دانش صنعت
مقوله های بازدارنده شعله و معنای واقعی طبقه بندی ها در عمل
کابل کنترل ضد شعله s یک دسته محصول واحد نیستند - آنها یک سیستم طبقه بندی طبقه بندی شده را در بر می گیرند که توسط IEC 60332 و معادل چینی آن GB/T 18380 تعریف شده است، که هر لایه نشان دهنده سطح متفاوتی از عملکرد مهار آتش است. متداول ترین لایه های مشخص شده عبارتند از IEC 60332-1 (تست شعله عمودی تک کابلی)، IEC 60332-3 (آزمایش انتشار شعله عمودی کابل همراه)، و مقوله های درخواستی تر IEC 60332-3-22 تا 60332-3-25، که در حجم کل مواد سوخته شده در طول آزمایش با یکدیگر متفاوت هستند. درک این تمایزات مهم است زیرا کابلی که تست تک کابلی را پشت سر می گذارد، ممکن است همچنان اجازه انتشار آتش در سینی های کابل متراکم در کنار ده ها کابل دیگر را بدهد - دقیقاً شرایطی که در اتاق های کنترل صنعتی، ساختمان های تابلو برق و مسیرهای کابل کارخانه پردازش وجود دارد.
تست بسته نرم افزاری IEC 60332-3 تراکم نصب واقعی را با سوزاندن یک نردبان عمودی 3.5 متری از کابل ها با حجم کل غیرفلزی تعریف شده در هر متر سینی شبیه سازی می کند. رده A (سخت ترین) حجم کابل غیرفلزی را تا 7 لیتر در هر متر سینی مجاز می کند، در حالی که رده C حداکثر 1.5 لیتر در متر را مجاز می کند - هرچه حجم مجاز کمتر باشد، عبور آن آسان تر است، زیرا مواد قابل احتراق کمتری برای حفظ شعله وجود دارد. تعیین یک کابل رده C برای سینی کابل پرجمعیت که در آن چگالی نصب واقعی با شرایط رده A مطابقت دارد، یک اشتباه رایج و خطرناک است. مهندسانی که کابلهای کنترل بازدارنده شعله را برای نصب سینی انتخاب میکنند، باید حجم غیرفلزی واقعی را به ازای هر متر پرکننده کابل مورد نظر خود محاسبه کرده و آن را با دسته آزمایشی مناسب مطابقت دهند، نه اینکه صرفاً «ضد شعله» را به عنوان یک نیاز عمومی مشخص کنند.
فراتر از انتشار شعله، انواع LSZH (کم دود صفر هالوژن) و LSHF (هالوژن بدون دود کم) ابعاد عملکرد بیشتری را معرفی می کنند که به طور فزاینده ای در تاسیسات بسته مورد نیاز است. کابلهای مقاوم در برابر شعله عایقشده با PVC، هنگام سوختن، گاز هیدروژن کلرید و دود سیاه متراکم را آزاد میکنند - HCl برای تجهیزات الکترونیکی خورنده و برای پرسنل سمی است و دود شدید مانع تخلیه میشود. فرمولهای LSZH بازدارندههای شعله مبتنی بر هالوژن را به نفع سیستمهای مبتنی بر مواد معدنی (معمولاً تری هیدرات آلومینیوم یا هیدروکسید منیزیم)، که بخار آب را به جای گازهای اسیدی در هنگام احتراق آزاد میکنند، حذف میکنند. کابل Zhishang هر دو نوع مبتنی بر PVC و LSZH را تولید می کند کابل کنترل ضد شعله s، با انتخاب مواد مطابق با الزامات محیطی و مقرراتی خاص هر پروژه.
چگونه افزودنی های بازدارنده شعله بر ویژگی های کابل الکتریکی و مکانیکی تأثیر می گذارد
دستیابی به تاخیر در شعله در ترکیبات عایق و روکش کابل از نظر شیمیایی خنثی نیست - افزودنی هایی که احتراق را سرکوب می کنند با ماتریس پلیمری به گونه ای تعامل می کنند که بر خواص دی الکتریک، انعطاف پذیری و رفتار پیری طولانی مدت تأثیر می گذارد. این مبادله به ویژه در کاربردهای کابل کنترل قابل توجه است، جایی که مقاومت عایق، ظرفیت بین هادی ها و یکپارچگی سیگنال بر روی پیکربندی های چند هسته ای الزامات عملکردی هستند که نمی توان به تنهایی در پیگیری عملکرد آتش به خطر افتاد.
