阻燃输送带表面电阻值测定的影响因素分析

宋聪惠

(河南省煤炭科学研究院有限公司，河南 郑州 450001)

随着煤炭工业的迅猛发展，带式输送机不仅具有强度大、运量大、运输平衡等特点，还具有连续性好和使用方便等优点。因此，胶带输送机被广泛使用并成为了井下运输的主要设备，输送带也相应得到了快速发展[1-5]。

煤矿井下生产环境十分复杂、条件恶劣，有水、火、瓦斯、煤尘、高温、高湿等多种危险因素存在，输送带长期在煤矿井下的超负荷工作过程中，由于输送带和托辊、滚筒之间不断地摩擦使得输送带上电量积聚，当电量达到某种程度时，便会产生火花放电从而引起爆炸或者火灾[6-11]。因此，在煤矿井下传动过程中应避免输送带和其他传动装置产生打滑，更应严格实行输送带入井制度，即要选择阻燃抗静电阻燃输送带。煤矿井下输送带生产厂家众多，质量参差不齐，依据《煤矿安全规程》规定，采用非金属聚合物制造的输送带、托辊和滚筒包胶材料等，其阻燃性能和抗静电性能必须符合有关标准规定。因此，阻燃输送带的检测质量必须被严格控制，检验结果必须符合标准规定，才可以入井，从而有效降低阻燃输送带在井下产生的火灾危害[12-15]。

一般来说，煤矿用阻燃输送带分为3类：煤矿用织物芯阻燃输送带、煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带、煤矿用钢丝绳牵引输送带。其中，煤矿用织物整芯阻燃输送带应用非常普遍，因为其不仅具有质量轻、抗冲击、耐撕裂、成本低等优点，还具有良好的阻燃、抗静电、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等性能[16-17]。

织物芯阻燃输送的检验必须严格遵守标准MT/T 914—2019《煤矿用织物芯阻燃输送带》。其中抗静电性能(表面电阻)的测定是使用表面电阻测试仪在一定的温湿度范围内测量输送带上、下表面的表面电阻值[18]。 在检测试验中发现，同一条输送带表面电阻的检测结果有时相差较大，稳定性不好，这是因为影响表面电阻值的因素很多。为了深入分析输送带表面电阻值的影响因素，本文以2组试验结果进行比对研究。

1 试验

为便于分析表面电阻值的影响因素，在此选用规格为PVG1250S 800 mm的橡胶面整芯阻燃输送带进行检验分析。截取长度和宽度均为300 mm的试样1块，试件表面无裂纹、气泡和机械杂质等缺陷，且已清洗干净再用洁净的干布片擦干并放置在干燥处24 h。为了减小测试结果的误差，每种情况在试件表面测出5组数据，求得其平均值。在此前提下，对环境温度、环境湿度、呼吸作用、充电时间、试件处理时长等因素进行分析。

1.1 试验过程与结果

依据MT/T 914—2019《煤矿用织物芯阻燃输送带》规定，试件应在温度为(23±2)℃，相对湿度为65%±5%的环境中存放至少2 h且在此环境中测量，检测过程中要带口罩，不能因呼吸作用使试件表面受潮。

(1)调节实验室的温度为23.0 ℃，湿度65%，对试件的处理时长分别设置为0、30、60、90、120、150、180 min，测量不同处理时长试件的表面电阻变化如图1所示。测试过程中，充电1 min且测量电压选为100 V。

图1 试样处理不同时长对表面电阻的影响Fig.1 Effect of sample treatment time on surface resistance

(2)保持温度23.0 ℃不变，调节湿度分别为55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%，测试不同湿度时其表面电阻值的变化如图2所示。测试过程中，充电1 min钟且测量电压选为100 V。

图2 湿度变化对表面电阻的影响Fig.2 Effect of humidity change on surface resistance

(3)保持湿度65%不变，调节温度分别5、10、15、21、23、25、30、35、40 ℃，测试不同温度时其表面电阻值的变化如图3所示。测试过程中，充电1 min且测量电压选为100 V。

