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單根垂直燃燒試驗

發(fā)表日期:2023-10-12 15:44:43   瀏覽次數:

1  前言

電線(xiàn)電纜的單根垂直燃燒試驗,在實(shí)際測試時(shí),其結果的不確定性,往往能讓人瞠目結舌,同一個(gè)人對同樣樣品在同一試驗裝置上的檢測結果的變異系數甚至可達95%以上,結果在非常好和全部燒光之間徘徊。所以其結果很容易讓很多研發(fā)人員及材料供應商陷入情緒崩潰,不知所措之中。

 

同時(shí),對于有經(jīng)驗的試驗人員,總能很輕易地通過(guò)對設備參數的細微調整,從而讓試驗順利通過(guò)。讓來(lái)自各方的審查、監造代表們見(jiàn)證到優(yōu)異的檢測結果的誕生,從而得到令人滿(mǎn)意的見(jiàn)證/審查報告。

 

鑒于單根垂直燃燒試驗,已經(jīng)相當于常用電線(xiàn)電纜的基本要求,所以基本上也成為了各家電纜制造企業(yè)實(shí)驗室的標準配置。截止2021年12月中旬,國內也已經(jīng)有65家實(shí)驗室通過(guò)該項目的CNAS認可。同時(shí)各地的質(zhì)檢部門(mén),建筑領(lǐng)域的實(shí)驗室也參與了房地產(chǎn)用建筑用布電線(xiàn)的檢測。各試驗室的相關(guān)試驗人員對于該試驗標準的認識不夠充分,一些試驗裝置制造商也沒(méi)有完全理解該檢測方法中特別需要注意的要點(diǎn),從而造成了一旦設備已經(jīng)到位,并且得到所謂的有關(guān)權威機構的檢定/校準證書(shū),人員已經(jīng)培訓到位,就自認為檢測結果是可靠的。殊不知,還有不少相關(guān)的因素已經(jīng)被遺漏了,檢測結果的離散性非常大。


    而線(xiàn)纜企業(yè)也經(jīng)常會(huì )收到莫名其妙的不合格檢測報告,需要耗費很大的精力去應對來(lái)自各方的壓力。所以特整理了本文,供大家參考和交流共進(jìn),以期能引起相關(guān)人員的重視,改善目前的這種狀況。



2  試驗方法標準

常用的電線(xiàn)電纜的單根垂直燃燒試驗,一般指《GB/T 18380.12-2008/IEC 60332-1-2:2004 電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗 第 12 部分:?jiǎn)胃^緣電線(xiàn)電纜火焰垂直蔓延試驗1kW預混合型火焰試驗方法 》。

對于小規格(總截面小于0.5mm2)的電線(xiàn)電纜,因為導體在試驗結束前容易被融化,所以另有專(zhuān)門(mén)的標準規定。由于其使用場(chǎng)景的特殊性,并不常見(jiàn)。所以限于篇幅原因,本文不再詳述。

對于比較苛刻的美國UL的VW-1試驗方法,也限于篇幅原因,本文不再詳述。


3  試驗的判定依據

GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004 附錄A(資料性附錄)中推薦了性能要求:

      對特定型號或種類(lèi)的電線(xiàn)電纜的性能要求應在相關(guān)電纜產(chǎn)品標準中單獨的規定。在沒(méi)有給定的性能要求時(shí),至少要滿(mǎn)足如下要求

--上支架下緣和炭化部分起始點(diǎn)之間的距離大于 50 mm,則電線(xiàn)電纜通過(guò)本試驗。

--另外,如果燃燒向下延伸至距離上支架的下緣大于540 mm 時(shí)。應判為不合格并作記錄。

     -- 如果試驗不合格,則應再進(jìn)行兩次試驗。如果兩次試驗結果均通過(guò),則應認為該電線(xiàn)電纜通過(guò)本試驗。

吐槽一句:目前已經(jīng)有第三方獨立實(shí)驗室,將此兩次試驗作為重要的創(chuàng )收任務(wù)和收入來(lái)源,也讓企業(yè)不堪其擾。


