IEC 60332-3-10 – آزمون گسترش عمودی شعله کابل‌ها و سیم‌های دسته‌ای – دستگاه آزمون

۵ تجهیزات آزمون
تجهیزات آزمون شامل موارد زیر است:
۵.۱ محفظه آزمون
دستگاه آزمون (مطابق شکل‌های 1a و 1b) باید شامل یک محفظه آزمون عمودی با عرض (1000 ± 100) mm، عمق (2000 ± 100) mm و ارتفاع (4000 ± 100) mm باشد؛ کف محفظه باید بالاتر از سطح زمین قرار گیرد. محفظه آزمون باید در امتداد جداره‌های خود، در حالت اسمی، هوابند باشد و هوا از طریق یک روزنه به ابعاد (800 ± 20) mm × (400 ± 10) mm که در فاصله (150 ± 10) mm از دیواره جلویی محفظه آزمون قرار دارد، از قسمت پایه محفظه وارد شود (مطابق شکل 1).
در لبه پشتی قسمت بالایی محفظه آزمون باید یک خروجی به ابعاد (300 ± 30) mm × (1000 ± 100) mm ایجاد شود. پشت و جداره‌های محفظه آزمون باید از نظر حرارتی عایق‌کاری شوند تا ضریب انتقال حرارت تقریباً برابر با 0,7 W·m–2·K–1 باشد. برای مثال، یک ورق فولادی با ضخامت 1,5 mm تا 2,0 mm که با 65 mm پشم معدنی و یک پوشش خارجی مناسب پوشانده شده باشد، رضایت‌بخش است (مطابق شکل 2). فاصله بین نردبان و دیواره پشتی محفظه (150 ± 10) mm و فاصله بین پایین‌ترین پله نردبان و کف (400 ± 5) mm است. فاصله آزاد بین پایین‌ترین نقطه قطعه آزمون و کف تقریباً 100 mm است (مطابق شکل 3).

۵.۲ تأمین هوا
باید وسیله‌ای برای تأمین جریان هوای کنترل‌شده از داخل محفظه نصب شود. هوا باید از طریق جعبه‌ای که مستقیماً در زیر روزنه ورودی هوا نصب شده و تقریباً همان ابعاد روزنه ورودی را دارد، وارد محفظه آزمون شود. هوا باید توسط یک فن مناسب، از طریق بخش مستقیمی از کانال که از قسمت پشتی محفظه آزمون وارد شده و مطابق شکل 1b، موازی با کف و در امتداد محور مرکزی مشعل قرار دارد، به داخل جعبه دمیده شود. کانال باید به‌گونه‌ای طراحی شود که هوا از طریق دهانه‌ای در ضلع بلندتر وارد جعبه شود.
یادداشت ۱ برای تسهیل دسترسی به محفظه آزمون می‌توان یک شبکه روی روزنه ورودی هوا قرار داد، اما این شبکه نباید جریان هوا را محدود یا جهت آن را تغییر دهد.
یادداشت ۲ استفاده از کانالی با سطح مقطع ثابت، تقریباً 240 cm2 و حداقل طول 60 cm، توصیه می‌شود.
پیش از روشن کردن مشعل، جریان هوا باید در دمای ثابت و کنترل‌شده (20 ± 10) °C و در فشار اتمسفری، به نرخ (5 000 ± 500) l/min تنظیم شود و پیش از آغاز آزمون در سمت ورودی اندازه‌گیری گردد. این نرخ جریان هوا باید در تمام مدت آزمون، تا زمان توقف سوختن یا گداختن کابل، یا حداکثر به مدت 1 h از پایان دوره اعمال شعله آزمون، حفظ شود؛ پس از این مدت، شعله یا گداختگی باید خاموش شود.
یادداشت ۳ برای خارج کردن گازهای زیان‌آور، توصیه می‌شود پس از پایان آزمون و پیش از ورود به محفظه آزمون، جریان هوا برای چند دقیقه حفظ شود.

۵.۳ انواع نردبان
دو نوع نردبان فولادی لوله‌ای وجود دارد: نردبان استاندارد با عرض (500 ± 5) mm و نردبان عریض با عرض (800 ± 10) mm. جزئیات انواع نردبان در شکل‌های 4a و 4b ارائه شده است.

