Експлуатаційні характеристики термокабеля - статті, огляди, аналітика експлуатаційні

Лінійний тепловий пожежний сповіщувач або термокабель незамінний в зонах з важкими умовами експлуатації, з підвищеною або зниженою температурою, з хімічно агресивним середовищем, високою вологістю і забрудненням, у вибухонебезпечних зонах, а також для захисту протяжних, до декількох кілометрів, споруд і зовнішніх установок. Це підприємства нафтогазового комплексу, металургійні і хімічні виробництва, підприємства по переробці деревини, цементні і вуглезбагачувальні підприємства, електростанції, потужні трансформатори і кабельні споруди, автомобільні та залізничні тунелі. На відміну від інших типів пожежних сповіщувачів конструкція лінійного теплового сповіщувача у вигляді термокабеля дозволяє захищати обладнання шляхом контролю підвищення його температури при безпосередньому контакті з об'єктом. Таким чином, захищаються нафто- і газосховища, трансформатори, кабельні траси і т. Д. В даний час термокабель набув широкого поширення завдяки його незамінності і високій надійності роботи в важких умовах, простоті монтажу, відсутності витрат на технічне обслуговування і рекордного терміну служби - понад 25 років.
Термокабель був винайдений компанією Protectowire більше 80 років тому. Перші його зразки експлуатуються без відмов і помилкових спрацьовувань на об'єктах вже більше 70 років з щорічним тестуванням. Конструктивно термокабель складається з кручених провідників зі сталі довжиною до 2-3 км, ізольованих по всій довжині термочутливим полімером в захисній оболонці (рис. 1). При його нагріванні до температури спрацьовування термочутливий полімер плавиться, провідники замикаються, змінюється опір ланцюга, за рахунок чого можна знайти осередок. Однак було б неправильно думати, що будь-який термокабель з будь-яких матеріалів забезпечує надійну роботу протягом тривалого часу в будь-яких умовах експлуатації. Тип термокабеля, матеріал його захисної оболонки і навіть спосіб його кріплення повинні відповідати умовам експлуатації. В іншому випадку можливі помилкові спрацьовування або відмови термокабеля, що призводить до істотних додаткових матеріальних витрат. Наприклад, в Сеульському метрополітені спочатку було прокладено близько 50 км низькоякісного термокабеля, і вже через два роки експлуатації потрібна була його повна заміна на якісний, що відповідає умовам експлуатації. І на закінчення необхідно відзначити ще одну специфічну особливість: принцип дії термокабеля визначає необхідність збереження пружності провідників протягом всього терміну служби. Втрата пружності пари провідників - це відмова термокабеля: слабке здавлювання термочутливого полімеру не забезпечить замикання провідників при досягненні температури спрацьовування. Але ця найважливіша характеристика - надійність - у нових типів термокабеля буде визначена тільки в процесі експлуатації в найближчому майбутньому. Добре, якщо відмова виявляється при тестуванні, а не під час пожежі.

Мал. 1. Конструкція термокабеля:
1 - кручена пара провідників;
2 - термочутливий полімер;
3 - внутрішня оболонка;
4 - зовнішня захисна оболонка

За минулі 80 років термокабель значно просунувся в спектрі використовуваних технологій і матеріалів. Залежно від типу термочутливого полімеру може бути отримана температура спрацювання термокабеля, рівна 57 ° С, 68 ° С, 88 ° С, 105 ° С, 138 С і навіть 180 ° С. Випускається трижильний термокабель на два порога спрацьовування: на температуру 68 ° С і 93 ° С. Тип зовнішньої захисної оболонки визначає допустимі умови експлуатації за діапазоном температур навколишнього середовища, по впливу хімічних реагентів, ультрафіолету і т. Д. Для зручності використання термокабель випускається в оболонці різного кольору в залежності від температури спрацьовування і типу захисної оболонки, з маркуванням по всій довжині термокабеля (рис. 2).