4  相關(guān)的標準

GB/T 18380.12-2008標準中引用了《GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004 電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗 第 11 部分:?jiǎn)胃^緣電線(xiàn)電纜火焰垂直蔓延試驗 試驗裝置》的標準。

GB/T 18380.11-2008第4.3條引燃源中規定了引燃源應符合GB/T 5169.14-2007的規定,該標準提供了對試驗火焰進(jìn)行認可的方法。

根據上述兩份標準,上海電纜研究所組織起草了《JB/T 4278.5-2011 橡皮塑料電線(xiàn)電纜試驗儀器設備檢定方法》。但是對GB/T 5169.14-2007的一些關(guān)鍵因素并沒(méi)有全部引入。而GB/T 5169.14-2007等同采用了IEC 60695-11-2:2003版本。

為了減少檢測過(guò)程中的不確定因素,IEC 60332和GB/T 5169.14都分別對其進(jìn)行了修訂。目前其有效的版本分別為:《IEC 60332-1-1:2015 Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions--Part 1-1: test for vertical flame propagation for a single insulated wire or cable-Apparatus 》、《IEC 60332-1-2:2015 Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions--Part 1-2: test for vertical flame propagation for a single insulated wire or cable-Procedure for 1kW pre-mixed flame》、《GB/T 5169.14-2017 電工電子產(chǎn)品著(zhù)火危險試驗 第14部分:試驗火焰1kW標稱(chēng)預混合型火焰 設備、確認試驗方法和導則》。

所以為了得到比較一致的結果,試驗人員應當關(guān)注這些修訂時(shí)的補充內容。雖然標準中引用的標準是帶有年份號的。


5 試驗裝置的驗證

由于目前國內很多所謂的技術(shù)專(zhuān)家/審核人員對實(shí)驗裝置的計量驗證存在一些誤解,認為只需要檢定證書(shū)/校準報告就可以了。而我國的相關(guān)質(zhì)量監管機構有對檢定/校準有一些特殊的適用范圍要求,從而導致了試驗裝置驗證項目及內容的缺失,設備未能得到全面的驗證和評估。這些將是檢測結果偏離的最大原因。

事實(shí)上為了避免這些認識的誤區而造成試驗結果的不可靠,無(wú)論國際法制計量組織(OIML)還是CNAS都出臺了相關(guān)的文件,并對“檢定”一詞的翻譯回歸到其本源“驗證”。并要求其在安裝后或重大維修后應測試關(guān)鍵的操作功能,以及安全功能,投入使用前或按預定間隔期應實(shí)施測試應用指標和持續的性能測試。大家值得注意的是,這里用的是驗證,而不是簡(jiǎn)單的“檢定證書(shū)或校準報告”。

本文將對這些可能造成偏離的因素,按國際通用的試驗裝置驗證方法,逐個(gè)分析并介紹。


5.1 試驗箱

5.1.1 GB/T 18380.11-2008中的試驗箱要求

     GB/T 18380.11-20084.4條規定了:

     金屬罩和引燃源應被放置在一個(gè)合適的箱子中,試驗期間不通風(fēng),但可配備能除去燃燒時(shí)釋出有害氣體的裝置。試驗箱溫度應保持在(23±10)℃。

   注1∶如果要求所用的標準通風(fēng)柜做到不通風(fēng),那么一定是配備了能單獨控制的排氣扇,并且處在"關(guān)閉"的情況下。有些通風(fēng)柜可能沒(méi)有配備這樣的裝置。

注 2∶如果使用通風(fēng)柜在不通風(fēng)的情況下做試驗,推薦采取如下安全措施∶

a) 關(guān)閉排氣扇,封閉出口;

b) 拉下通風(fēng)柜的前門(mén),留下足以操作噴燈到位的一條縫隙;

c) 確保操作人員的安全;

d) 試驗期間不要移動(dòng)通風(fēng)柜的門(mén);

e) 試驗結束時(shí),在打開(kāi)門(mén)之前應充分排空通風(fēng)柜。

     這里有幾個(gè)要點(diǎn)需要說(shuō)明。上述除了說(shuō)明實(shí)驗箱這一物體以外,還提到了一些操作規定。而這些隱藏在裝置要求中的條款往往很容易被實(shí)驗人員所忽略。

