厚度≤10 mm时拉伸速度50 mm/min,厚度>10 mm时拉伸速度20 mm/min。

3.4 热稳定性能

热稳定性能有高、低温两个条件。高温时塑料叶轮在温度(80±2)℃、相对湿度(90±5)%的环境下，连续保持28天进行热稳定试验后，其性能应符合第2.1、2.2、3.1、3.2、3.3条的规定，其中抗静电性能、超速性能样品使用相关性能检测完成后的统一样品，阻燃性能、抗冲击性能、抗拉强度试验样品为性能制备时的两组样品样品中的随机一组。低温时选择-20℃至-25℃范围，试验方法同耐热试验一致。

4 结论

MT1108标准针对煤矿用局部通风机塑料叶轮材料安全技术条件进行了详细的规定，材料配方技术人员应针对标准要求需要详细理解，这有助于对塑料材料配方的选型，以更好的适应煤矿井下用非金属安全产品相关安全技术要求，对生命安全负责。

[1] 国家安全生产监督管理总局.MT 1108-2011 煤矿用局部通风机塑料叶轮安全技术条件[S].北京:煤炭工业出版社,2011.

[2] 煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会.MT 113-1995 煤矿井下用聚合物材料阻燃抗静电通用试验方法和判定规则[S].北京:煤炭工业出版社,1996.

[3] 中国机械工业联合会.JB/T 6445-2005 工业通风机叶轮超速试验[S].北京:机械工业出版社,2005.

[4] 国家机械工业局.GB 3836.1-2000 爆炸性环境 第1部分：设备通用要求[S].北京:中国标准出版社,2000.

(本文文献格式：代雪琴，别明智，陈晓东，等.MT1108-2011标准对通风机叶轮材料选型的要求解析[J].山东化工,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，助理工程师，从事矿用产品技术、管理9年。

TQ515

B

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