Мал. 2. Маркування термокабеля містить його тип і температуру спрацювання

оболонка термокабеля
В даний час випускається термокабель з ПВХ оболонкою, полімерною оболонкою, оболонкою з поліпропілену і фторполімерних оболонкою. Можливість експлуатації термокабеля в хімічно агресивних середовищах перевіряється при прискорених випробуваннях при високих концентраціях хімічних реактивів. Найкращими експлуатаційними характеристиками володіє термокабель з високоякісної вогнетривкої оболонкою з фторполімери з низьким димо-та газовиділенням (табл. 1). Якщо термокабель з ПВХ, полімерної або поліпропіленової оболонкою необхідно вибирати в залежності від можливих впливів тих чи інших хімічних сполук, то термокабель з фторполімерних оболонкою може застосовуватися практично в будь-яких агресивних середовищах. Термокабель з ПВХ оболонкою має слабку стійкість до ультрафіолетового випромінювання і може використовуватися тільки в приміщеннях. Полімерна і поліпропіленова оболонки мають прийнятну стійкість до УФ-випромінювання, абсолютну стійкість до УФ-випромінювання має тільки фторполімерних оболонка. За температурі експлуатації найкращі характеристики також має термокабель з фторполімерних оболонкою, він забезпечує працездатність навіть при екстремально низьких температурах до -60 ° С, термокабель з полімерною оболонкою - до -51 ° С, з ПВХ оболонкою і з поліпропіленова оболонкою - тільки до -40 ° С. Всі типи оболонки одночасно мають абсолютну стійкість тільки до прісній і морській воді, а також до кухонної солі.

Табл. 1. Стійкість термокабеля до різних впливів
А - абсолютна стійкість; B - прийнятна стійкість; З - слабка стійкість; D - не рекомендується до застосування

Крім того, фторполімерних оболонка має абсолютну стійкість до тертя завдяки високій механічної міцності, в той час як поліпропіленова оболонка має прийнятну стійкість, а полімерна і ПВХ оболонки - слабку стійкість. Таким чином, найкращими експлуатаційними характеристиками володіє термокабель з фторполімерних захисною оболонкою і повністю замінює поліпропіленовий термокабель, оскільки вони мають практично однакову ціну. Хоча в даний час фторполімерних термокабель не так поширений в порівнянні з іншими видами кабелю. Термокабель з фторполімерних захисною оболонкою незамінний при захисті зовнішніх споруд, кабельних трас, відкритих парковок і т. Д. З урахуванням температур нижче -40 ° С в зимовий період не тільки в умовах Крайньої Півночі і Сибіру, ​​але навіть і в середній смузі. Крім того, промислові морозильні камери забезпечують екстремально низькі температури до -60 ° С, що визначає обмеження вибору фторполімерних термокабелем.

Мал. 3. Захист кабельної траси термокабелем

У найпростішому варіанті інтерфейсний модуль забезпечує світлодіодну індикацію режиму роботи одного лінійного теплового сповіщувача і формує на ППКП сигнали «Пожежа» і «Несправність» за допомогою перемикання контактів реле (рис. 4). Для захисту від розрядів статичної електрики термокабель підключається через розрядники і варистори. Більш складні модулі дозволяють підключити два термокабеля і индицируют відстань до вогнища вздовж термокабеля в метрах, яке визначається за опором до точки короткого замикання термокабеля (рис. 6).

Мал. 4. Інтерфейсний модуль з реле і зі світлодіодною індикацією

Зміна довжини термокабеля
Технічні та експлуатаційні характеристики термокабеля визначаються не тільки типом оболонки, але і матеріалом провідників. При експлуатації термокабеля в широкому діапазоні температур необхідно враховувати не тільки діапазон робочих температур, а й величину зміни опору і довжини провідників термокабеля.

Мал. 5. Величина прогину термокабеля

Припустимо, термокабель прокладається в нормальних умовах при температурі +25 ° С, при зниженні температури довжина провідників буде скорочується, і для нормального функціонування термокабеля необхідно при прокладці передбачити його прогин між точками кріплення (рис. 5). Величина прогину залежить від кроку кріплення термокабеля і від мінімальної температури експлуатації (табл. 2), причому навіть короткочасною. Це дозволить виключити натяг термокабеля і його пошкодження при мінімальних температурах експлуатації.