第一:需要合適的箱子。但是對于箱體的體積,從哪些方面考慮是合適的,這里并沒(méi)有說(shuō)明。

第二:明確試驗時(shí)不能有通風(fēng)。因為通風(fēng)或者移動(dòng)通風(fēng)柜的門(mén)都將會(huì )引起檢測結果的明顯變化。在無(wú)鹵電線(xiàn)電纜的單根垂直燃燒試驗過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )遇到噴燈滅火后,還剩下微弱的火焰。而這點(diǎn)微弱在火焰可能會(huì )在移動(dòng)柜門(mén)的時(shí)候直接導致兩種截然不同的結果:風(fēng)的進(jìn)入而直接被熄滅,或者因為突然的氧氣增加而顫顫巍巍地燒到頂部導致不合格。而排氣扇的開(kāi)啟或頂部的開(kāi)口造成煙囪效應,將直接導致產(chǎn)品試驗結果判定為不合格。

      關(guān)于如何確定什么是合適的箱體,限于篇幅原因,將在后續的文章中繼續分期介紹。


5.1.2 實(shí)驗室容易忽略的地

1) 頂部有排風(fēng)扇,做實(shí)驗時(shí)忘了關(guān)閉。

2) 頂部排風(fēng)扇已經(jīng)關(guān)閉,但是有無(wú)法控制的排風(fēng)口,容易受外界環(huán)境的影響,試驗時(shí)形成了煙囪效應而使試驗結果變差。

3) 點(diǎn)火器的點(diǎn)火及滅火非自動(dòng)控制,需要人工處理,而不得不打開(kāi)通風(fēng)柜門(mén)。打開(kāi)瞬間引起的風(fēng)擾動(dòng)對火焰的產(chǎn)生影響,甚至造成一些微弱火焰的熄滅。同時(shí)打開(kāi)通風(fēng)柜門(mén)后帶入的氧氣也會(huì )加劇燃燒的過(guò)程,樣品上端炭化位置會(huì )上移。(所以一般選用上下推拉的方式較為適宜,盡量減少開(kāi)關(guān)試驗箱門(mén)引起的風(fēng)擾動(dòng)

4) 試驗箱的內表面的顏色與火焰的藍色外焰很難區分,成火焰的外焰形狀很難觀(guān)察到。從而每次開(kāi)機時(shí)未能調到可靠一致的火焰。

5) 試驗箱體積過(guò)小,對于大電纜連續燒多分鐘的時(shí)候,造成燃燒時(shí)氧氣不充足,從而導致檢測結果偏好。

6) 沒(méi)有單獨的試驗箱,金屬罩直接面對外面開(kāi)放空間。容易受到外界的干擾。

6) 從試驗的結果來(lái)看,試驗箱(GB/T 5169中稱(chēng)為"通風(fēng)櫥")門(mén)閉合狀態(tài)對檢測結果的一致性是有明顯提升作用的。

7) 實(shí)驗室未有試驗箱,而室內氣流擾動(dòng),火焰飄忽不定。火焰驗證結果很難保證一致性和準確性。



5.2  金屬罩

GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004第4.2條中明確地對金屬罩進(jìn)行了規定。

金屬罩的尺寸為高(1200±25)mm。寬(300±25)mm,深(450±25)mm,正面敞開(kāi),頂部和底部封閉。

       JB/T 4278.5-2011第3.2條也做了金屬擋風(fēng)罩的尺寸規定。要求與GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004是一致的。

而在IEC 60332-1-1:2015(相應的國家標準修訂版正在送審中)第4.2條中在此基礎上增加了兩點(diǎn)內容:1) 提出了該金屬罩的作用:為了防止試樣受到氣流影響。2)金屬罩的材質(zhì)進(jìn)行了說(shuō)明:金屬罩應由硬金屬板構成。

正常情況下這個(gè)金屬罩的尺寸和材質(zhì)都能滿(mǎn)足。也有一些實(shí)驗室的這個(gè)罩子使用了耐火板。目前還沒(méi)有收集到不同罩子材料可能造成檢測結果的偏離的公開(kāi)報道。