۵.۴ اتصال جمع‌آوری و شست‌وشوی پساب
ممکن است الزامات قانونی ایجاب کند تجهیزاتی برای جمع‌آوری و شست‌وشوی پساب به محفظه آزمون متصل شود. این تجهیزات نباید باعث تغییر نرخ جریان هوا از داخل محفظه آزمون شوند.

۶ منبع اشتعال
۶.۱ نوع
مطابق روش آزمون، منبع اشتعال باید شامل یک یا دو مشعل گاز پروپان نواری، مجهز به مخلوط‌کن ونتوری و مجموعه فلومترهای اختصاصی خود، باشد. گاز پروپان باید از نوع پروپان گرید فنی با خلوص اسمی 95 % باشد. سطح تولیدکننده شعله مشعل یا مشعل‌ها باید از یک صفحه فلزی تخت تشکیل شود که در آن 242 سوراخ با قطر 1,32 mm، با فاصله مرکزی 3,2 mm، در سه ردیف پلکانی شامل 81، 80 و 81 سوراخ ایجاد شده باشد تا آرایه‌ای با ابعاد اسمی 257 mm × 4,5 mm تشکیل شود. از آنجا که صفحه مشعل ممکن است بدون استفاده از شابلون سوراخ‌کاری، سوراخ شود، فاصله سوراخ‌ها ممکن است اندکی متفاوت باشد. همچنین می‌توان در هر طرف صفحه مشعل، ردیفی از سوراخ‌های کوچک ایجاد کرد تا به‌عنوان سوراخ‌های پیلوت، با عملکرد حفظ شعله، مورد استفاده قرار گیرند.
مشعل‌ها در شکل‌های 5a و 5b و نحوه قرارگیری سوراخ‌ها در شکل 6 نشان داده شده‌اند.
یادداشت ۱ برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج حاصل از ایستگاه‌های آزمون مختلف، استفاده از یک مشعل که به‌راحتی در دسترس باشد توصیه می‌شود. برای جزئیات، به پیوست A مراجعه کنید.
هر مشعل باید به‌صورت مستقل به وسیله‌ای دقیق برای کنترل نرخ جریان ورودی گاز پروپان و هوا مجهز شود؛ این کار می‌تواند با استفاده از فلومتر نوع روتامتر یا فلومتر جرمی انجام گیرد.
یادداشت ۲ استفاده از فلومترهای جرمی به‌دلیل سهولت کار توصیه می‌شود.
شکل 7 نمونه‌ای از یک سیستم نوع روتامتر را نشان می‌دهد.
یادداشت ایمنی – برای اطمینان از عملکرد ایمن منبع اشتعال، رعایت اقدامات احتیاطی زیر توصیه می‌شود:
– سیستم تأمین گاز باید به شعله‌گیر مجهز باشد؛
– باید از وسیله حفاظت در برابر خاموش شدن شعله استفاده شود؛
– هنگام روشن کردن و خاموش کردن، باید توالی ایمن تأمین پروپان و هوا رعایت شود.
پس از نصب، کالیبراسیون فلومترهای نوع روتامتر گاز پروپان و هوا باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که لوله‌کشی و مخلوط‌کن ونتوری بر کالیبراسیون اثر نگذاشته‌اند. در صورت لزوم، اصلاحات مربوط به تغییرات دما و فشار نسبت به مقادیر مشخص‌شده روی فلومترهای نوع روتامتر گاز پروپان و هوا باید اعمال شود؛ به پیوست B مراجعه کنید. فلومترهای نوع روتامتر گاز پروپان و هوا باید مطابق شرایط مرجع زیر کالیبره شوند.

دمای مرجع و فشار مرجع به‌ترتیب 20 °C و 1 bar (100 kPa) هستند.
برای این آزمون، نقطه شبنم هوا نباید بیشتر از 0 °C باشد.

نرخ‌های جریان برای آزمون باید به شرح زیر باشند:
هوا: (77,7 ± 4,8) l/min در شرایط مرجع (1 bar و 20 °C) یا (1 550 ± 140) mg/s؛ پروپان: (13,5 ± 0,5) l/min در شرایط مرجع (1 bar و 20 °C) یا (442 ± 10) mg/s، به‌منظور تأمین مقدار اسمی (73,7 ± 1,68) × 106 J/h ((70 000 ± 1 600) Btu/h). 1)
یادداشت ۳ برای محاسبه نرخ جریان پروپان، گرمای خالص احتراق برابر با 46,4 kJ/g در نظر گرفته شده است.