Табл. 2. Величина прогину термокабеля в залежності від мінімальної температури експлуатації

Так, наприклад, якщо крок кріплення термокабеля дорівнює 1,5 м при його прокладанні при температурі 25 0С в розрахунку на мінімальну температуру експлуатації -51 0С, величина прогину повинна бути не менше 31,8 мм або 5/4 дюйма. Тоді при зниженні температури термокабеля до -51 0С його довжина скоротиться, і величина прогину зменшиться приблизно до 12,7 мм або 1/2 дюйма. Відповідно, при розрахунку довжини термокабеля для специфікації необхідно вводити відповідне її збільшення.
Необхідно відзначити, що дані, наведені в таблиці 2, відносяться тільки до термокабеля Protectowire з провідниками з високоякісної сталі, для провідників, виконаних з іншого матеріалу, величина необхідного прогину може значно відрізнятися.

Зміна опору термокабеля
Опір провідників також залежить від температури, і величина його зміни визначає помилку вимірювання відстані до вогнища. У провідному термокабеля при досягненні температури спрацьовування розплавляється термочутливий полімер, і підпружинені кручені провідники з'єднуються між собою. За величиною опору провідників до короткозамкнутого ділянки термокабеля в интерфейсном модулі обчислюється відстань до вогнища зазвичай в метрах, і його величина відображається на дисплеї (рис. 6).

Мал. 6. Відстані до вогнища одно +1929 м

Дискрет вимірювання зазвичай вибирається рівним 1 метру для зручності сприйняття, але це зовсім не означає, що точність вимірювання також дорівнює 1 м. В основному помилка вимірювання відстані до вогнища визначається зміною опору термокабеля при зміні температури навколишнього середовища. Причому навіть на об'єкті зі стабільним рівнем температури в черговому режимі при пожежі буде неминуче відбуватиметься підвищення температури і збільшення опору значної протяжності термокабеля.
На сьогоднішній день вУкаіни близько 85% ринку займає оригінальний термокабель з провідниками зі спеціального сплаву сталі, а решта приблизно 15% ділять вироби з різних країн, від Великобританії до Китаю, що використовують подібний принцип спрацьовування - замикання двох провідників при нагріванні полімерної оболонки. Характерно, що практично всі виробники цих виробів стверджують, що «досягли значного зниження питомої опору» в своїх версіях термокабеля за рахунок застосування різних сплавів і комбінації металів, часто міді і нікелю. При цьому виробник оригінального «рідного» термокабеля застосовує виключно сталевий сплав з високим питомим опором, і це не випадково.

Таблиця 3. Залежність опору металів від температури

Мал. 7. ППКП для підключення термокабеля і димових сповіщувачів

У частині контролерів для роботи з традиційним провідним термокабелем з вимірюванням відстані до точки спрацьовування найбільш просунутим технічним рішенням, представленим на українському ринку, ймовірно, є приймально-контрольний прилад SRP4x4 виробництва компанії Protectowire (рис. 7). Цей прилад має 4 шлейфи для підключення високоомного термокабеля диною до 3048 м (10 000 футів) кожен з одночасним підключенням до 20 димових пожежних сповіщувачів в кожен шлейф з можливістю їх розбиття на дві частини. Перша група димових сповіщувачів підключається безпосередньо до приладу, а друга - через перший відрізок термокабеля довжиною приблизно до 150 м, обмеження по опору - до 100 Ом. Довжина термокабеля за другою групою димових сповіщувачів обмежена сумарною його величиною, рівною 10 000 фут, т. Е. 3048 м (рис. 8).