5.3 引燃源

5.3.1 GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004第4.3條中對于引燃源的規定如下:

除了使用純度超過(guò)95%技術(shù)級丙烷進(jìn)行供火,引燃源應符合GB/T 5169.14-2007的規定,該標準提供了對試驗火焰進(jìn)行認可的方法。

       該標準中未有對丙烷和空氣的流量做一規定

5.3.2  在GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003第4.1條中對燃燒器/火源裝置的規定如下:

1kW標準試驗火焰由下述方法產(chǎn)生:

——采用圖A.1~圖A.8所示的裝置;(編者說(shuō)明:8張裝置圖中很明確的是丙烷噴燈內徑應為 (7.0±0.05)mm。

——在23℃、0.1MPa的條件下以650mL/min±30mL/min的流量供給純度不低于98%技術(shù)級丙烷氣體。

——在23℃、0.1MPa的條件下以10L/min±0.5L/min的流量供給空氣。應有一種測量周?chē)諝鉁囟群蜌鈮旱难b置??諝鈶緹o(wú)油和無(wú)水。

火焰應是對稱(chēng)和穩定的,并能得到第6章規定的 45s±5 s的確認試驗結果。

應使用圖 A.8所示的確認試驗方法。(火焰確認將在后面介紹)

同時(shí)

在實(shí)驗室通風(fēng)櫥/試驗箱中測量,在柔和光線(xiàn)下觀(guān)察,火焰的大約尺寸為;

藍色焰心高度∶50 mm~60 mm;

總高度170 mm~190mm。

在本標準中需要說(shuō)明的是,由于市場(chǎng)上98%技術(shù)級丙烷氣體并不容易得到,所以按IEC標準丙烷的純度已經(jīng)下降到了95%,其火焰的形狀也必將有所改變。但是如何改變成什么樣的比較合適,該標準中并沒(méi)有說(shuō)明。

另外,該標準第4.2.5條中對于進(jìn)行火焰驗證用的銅塊進(jìn)行了規定:

完成整個(gè)機加工但未轉孔的情況下,銅塊直徑為9mm,質(zhì)量為10.00g±0.05g,如圖A.7所示,應用電解韌銅Cu-ETP USN C11000制作。

值得注意的是,由于銅經(jīng)過(guò)反復燃燒后發(fā)生氧化,所以是易耗品,需要經(jīng)常更換。而這種直接將銅塊與熱電偶相連的售賣(mài)的產(chǎn)品,無(wú)論其材質(zhì)還是質(zhì)量很難確定其是否符合要求。何況還需要年度的銅塊計量報告,在CNAS實(shí)驗室評審的時(shí)候,經(jīng)常會(huì )讓人提出質(zhì)疑,甚至開(kāi)出不符合項。

吐槽:1)標準編制的時(shí)候,很多編寫(xiě)者沒(méi)有檢驗檢測認證方面的經(jīng)驗,望讀者能舉一反三,在將來(lái)的工作中能對類(lèi)似文字的描述方式有所關(guān)注

2)這里的關(guān)鍵點(diǎn)其實(shí)只有兩個(gè):a 保證火焰接觸面的結構和尺寸,b 保證銅材的熱容)

眾所周知,火焰的不同位置的溫度差異將達數百℃,所以在標準第5.6條中規定了測定銅塊與噴燈口的位置。即銅塊正對噴燈口,且其端面間距離為(95±1)mm。



5.3.3  JB/T 4278.5-2011

JB/T 4278.5-2011直接搬用了GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003中的部分要求,針對引燃源進(jìn)行了如下的規定:

3.5條:丙烷噴燈內徑應為 (7.0±0.1)mm。(編者注:不知道什么原因,抄 GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003時(shí),將其內徑從 (7.0±0.05)mm改成了 (7.0±0.1)mm。內徑偏差的變大也就意味著(zhù)火焰形狀也會(huì )有相應的偏差。標準中并沒(méi)有體現對這種偏差的容忍,而實(shí)際檢測過(guò)程中也會(huì )時(shí)常干擾到實(shí)驗室之間的結果差異)

