2025年矿用电缆市场情况分析：负载燃烧试验机校准方法研究

  在2025年，随着矿业市场的持续发展，矿用电缆的需求不断增加。据相关数据统计，矿用电缆市场规模已达到300亿元，年增长率保持在8%左右。矿用电缆的安全性能，尤其是其阻燃性能，对于保障矿下作业的安全性至关重要。然而，目前国内在矿用电缆负载燃烧试验机的校准方面仍缺乏有效手段。本文深入分析了影响矿用电缆阻燃测试结果的核心计量性能指标，并开发了一套校准方法，以确保测试结果的准确性和可靠性，提升矿下作业的安全标准。

  一、矿用电缆负载燃烧试验机的重要性

  《2025-2030年中国矿用电缆市场专题研究及市场前景预测评估报告》矿用电缆负载燃烧试验机在评估矿用电缆及非金属电缆中间接头的负载燃烧性能方面起着重要作用。其测试结果直接影响矿下作业的安全性。在实验室中，矿用电缆的阻燃性能通常由负载燃烧试验机进行检测。试验机需要获得特定的电流、温度等试验条件，并精确计时，以判定试件是否合格。因此，一旦试验机的工作电流、燃烧温度或计时等计量性能出现偏差，就可能导致试验电缆的实际耐火性能与测试结果不符，进而威胁生产安全。

  二、矿用电缆负载燃烧试验机的校准方法

  (一)计量特性

  矿用电缆市场情况分析根据相关标准和实际试验需求，确定以下计量特性指标：工作电流的最大允许误差为±5%;试验温度的测量范围涵盖205℃点，最大允许误差为±2℃;计时装置的测量范围应不小于4分钟，最大允许误差为±2秒。

  (二)校准条件

  在进行校准前，应确保满足以下环境条件：环境温度应在-15℃至45℃之间，相对湿度应在30%至80%之间，供电电源电压应为380V±38V，频率应为50Hz±1Hz。校准过程中所需的测量标准器具包括：标准电流互感器、数字电流表、干体炉和秒表。这些设备在校准前应完成量值溯源，并确保量值符合要求。

  (三)校准项目和校准方法

  1.工作电流设定误差

  在试验机的工作电流量程内均匀选取5个测量点，包含最大电流点。将试件穿过标准电流互感器线圈后，连接到试验机的电控箱电路中，再将互感器的二次侧连接至数字电流表。启动电控箱，设定输出电流至第一个测量点，待数值稳定后，记录数字电流表显示的标准电流值。通过试验机设定的输出电流减去标准电流示值，即可计算出工作电流的设定误差。

  2.试验温度测量误差

  设定干体炉温度为205℃，将试验机的测温探头插入干体炉中。待干体炉温度稳定后，记录试验机的温度仪表示值及干体炉的温度测量示值。将两者的差值作为单次试验的温度测量误差。连续进行3次测量，并将3次测量的温度误差平均值作为最终的测量结果。

  3.燃烧和续燃计时误差

  测量燃烧时间计时器的计时误差。设定试验机的燃烧时间为60秒并运行。当燃烧时间计时器启动时，同时启动秒表开始测量燃烧时间。当达到设定的燃烧时间时，燃烧计时器停止计时，此时记录秒表显示的时间，作为燃烧时间的实测值，同时记录燃烧时间计时器的显示时间。通过计算这两个值之间的差值，得到燃烧时间计时器的计时误差。

  测量续燃时间计时器的计时误差。当燃烧计时器结束计时后，续燃计时器开始运作。此时，再次按下秒表开始测量续燃时间，当续燃计时器达到240秒时，同时停止秒表和续燃计时器，记录续燃时间和秒表上显示的续燃时间实测值。通过计算这两个值之间的差值，得到单次续燃时间计时器的计时误差。