۶.۲ موقعیت‌دهی
در آزمون، مشعل باید به‌صورت افقی، در فاصله (75 ± 5) mm از سطح جلویی نمونه کابل، در ارتفاع (600 ± 5) mm از کف محفظه آزمون و تقریباً متقارن نسبت به محور نردبان قرار گیرد. محل اعمال شعله مشعل باید بین دو میله عرضی نردبان قرار داشته باشد (مطابق شکل 2 و شکل 3).
تنظیم جریان هوا و گاز پیش از آزمون می‌تواند خارج از موقعیت آزمون انجام شود. هنگامی که از دو مشعل همراه با نردبان عریض استفاده می‌شود، مشعل‌ها باید به‌گونه‌ای قرار گیرند که مطابق شکل 5b، تقریباً نسبت به محور نردبان متقارن باشند. سیستم مشعل باید به‌گونه‌ای قرار گیرد که خط مرکزی سیستم مشعل تقریباً بر مرکز نردبان منطبق باشد.

پیوست B
(اطلاعاتی)
ضرایب تصحیح کالیبراسیون فلومتر
B.1 کلیات
هنگام استفاده از فلومترهای نوع روتامتر برای پایش نرخ تأمین گازها، برای استفاده صحیح از آن‌ها باید دو عامل در نظر گرفته شود. موارد زیر اهمیت دارند:
الف) دانستن اینکه فلومتر هنگام استفاده در شرایط واقعی کار چه مقداری را نشان می‌دهد؛
ب) دانستن شرایط دما و فشار گازی که فلومتر در آن کالیبره شده و همچنین شرایطی که برای کارکرد آن طراحی شده است.
در ارتباط با مورد الف، بیشتر فلومترها برای نشان دادن نرخ جریان حجمی در دما و فشار اتمسفری، یعنی 20 °C و 1 bar، طراحی شده‌اند. بااین‌حال، در ارتباط با مورد ب، همه فلومترها در دما و فشار یکسان کالیبره نشده‌اند و برای کار در همان شرایط طراحی نشده‌اند؛ بنابراین باید اطمینان حاصل شود که دما و فشار گازی که از فلومتر عبور می‌کند، برای همان فلومتر خاص صحیح است. کارکرد فلومتر در دماها و فشارهایی متفاوت از این شرایط، مستلزم اعمال ضریب تصحیحی مانند ضریب ارائه‌شده در ادامه است.
B.2 مثال
B.2.1 کلیات
فرض کنید در مشعل، نرخ جریان هوای 77,7 l/min در فشار 1 bar و دمای 20 °C مورد نیاز باشد.
فلومتر 1 برای کار در فشار مطلق 2,4 bar و دمای 15 °C کالیبره شده است، اما مقدار l/min را در فشار 1 bar و دمای 15°C نشان می‌دهد.
فلومتر 2 برای کار در فشار مطلق 1 bar و دمای 20 °C کالیبره شده است و مقدار l/min را در فشار 1 bar و دمای 20 °C نشان می‌دهد.
فرض کنید فشار هوای تأمین‌شده تا فلومترها، شامل خود فلومترها، به‌صورت متناوب برابر با 1 bar (مطابق B.2.2) یا 2,4 bar (مطابق B.2.3) و دما برابر با 20 °C باشد.
ضریب تصحیح کالیبراسیون به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

B.2.2 تأمین هوا در فشار 1 bar
فلومتر 1
از آنجا که فلومتر در شرایطی دور از شرایط کاری طراحی‌شده خود کار می‌کند، باید از ضریب تصحیح استفاده شود.

بنابراین، برای تنظیم نرخ جریان 77,7 l/min در شرایط مرجع، باید مقدار 121,2 l/min (77,7 × 1,56) روی این فلومتر خوانده شود.
فلومتر 2
از آنجا که این فلومتر در شرایط طراحی خود کار می‌کند، نرخ جریان مورد نیاز 77,7 l/min را می‌توان مستقیماً از روی فلومتر خواند و نیازی به ضریب تصحیح نیست.
B.2.3 تأمین هوا در فشار 2,4 bar
فلومتر 1
برای دما به ضریب تصحیح نیاز است، اما برای فشار نیازی به ضریب تصحیح نیست؛ زیرا فلومتر در فشار طراحی خود کار می‌کند.