第3.6條:丙烷噴燈產(chǎn)生的燃燒火焰的藍色內椎體高度應為 (55±5)mm,外焰高度應為 (180±10)mm。(編者注:不知道什么原因,丙烷純度從98%降到95%時(shí)如何能保持火焰高度不變的,何況實(shí)際中,丙烷純度中的95%亦很難保證。魚(yú)和熊掌不可兼得,此時(shí)不得不考慮將噴燈的燃燒熱值作為底線(xiàn)。

第3.7條:火焰強度要求:應能在(45±5)s內能將測定銅塊的溫度從(100±2)℃上升到(700±3)℃。

同時(shí)標準第4.5條中對測定銅塊做了規定:用鎧裝外徑為0.5mm的 K型熱電偶嵌入重量為 (10.00±0.05)g、直徑為 9mm的純銅塊中的測試溫度元件,可長(cháng)時(shí)間運行在1050℃以上。

同時(shí),在本標準中,干脆就沒(méi)有提丙烷純度、丙烷的流量和空氣流量。而在引用驗證要求時(shí),卻只引用了部分GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003的要求,且又放寬了個(gè)別指標。

所以一言以蔽之,JB/T 4278.5-2011在整合GB/T 5169.14-2007/IEC 60695-11-2:2003和GB/T 18380.11-2008/IEC60332-1-1:2004過(guò)程中,明顯地未有仔細核對其中的區別。一旦丙烷純度下降,或者噴口的尺寸不對,火焰形狀就不能滿(mǎn)足要求。這將直接造成后續的火焰驗證難以得到順利的開(kāi)展。

所以在選擇4278.1的計量報告的時(shí)候,需要特別注意這些細節。

關(guān)于火焰驗證的細節和注意事項,限于篇幅,將在后續的文章中單獨介紹。



5.3.4 GB/T 18380.12-2008/IEC60332-1-2:2004


GB/T 18380.12-2008/IEC 60332-1-2:2004 的附錄B(資料性附錄)推薦的燃氣和空氣流量,對丙烷和空氣做了如下規定:

1kW標準火焰燃氣和空氣的流量應為:

——在23℃、0.1MPa的條件下以(650±30)mL/min的流量供給純度超過(guò)95%的技術(shù)級丙烷氣體。

       ——在23℃、0.1MPa的條件下以(10±0.5)L/min的流量供給空氣


5.3.5 GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013

    GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013在充分考慮各國各地的丙烷質(zhì)量水平后,對相關(guān)規定做了一些調整。對丙烷純度和流量、火焰高度、火焰驗證等都做了詳細的規定。

    A  丙烷純度和流量

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013在在4.1要求條款中規定了丙烷氣體純度不低于95%。

   在第5條 試驗火焰的產(chǎn)生 這一條款中規定了丙烷和空氣的流量:

點(diǎn)燃氣體,并將燃氣和空氣流量調節到下列值∶ 

丙烷的體積流量應在23℃、0.1MPa的條件下測得為650 mL/min±10 mL/min??諝獾捏w積流量應在23℃、0.1MPa的條件下測得為10.0 L/min±0.3L/min。

∶這些體積流量相當于丙烷(23℃、0.1MPa的條件下密度為1.821 g/L時(shí))的質(zhì)量流量為1.184 g/min±0.018 g/min。

空氣(23℃、0.1MPa的條件下密度為1.1764 g/L時(shí))的質(zhì)量流量為11.64 g/min±0.35 g/min。

檢驗時(shí)火焰應是穩定且對稱(chēng)。

     這里需要說(shuō)明的是,現在有些考究一點(diǎn)的設備已經(jīng)采用了質(zhì)量流量計。但是設備商還是按原有習慣顯示為體積流量的方式。這里很容易犯一個(gè)錯誤,特意給大家說(shuō)明一下:

    首先,校準實(shí)驗室在給質(zhì)量流量計校準的時(shí)候,是基于一定密度的氣體而進(jìn)行的。然后在報告中也體現的是體積流量示值誤差。(編者注:這是一個(gè)非常有趣的現象)。然后實(shí)際上校準實(shí)驗室的氣體密度和燃燒試驗室所使用的氣體的純度和密度是不一樣的。目前并沒(méi)有發(fā)現有人關(guān)注到這一點(diǎn)并做相應的系數換算。(雖然不太大,但是作為試驗室而言仍不要放過(guò)無(wú)處不在的幾個(gè)百分點(diǎn)的差異,不然等累計了好幾次的幾個(gè)百分點(diǎn),檢測結果就差之千里了)

     其次,質(zhì)量流量計在安裝的時(shí)候,往往會(huì )忘了這個(gè)不同流量計的密度換算,還有校準后偏差的修正。

      更有甚者,流量計本身并沒(méi)有校準過(guò)(都送第三方校準并不現實(shí)),但是企業(yè)試驗室也并沒(méi)有相應的檢測和標定(這個(gè)在國內,時(shí)常會(huì )發(fā)生。吐槽,編者曾經(jīng)為了一個(gè)測量裝置,找了n家企業(yè)尋求標定的可能,結果被告知他們企業(yè)內部都沒(méi)有標定的設備,只負責生產(chǎn)和銷(xiāo)售)。

      所以這個(gè)流量的顯示值的可信度可想而知。

       另外,實(shí)驗室也會(huì )為了追求可參觀(guān)性,或者避免外行的審核專(zhuān)家不斷地吹毛求疵,直接把顯示和實(shí)際控制流量分離。顯示永遠都是漂亮的標準值中心,多完美的設備啊。

    而傳統的設備,采用的是轉子流量計。轉子流量計一直在上下浮動(dòng),很難精確控制,而其讀數又是一大災難區。限于篇幅原因,本文不再贅述,將在后續的文章中進(jìn)行詳細介紹。


    B 火焰高度

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013標準第6.3程序條款中火焰的總高度為(148mm~208mm),藍色焰心高度(46mm~78mm)

  注意這才是按照95%丙烷純度后應該有的火焰高度要求。


    C 火焰驗證

GB/T 5169.14-2017/IEC 60095-11-2:2013第6.3程序條款中規定了:

等待至少5min使燃燒器條件達到穩定。

使溫度/時(shí)間顯示/記錄裝置處于運行狀態(tài),重新調整銅塊下方燃燒器的位置。

測量銅塊溫度從100℃±5℃上升到700℃±3℃的時(shí)間。如果為46s土6s;記錄下燃氣與空氣流量;并重復兩次該步驟直到連續的3次測量均滿(mǎn)足該時(shí)間值。每次測量后需將銅塊在空氣中自然冷卻到50℃以下。如果其中任一次測量值不為 46 s±6 s,那么應檢查該試驗的各個(gè)裝置部件,確保其都符合本部分的要求。

同時(shí)還在6.2條中對火焰驗證的頻次也做了規定:

6.2 確認試驗的頻率

      確認試驗應在下列情況下進(jìn)行∶

      a) 當供氣裝置進(jìn)行更換時(shí),或試驗裝置重置時(shí),或數據受到質(zhì)疑時(shí),或

      b) 如果兩次使用間隔時(shí)間超過(guò)一個(gè)月,在使用試驗火焰前進(jìn)行;或

      c)如果兩次使用間隔時(shí)間不超過(guò)一個(gè)月,則每個(gè)月進(jìn)行一次。

    規定這個(gè)火焰驗證的頻率基于如下考慮:

        1)  供氣裝置更換時(shí),丙烷純度可能會(huì )有變化,從而導致燃燒熱值的差異;或者其他空氣的管路穩定性等因素的影響。

        2)  后面將介紹到空氣管路中的水和油將會(huì )污染流量計,從而造成流量計的失準。

        編者注:有些實(shí)驗室的空氣儲罐體積不夠大,或者與其它試驗裝置甚至生產(chǎn)設備公用一個(gè)儲氣裝置,造成罐內的氣壓極不穩定,很難得到比較一致的火焰驗證時(shí)間。