در ترکیبات ضد شعله هالوژنه (مبتنی بر پی وی سی)، تری اکسید آنتیموان معمولاً به عنوان یک هم افزایی مقاوم در برابر شعله در کنار کلر موجود در PVC استفاده می شود. در حالی که در سرکوب اشتعال موثر است، بارگذاری تری اکسید آنتیموان بالا، گذردهی عایق را افزایش می دهد و مقاومت حجمی را کاهش می دهد، که می تواند کوپلینگ خازنی را بین هادی های مجاور در کابل های کنترل چند هسته ای افزایش دهد. برای مدارهای کنترلی که سیگنالهای آنالوگ سطح پایین یا ارتباطات سریالی با سرعت بالا را حمل میکنند، این ظرفیت خازنی در واحد طول، تضعیف سیگنال را افزایش میدهد و طول کابل قابل استفاده را محدود میکند. تعیین ضخامت دیواره عایق و فرمول ترکیبی با در نظر گرفتن فرکانس سیگنال واقعی - نه فقط کلاس شعله - برای جلوگیری از این نتیجه ضروری است.
ترکیبات LSZH بر اساس سیستم های پرکننده معدنی مجموعه متفاوتی از مبادلات را ارائه می دهند. تری هیدرات آلومینیوم (ATH) باید در غلظت های بسیار بالا (معمولاً 50 تا 65 درصد وزنی ترکیب پلیمری) بارگیری شود تا از طریق تجزیه گرماگیر آن به تاخیر نسبی قابل توجهی دست یابد. در این سطوح بارگذاری، ترکیب سفتتر و شکنندهتر از پلیمرهای پر نشده میشود، که انعطافپذیری و عملکرد در دمای سرد را کاهش میدهد. سازندگان این مشکل را از طریق پلیمرهای پایه الاستومری (EVA، EBA، یا TPE) و ذرات پرکننده سطحی که پراکندگی را بهبود میبخشند و جریمه سفتی را کاهش میدهند، برطرف میکنند. نتیجه ترکیبی است که می تواند هم عملکرد شعله IEC 60332-3 و هم انطباق با خم سرد IEC 60811 را به دست آورد - اما تنها در صورتی که فرمول به طور خاص برای این تعادل مهندسی شده باشد نه اینکه از اجزای کالا مونتاژ شود. Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. عملکرد ترکیب را از طریق آزمایش شعله و مکانیکی به جای اتکا به گواهیهای تامینکننده مواد به تنهایی تأیید میکند و اطمینان میدهد که کابل تمامشده تمام پارامترهای مشخص شده را به طور همزمان برآورده میکند.
| نوع مرکب | مکانیسم بازدارنده شعله | تاثیر بر انعطاف پذیری | انتشار گاز در هنگام احتراق |
|---|---|---|---|
| FR-PVC | گاز هالوژن زنجیره احتراق را قطع می کند | متوسط؛ وابسته به نرم کننده | HCl، دود سیاه غلیظ |
| LSZH / پر از ATH | تجزیه گرماگیر، بخار آب | کاهش یافت؛ نیاز به پایه الاستومری دارد | بخار آب، دود کم، بدون HCl |
| LSZH / MDH پر شده است | تجزیه گرماگیر، محدوده دمایی بالاتر | مشابه ATH؛ در دمای بالا بهتر است | بخار آب، دود کم، بدون HCl |
| بر پایه فسفر (افزایش دهنده) | لایه Char تشکیل می شود، سطح را عایق می کند | خوب؛ بارگذاری پرکننده کمتر مورد نیاز است | دود کم، بدون هالوژن |
پیکربندی های محافظ در کابل های کنترل بازدارنده شعله و پیامدهای عملکرد EMI آنها
کابلهای کنترل در محیطهای صنعتی در کنار درایوهای فرکانس متغیر، تجهیزات سوئیچینگ جریان بالا و کابلهای برق کار میکنند - که همگی تداخل الکترومغناطیسی ایجاد میکنند که در صورت ناکافی بودن محافظ، سیگنالهای کنترل سطح پایین را خراب میکنند. در کابل های کنترل مقاوم در برابر شعله، محافظ باید نه تنها برای عملکرد الکتریکی، بلکه برای سازگاری با ساختار مقاوم در برابر شعله اطراف آن طراحی شود: سیم تخلیه محافظ، نوارهای چسب و هر عنصر فلزی همگی با رفتار کلی کابل در برابر آتش در تعامل هستند و نباید پل حرارتی یا نقاط اشتعال موضعی ایجاد کنند که باعث تضعیف عملکرد c می شود.