图3 温度变化对表面电阻的影响Fig.3 Effect of temperature change on surface resistance

(4)保持温度为23 ℃，湿度65%，对试样分别充电0、30、60、90、120 s的情况下进行电阻检测，充电时长对表面电阻值的影响如图4所示。

图4 充电时长不同对表面电阻的影响Fig.4 Effect of charging time on surface resistance

(5)保持温度为23 ℃，湿度65%，改变测试电压分别为10、50、100、500 V，在不同电压测量的情况下其表面电阻值的变化如图5所示。

图5 不同测试电压对表面电阻的影响Fig.5 Effect of different test voltage on surface resistance

2 影响因素分析

2.1 试件处理时长对测量结果的影响

从图1中可以看出，试件在温度为(23±2)℃、相对湿度为65%±5%的环境中，存放时间越长，其表面电阻值越小。这是因为试件未经过温湿度的处理，虽然测量环境满足，但是其表面覆盖层并未受到温室度的任何影响，所以表面电阻的测量值会随着处理时长的不同而不同。

2.2 环境湿度对测量结果的影响

从图2中可以看出，在其他条件不变的情况下，湿度越大，其测量的表面电阻越小，这是因为表面电阻对环境湿度比较敏感。这是由于绝缘材料表面吸湿效应所致，湿度越大，表面泄露越大，从而测量的电阻会更小。在湿度分别为60%、65%、70%这3个点测得的表面电阻分别为1.91×108、1.85×108、1.81×108Ω，电阻值比较接近。

2.3 环境温度对测量结果的影响

从图3中可以看出，在其他条件不变的情况下，温度越高，其测量的表面电阻越小。这是因为随着温度的升高，电阻内的分子受热后变得更加活跃，绝缘材料的吸收电流和电导电流会相应增加，致使其绝缘电阻值减小。据相关资料报道，一般介质在70 ℃时的电阻值仅有20 ℃时的10%。在温度分别为21、23、25 ℃时测得的表面电阻分别为1.91×108、1.88×108、1.87×108Ω，表面电阻值比较接近。

2.4 测量时间对测量结果的影响

从图4中可以看出，充电时间越长，其测量的表面电阻值越小。这是因为不同的绝缘材料，其充电时间常数不一样，在测量开始时，被测材料上的电流不是瞬间达到稳定的，而是有一衰减过程，在加压充电的同时，流过较大的电流，接着是比较长时间缓慢减小的吸收电流，最后达到比较平稳的电导电流。被测电阻值越高，达到平衡的时间则越长。因此，测量时为了正确读取被测电阻值，应在稳定后读取数值或取加压1 min后的读数值。

2.5 测试电压对测量结果的影响

从图5可以看出，在温湿度保持恒定的条件下，不同的测量电压可能会导致不同的测量结果，通常是测量的电压越高，漏电流越大，电阻值越小。因为在一般电压较低时，电流会随着电压的增加而增加，此时材料的电阻保持不变，但是当电压超过一定范围时，介质材料离子化运动加剧，电流的增加比电压增加得快，材料的电阻就会迅速降低。因此，测试的电压越高，试件的表面电阻越小，不同的测试电压测得的电阻值的大小会有差别，所以，电压的选择以在试件中的点才能消耗不大于1 W为前提下，要选择合适的测量电压。

2.6 其他因素

(1)呼吸作用对测量结果的影响。检验员在检测输送带的表面电阻时应佩戴口罩，这是因为检测原在操作高阻仪时正对着被测试样，呼吸或者说话时都有可能增加被测试样的表面湿度，从而影响检测结果。

(2)重复测量对测量结果的影响。在短时间内对被测试样进行重复测量时，后次检测出来的电阻值会比前次的高，这是因为被测试样中存在前次测量所施加的残余电荷，在没有充分放电的情况下重复测量，充电效果是叠加的，其测量的电阻值会较前次高。因此，一般测量结果以第1次测量为准，如果必须进行多次测量，要将被测试件进行充分放电并静置最少5 min后再进行。

(3)环境干扰对测量结果的影响。由于测量仪器高阻仪是一个比较精密的电子仪器，所以环境干扰对其测量结果的影响较大，例如电磁场干扰、机械振动、人体感应等，都会对检测结果产生一定程度的影响[20]。

3 结论

影响表面电阻值测量的因素较多，在使用高阻仪进行表面电阻测量时，应严格遵守MT/T 914—2019《煤矿用织物芯阻燃输送带》中的操作要求，截取规定尺寸的试样、选择标准的试验电压、在标准要求的温湿度范围内、充电1 min，避免其他不必要的干扰对试样进行电阻测量，这样检测出来的结果更准确。