  将上述两个步骤分别重复测量3次，并计算3次测量结果的算术平均值，作为燃烧时间和续燃时间计时器的计时误差。

  三、矿用电缆负载燃烧试验机校准结果的不确定度评定及方法验证

  (一)工作电流设定误差不确定度评定

  测量方法：选择6mm²的三芯电缆，连接校准电路。根据标准查表，得到对应的测试电流为162A。启动电控箱，将输出电流设置为162A，待电流稳定后，记录数字电流表显示的数值。

  测量模型：工作电流设定误差的测量模型如公式(1)所示。

  合成方差和灵敏系数：合成方差用于量化多个不确定度分量对总不确定度的贡献。对于工作电流设定误差ΔI，其合成方差u²c(ΔI)可以通过公式(6)计算。

  各输入量的标准不确定度分量评定：由于试验机设定电流恒为常数，可将u(I)视作为0，此处仅考虑由标准器引入的标准不确定分量u(I′)。

  合成标准不确定度uc(ΔI)：将以上各不确定度分量代入公式(6)，得出合成不确定度uc(ΔI)=1.3A。

  不确定度U：若取包含因子k为2，则扩展不确定度U=kuc(ΔI)=2×1.3=2.6A，相对扩展不确定度Urel(ΔI)=U/I×100%=2.6/165.5×100%=1.6%。

  (二)试验温度测量误差不确定度评定

  测量方法：将恒温槽温度设定为205℃，将被校试验机的测温探头与标准水银温度计一同插入恒温槽中。待温度稳定后，记录被测温度仪表和标准水银温度计的示值。

  测量模型：试验温度测量误差的测量模型如公式(3)所示。

  合成方差和灵敏系数：对于试验温度测量误差Δt，其合成方差可以通过公式(13)计算。

  各输入量的标准不确定度分量评定：被校试验机温度示值分散性引入的标准不确定度分量u(tb)和干体炉引入的标准不确定度u(td)。

  合成标准不确定度uc(Δt)：将以上各不确定度分量代入公式(13)，得出合成不确定度uc(Δt)=0.22℃。

  扩展不确定度U：若取包含因子k为2，则扩展不确定度U=kuc(Δt)=2×0.22≈0.5℃。

  (三)燃烧计时误差不确定度评定

  测量方法：将试验机的燃烧时间设定为60秒，然后运行试验机。燃烧时间计时器开始计时，同时启动秒表。当达到设定的燃烧时间时，燃烧计时器停止计时，同时停止秒表。最后，记录秒表上显示的燃烧时间实测值。

  测量模型：燃烧计时误差的测量模型如公式(5)所示。

  合成方差和灵敏系数：燃烧计时误差ΔT的合成方差可按公式(19)计算。

  各输入量的标准不确定度分量评定：由于试验机显示时间恒定为60秒，试验机计时器引入的不确定度分量u(T)可忽略不计，仅考虑由标准器引入的标准不确定分量u(T′)。

  合成标准不确定度uc(ΔT)：将以上各不确定度分量代入公式(19)，得出合成不确定度uc(ΔT)=0.06秒。

  扩展不确定度U：若取包含因子k为2，则扩展不确定度U=kuc(ΔT)=2×0.06=0.12秒。

  (四)方法验证

  研究结果显示，根据上述不确定度评定结果以及本文2.1部分提及的计量特性指标，工作电流设定误差、试验温度测量误差、计时误差的扩展不确定度与各自最大允许误差绝对值之比，均满足小于或等于1∶3的要求。因此，采用本文提出的方法对矿用负载燃烧试验机进行校准，该方法引入的不确定度分量影响较小，可忽略不计，从而证明该方法适用且有效。

  四、结论

  矿用电缆燃烧试验是评估矿用电缆在火灾条件下燃烧性能和安全性能的重要测试手段。本文针对矿用电缆负载燃烧试验机的电流、温度及时间等关键计量参数，提出了针对性的校准方法。这一校准方法的提出，有助于完善矿用电缆阻燃性能参数的量值溯源体系，提升矿井安全管理水平，推动矿用电缆燃烧试验机行业的技术进步和质量提升，具有重要的社会价值和经济价值。

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