بنابراین، برای تنظیم نرخ جریان 77,7 l/min در شرایط مرجع، باید مقدار 78,5 l/min (77,7 × 1,01) روی این فلومتر خوانده شود.

فلومتر 2
از آنجا که این فلومتر در شرایطی متفاوت از شرایط طراحی خود کار می‌کند، به ضریب تصحیح نیز نیاز دارد.

بنابراین، برای تنظیم نرخ جریان 77,7 l/min در شرایط مرجع، باید مقدار 50,5 l/min (77,7 × 0,65) روی این فلومتر خوانده شود.

کابین آزمون آتش مطابق IEC 60332-3-10

• محفظه آزمون AHP به‌همراه نگهدارنده نمونه، هود، جمع‌کننده، لوله اندازه‌گیری، تأسیسات گاز، مشعل، سیستم تأمین هوا و حسگرها (مطابق درخواست مشتری)
• محفظه آزمون دوجداره از جنس فولاد زنگ‌نزن، دارای عایق پشم معدنی، روزنه تأمین هوا در قسمت پایین، روزنه تخلیه دود، ریل‌های راهنما در دیواره پشتی برای نصب آسان نگهدارنده‌های نمونه، مجموعه وینچ و درِ فولاد زنگ‌نزن
• وینچ کابل، رمپ و گزینه‌ای برای حمل آسان‌تر نگهدارنده نمونه
• فن گازهای خروجی
• ماژول‌های جمع‌آوری داده و کنترل تمامی فرایندها (مطابق درخواست مشتری)
• گزینه‌ها و لوازم جانبی متنوع برای ارتقای سیستم تخلیه و کالیبراسیون واحد آزمون
• هود استخراج و جمع‌کننده از جنس فولاد زنگ‌نزن برای محافظت در برابر گازهای خورنده
• مشعل پروپان نواری مجهز به مخلوط‌کن ونتوری، جرقه‌زن پیزوالکتریک، آشکارساز شعله و پوشش محافظ فولاد زنگ‌نزن
• تأسیسات گاز مجهز به کنترل‌کننده جریان گاز، کنترل‌کننده فشار و شیرهای برقی
• فن فرایندی هوای ورودی مجهز به اینورتر فرکانس و ماژول کنترل دیجیتال
• فن فرایندی هوای خروجی مجهز به مبدل فرکانس و ماژول کنترل دیجیتال
• مدل پایه شامل کابین نمونه، سیستم‌های کنترل گاز و هوا، مشعل (تکی) و نردبان (500mm) است. سایر عملکردها مانند آنالیز گاز، اندازه‌گیری چگالی دود، مشعل دوتایی، نردبان عریض (800mm) و … مطابق درخواست مشتری قیمت‌گذاری خواهند شد.

روش آزمون

کابل به مدت 20 دقیقه در یک محفظه بسته در معرض شعله قرار می‌گیرد. کابل‌ها روی یک نردبان و درون کوره لوله‌ای عمودی، در محفظه احتراق، نصب می‌شوند و شعله به‌وسیله مشعل گاز پروپان نواری مشتعل می‌گردد. زمان اشتعال اطلاعاتی برای ارزیابی رفتار احتراقی فراهم می‌کند.

چیدمان آزمون

کابل‌های مورد آزمون به‌طور یکنواخت روی هادی توزیع می‌شوند. در طول آزمون آتش، هادی به‌همراه نمونه‌های کابل که رو به داخل قرار گرفته‌اند، به‌صورت عمودی در برابر یک دیواره و داخل محفظه احتراق قرار داده می‌شود. مشعل در مقابل هادی و در فاصله 7.5 cm از نمونه‌ها قرار می‌گیرد.

اندازه‌گیری

گسترش شعله و قطرات/ذرات در حال سوختن مشاهده و طول آسیب ناشی از آتش در پایان آزمون اندازه‌گیری می‌شود. گازهای دودکش تولیدشده طی احتراق از طریق کانال هوای خروجی تخلیه می‌شوند و در آنجا سرعت جریان هوا، میزان O₂ و CO₂، همچنین جذب نور و دما اندازه‌گیری می‌گردد. (تمامی عملکردها مطابق درخواست مشتری خواهند بود.)