         關(guān)于火焰驗證的方法、熱電偶的選擇、如何計時(shí)等等以及應當注意的事項,限于偏于原因,將在后續的文章中進(jìn)行單獨介紹。


5.4 空氣源--空氣罐中的水和油

        前面介紹到了流量計的一些事情。

        本條另外還特別對空氣流量計做一點(diǎn)補充。

        一般實(shí)驗室的空氣,都來(lái)自于空壓機,而非像丙烷那樣來(lái)自于外購的一定純度的技術(shù)級丙烷氣體。而通過(guò)空壓機壓縮在儲氣罐里的空氣含有水份和油。

        而這些含有水和油的空氣通過(guò)流量計的時(shí)候,很快就污染流量計,并使其失準,有就是說(shuō)通過(guò)流量計的流量與顯示流量會(huì )有比較大的差距,從而導致結果的差異。

        這個(gè)失準的過(guò)程是與試驗的頻次有關(guān),有的一個(gè)季度就完全不對了,也有的可能一年后才會(huì )被發(fā)現。也和操作習慣有關(guān)(試驗前需要檢查壓縮空氣儲罐,并排放冷凝水,哪怕是自動(dòng)排水器,也要確保其是正常運行排放的,避免過(guò)量的水帶入流量計中)。

        每個(gè)季度送外進(jìn)行流量計校準顯然不合適,比較方便可靠的方式是通過(guò)火焰驗證來(lái)確定火焰的熱值和形狀。

        另外,送外檢定/校準合格的流量計,安裝到位置后,所顯示的數據并不一定能提供顯示的數據。這是因為流量計的示值是極容易受到安裝條件的影響,也就是氣流的狀態(tài)的影響。這也就是為什么燃燒試驗的時(shí)候,需要反復進(jìn)行火焰驗證的一個(gè)重要因素。

        值得注意的是,對于控制在某一參數的系統,最重要的是控制的這個(gè)點(diǎn)是否在允許誤差范圍內,而不是能否提供一張外部所謂的報告。


5.5 設備的其它結構尺寸

         如GB/T 18380.11-2003、IEC 60332-1-1:2015和JB/T 4278.5-2011標準中所規定的,同時(shí)還需要對兩夾具之間的距離、下夾具底端距金屬擋風(fēng)罩內底板的距離、藍色內椎體的尖端與試樣表面的接觸點(diǎn)與水平的上下支架下緣的距離、燈管與夾具軸線(xiàn)的夾角等。

         這些內容,幾個(gè)標準之間并無(wú)差異。檢查也比較容易,這里不再贅述。 



6 火焰的移出

        在GB/T 18380.12-2008/IEC60332-1-2:2004第5.4.2條中規定了供火時(shí)間后,特別加了一行內容:

完成規定時(shí)間的供火后,將噴燈移開(kāi)并熄滅噴燈火焰

        此句話(huà),在IEC 60332-1-2:2015的第5.4.2條中仍然保持。新版的國家審批稿(等同采用IEC該標準)中也有同樣有此規定。

這句話(huà),也很容易被試驗人員所遺忘或忽略。

        目前很多試驗裝置都是帶有自動(dòng)點(diǎn)火和滅火功能的。

        因考慮到安全因素,避免回火產(chǎn)生的爆炸,設備廠(chǎng)商在設計自動(dòng)熄火裝置的時(shí)候,都會(huì )先關(guān)閉空氣,然后再關(guān)閉丙烷的方式。而這樣的設計,如果設備供應商沒(méi)有經(jīng)驗的話(huà),可能造成熄火不干脆,甚至在熄火前有一個(gè)短暫爆發(fā)性的一團異常綿軟的火焰,而這團爆發(fā)性的綿軟的火焰,往往或造成電線(xiàn)電纜尤其是無(wú)鹵低煙產(chǎn)品燃燒狀態(tài)的一個(gè)重大轉變,也就是說(shuō)如果沒(méi)有這個(gè)火焰,試驗可以很順利地通過(guò),而有了這團火焰,可能會(huì )造成線(xiàn)纜表面的火焰得以持續微弱地蔓延,一直燒到上支架附近,而被判為不合格。