دو ساختار محافظ غالب در کابلهای کنترل مقاوم در برابر شعله، حفاظهای فویل آلومینیوم-پلیاستر (Al/PET) با سیم تخلیه، و محافظهای قیطانی مسی قلعشده کلی یا مجزا هستند. سپرهای فویل پوشش نوری نزدیک به 100٪ را ارائه می دهند و در برابر تداخل فرکانس بالا جفت شده خازنی موثر هستند، اما استحکام مکانیکی آنها باعث می شود در هنگام خم شدن مکرر یا کشیدن نصب، در برابر پارگی در اتصال همپوشانی محافظ آسیب پذیر باشند. سپرهای بافته پوشش نوری کمتری دارند (معمولاً 85-95٪) اما استحکام مکانیکی بسیار بالاتر و مقاومت محافظ کمتری را ارائه می دهند که عملکرد را در برابر تداخل فرکانس پایین جفت شده القایی بهبود می بخشد. برای کابلهایی که در مسیرهای ثابت در اتاقهای تابلو برق یا کابینتهای DCS نصب میشوند، ساختار فویل به اضافه تخلیه عموماً کافی است. برای کابل هایی که از مجرا عبور می کنند یا در حین تعمیر و نگهداری در معرض حرکت قرار می گیرند، سپرهای بافته شده ترجیح داده می شوند.
کابلهای کنترل چند هستهای که برای انتقال سیگنال آنالوگ استفاده میشوند (حلقههای 4-20 میلی آمپر، مدارهای ترموکوپل، اتصالات RTD) اغلب علاوه بر یک محافظ کلی، به محافظت از جفت جداگانه نیز نیاز دارند. سپرهای جفت جداگانه از تداخل بین مدار بین جفت سیگنال در یک کابل جلوگیری می کنند - زمانی که سیگنال های سطح بالا (مانند ورودی/خروجی دیجیتال 24 ولت) و سیگنال های آنالوگ سطح پایین (خروجی های ترموکوپل برد میلی ولت) یک کابل مشترک را به اشتراک می گذارند، نگرانی مهمی است. سیم تخلیه برای هر محافظ جداگانه باید فقط در یک انتها به زمین متصل شود تا از حلقههای جریان محافظ جلوگیری شود، که نویز فرکانس پایینی را که سپر برای مسدود کردن آن در نظر گرفته شده است، دوباره وارد میکند. این نظم اتصال به زمین به اندازه خود مواد محافظ مهم است و باید به وضوح در اسناد نصب و پایان کابل مشخص شود.
پیکربندی های رایج محافظ و برنامه های کاربردی معمولی
- سیم تخلیه کلی فویل Al/PET: حفاظت EMI با فرکانس بالا مقرون به صرفه؛ مناسب برای کابل سیگنال DCS/PLC ثابت. در صورت خم شدن مکرر در برابر آسیب فویل آسیب پذیر است.
- قیطان مسی کنسرو شده کلی: دوام مکانیکی بهتر و اثربخشی محافظ با فرکانس پایین؛ برای تاسیسات مجرای یا محیط هایی با منابع تداخل قابل توجه 50/60 هرتز ترجیح داده می شود.
- قیطان کلی فویل انفرادی (سپر دوتایی): بالاترین ایزوله بین مدار؛ زمانی که سطوح سیگنال مختلط از یک کابل مشترک استفاده می کنند، لازم است. در حلقه های ابزار دقیق آنالوگ استفاده می شود.
- بدون محافظ (فقط با زره پوشان غربال شده): مناسب برای سیگنال های کنترل دیجیتال با ایمنی ذاتی نویز (به عنوان مثال، سوئیچینگ 24 ولت DC)؛ برای مدارهای اندازه گیری آنالوگ مناسب نیست.
تعداد هسته و استراتژی های گروه بندی برای نصب کابل های کنترل چند مداری
تصمیم در مورد اجرای کابلهای با تعداد هستههای کوچک یا کابلهای با شمارش هستههای بزرگ کمتر برای نصب کنترل چند مداره، پیامدهایی برای خطر آتشسوزی، دسترسی به تعمیر و نگهداری و انعطافپذیری طولانیمدت دارد که فراتر از هزینه خرید اولیه کابل است. بستههای متراکم کابلهای کوچک با روکش جداگانه در یک سینی، حجم کل غیرفلزی را در هر متر افزایش میدهند و بار احتراق مؤثر را حتی زمانی که هر کابل دارای درجهبندی ضد شعله باشد، افزایش میدهد. ادغام مدارها به کابلهای چند هستهای کمتر، بار سینی و بار احتراق را کاهش میدهد، اما یک نقطه خرابی ایجاد میکند که در آن آسیب به یک کابل میتواند چندین مدار غیرمرتبط را به طور همزمان تحت تأثیر قرار دهد.
یک رویکرد عملی مورد استفاده در صنایع فرآیندی و تاسیسات تولید برق، گروه بندی مدارها بر اساس سیستم عملکردی به جای نزدیکی جغرافیایی، با کابل های جداگانه برای مدارهای حیاتی ایمنی (خاموش شدن اضطراری، تشخیص آتش و گاز) و مدارهای کنترل عملیاتی (حلقه های کنترل فرآیند، استارت موتور، ابزار دقیق) است. این تفکیک تضمین میکند که خرابی یک کابل نمیتواند به طور همزمان هم عملکرد کنترل فرآیند و هم پشتیبانگیری ایمنی آن را غیرفعال کند. همچنین عیب یابی و جایگزینی کابل را ساده می کند، زیرا خرابی در یک گروه کاربردی نیازی به ایجاد اختلال در سیم کشی گروه دیگر ندارد. بسیاری از استانداردهای نصب - از جمله IEC 60364 و استانداردهای مهندسی خاص تأسیسات در بخشهای پتروشیمی و نیرو - این نوع جداسازی مدار را به صراحت الزامی میکنند.
برنامه ریزی هسته یدکی در کابل های کنترل چند هسته ای جنبه دیگری است که اغلب در مرحله مشخصات کم ارزش گذاری می شود. نصب کابل هایی با 10 تا 20 درصد هسته یدکی در زمان ساخت و ساز اولیه هزینه بسیار کمی نسبت به ارزش کل پروژه دارد، اما افزودن مدارها پس از ساخت نیاز به کشش کابل های جدیدی دارد که از طریق مسیرهای متراکم موجود، مخرب، گران و گاهی از نظر فیزیکی غیرممکن است. هسته های یدکی باید در بین گروه های کابلی توزیع شوند نه اینکه در یک کابل متمرکز شوند و مکان آنها به طور سیستماتیک مستند شود تا بتوان آنها را بدون کار ردیابی گسترده شناسایی و فعال کرد. کابل Zhishang به عنوان بخشی از قابلیت پشتیبانی برنامه خود، با تیم های مهندسی برای بهینه سازی انتخاب تعداد هسته بر اساس سناریوهای توسعه سیستم پیش بینی شده کار می کند، و به جلوگیری از وضعیت رایج که زیرساخت کابل به محدودیت محدود کننده تغییرات کارخانه در عرض چند سال پس از راه اندازی تبدیل می شود، کمک می کند.