        所以,在測試時(shí),是需要人工或自動(dòng)方法將均勻一致的火焰移開(kāi),然后熄滅。

        然而這里又有一個(gè)疑問(wèn)了:試驗箱不是關(guān)閉的的么?如何人工移開(kāi)。這個(gè)返回到試驗箱里面的一個(gè)細節了。

        如果這個(gè)移開(kāi)不能自動(dòng)的話(huà),只能采用人工方式。那么必須為人工方式預留一個(gè)操作空間。

        也就是說(shuō)為什么前面說(shuō),建議采用上下推拉方式,在底部預留操作空間,避免大開(kāi)大合地開(kāi)試驗箱,造成的空氣擾流而導致結果的偏離。

        試驗結果的區別可以通過(guò)一個(gè)案例的數據來(lái)說(shuō)明:


自動(dòng)

關(guān)火

手工移出火焰

試驗箱

開(kāi)放狀態(tài)

手工移開(kāi)火焰

試驗箱

半閉合狀態(tài)*a

上支架下緣和碳化部分起始點(diǎn)之間的距離實(shí)測值(應大于50mm)

0~421

335~407

401~422

距離實(shí)測值的平均值,mm

196

366

408

距離實(shí)測值的標準偏差,mm

172

29

10

距離實(shí)測值的變異系數,mm

88%

7.8%

2.4%

說(shuō)明:a  半閉合狀態(tài)指底部留小縫可供移出操作。

           b  限于保密原則,本文不公開(kāi)實(shí)驗室的名稱(chēng)和試驗人員的名字。

           以上數據可以看到試驗箱閉合狀態(tài),用手工移開(kāi)噴燈的方式可以明顯地提升燃燒結果的可重復性。        



7  供火時(shí)間

        關(guān)于供火時(shí)間,測試標準中有詳細的說(shuō)明。按試驗的外徑分別進(jìn)行了60/120/240/480s的分檔規定。并無(wú)特別之處。

        不過(guò)對于非圓形電纜的外徑,需要進(jìn)行折算成等效外徑。這個(gè)等效方式,是有說(shuō)明的。GB/T 18380.12-2008/IEC60332-1-2:2004第5.4.2條中的說(shuō)明為:

 a 對非圓形電纜(例如扁形結構)進(jìn)行試驗,應測量電纜周長(cháng)并換算成等效直徑,如像電纜是圓的那樣。

 b 對于長(cháng)短軸之比大于17:1的扁電纜,供火時(shí)間仍在考慮中

        而在IEC 60331-1-2:2015(相應國標正在審批中)的第5.4.2條中,將上述兩條合并,并更加具體化了:

 a 長(cháng)短軸之比小于3的非圓形電纜或光纜,其外徑(D)為短軸標稱(chēng)值。長(cháng)短軸之比為3~16的非圓形電纜或光纜,其外徑(D)為長(cháng)短軸之和除以3.14(π)。長(cháng)短軸之比大于16的非圓形電纜或光纜,其產(chǎn)品標準中應提供試驗條件,如果產(chǎn)品標準中沒(méi)有提供,應由制造商和買(mǎi)方協(xié)商解決

      此處特別也提醒電纜研發(fā)人員,在開(kāi)發(fā)長(cháng)短軸之比大于16的非圓形電纜或光纜時(shí),請記得加入這個(gè)條件。


8 結尾

        看了洋洋曬曬這么多文字,一言以蔽之,單根燃燒試驗看起來(lái)很簡(jiǎn)單,實(shí)際上里面的導致測試結果偏離的因素還是有很多的。除了試驗箱、金屬罩、引燃源、空氣源、設備結構尺寸;還有不少操作上的細節。

         如果對其中的細節沒(méi)看透,或者對于盤(pán)根錯節的標準沒(méi)有理清,或者沒(méi)有仔細核查相關(guān)要點(diǎn),那么其試驗結果將可能是沒(méi)有多大的意義的,甚至會(huì )極大地誤導了產(chǎn)品研發(fā)/驗貨/市場(chǎng)監督等工作。



作者:陳慧娟
來(lái)源:電纜趣事


 
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