Мал. 8. Включення термокабеля і димових сповіщувачів в один шлейф приладу SRP4x4

При питомому опорі термокабеля близько 0,6 Ом / м опір 3000 м дорівнюватиме відповідно 1,8 кОм і при крайовому резистори 8,2 кОм сумарний опір становить 10 кому. Тим самим забезпечується чітка ідентифікація режиму «Пожежа» при спрацьовуванні термокабеля і режиму «Несправність» при обриві шлейфу.
Таким чином, експлуатаційні характеристики лінійного теплового пожежного сповіщувача термокабеля визначаються типом оболонки, електричними характеристиками провідників, способом прокладки і підключення до ППКП, а також тривалістю збереження пружності провідників. При втраті пружності пари провідників слабке зусилля здавлювання термочутливого полімеру не приводить до замикання провідників при досягненні температури спрацьовування і не виявляється пожежа. Найважливіша характеристика - надійність - у нових типів термокабеля може бути визначена тільки в процесі експлуатації при регулярному тестуванні.

ІП 104 Гранат-термокабель GTSW ( «СПЕЦПРИЛАД»)
ІП 104 Гранат - термокабель GTSW являє собою єдиний датчик безперервної дії і застосовується в тих випадках, коли умови експлуатації не дозволяють установку і використання звичайних пожежних сповіщувачів. В умовах підвищеної вибухонебезпечності застосування термокабеля є оптимальним рішенням. Для спрацьовування сповіщувача не потрібно чекати нагрівання ділянки, що має певну довжину. Сповіщувач дозволяє генерувати сигнал тривоги при досягненні температурного порога в будь-якій точці по всій довжині кабелю. Висока чутливість на всьому протязі, п'ять температурних варіантів. Висока стійкість до вологості, пилу, низьких температур і хімічних реагентів. Нескладний монтаж, низька інерційність. Не потребує обслуговування.

ProCab ( «ЕТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА»)
Сповіщувач пожежний многоточечний ProCab призначений для виявлення локального підвищення температури і / або появи продуктів горіння і передачі в шлейф пожежної сигналізації сигналу «Пожежа».
ProCab використовує гнучкий чутливий елемент сумарною довжиною до 2400 м. Датчики сповіщувачів можуть бути тепловими та газовими або їх комбінація. Поєднання датчиків визначає тип сповіщувача. Відстань між датчиками тепловими - 4 м, між датчиками газовими - 8 м. Кожен датчик герметизований і має ступінь захисту оболонкою IP65 для теплових і IP54 для газових датчиків.
Гнучкий чутливий елемент довжиною до 2400 м зручний для прокладки. Високий ступінь захищеності датчиків дозволяє застосовувати його на об'єктах зі складними умовами експлуатації, разом з тим легкість монтажу і невеликі поперечні розміри можуть становити інтерес для торгових залів, офісних приміщень, серверних.

ІП 132-1-Р Елан-Ех ( «ЕТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА»)
Сповіщувач пожежний тепловий лінійний вибухозахищений ІП 132-1-Р Єлань-Ех призначений для виявлення локального підвищення температури навколишнього середовища. Принцип дії сповіщувача Єлань-Ех заснований на використанні матеріалів, які змінюють оптичну провідність в залежності від температури. Для визначення місця зміни температури в оптоволоконному кабелі застосовується напівпровідниковий лазер.
Сповіщувач Єлань-Ех застосовується для захисту промислових приміщень, в тому числі великої площі, відкритих об'єктів, в тому числі лінійно-протяжних. Чутливий елемент може експлуатуватися в умовах впливу сольового туману, вологи, пилу, агресивних середовищ, вібрації, підвищеної температури.
При налаштуванні сповіщувача може встановлюватися будь-температурний клас (по ГОСТ Р 53325). Сповіщувач комплектується релейним модулем БРР на 30 оптореле, що встановлюється в окремому корпусі.

Лінійний тепловий сповіщувач Proline TH
Виробляється з урахуванням вибору 4 температурних режимів, що дозволяє підібрати підходящий варіант в залежності від умов навколишнього середовища і необхідного значення температури спрацьовування сповіщувача: 68 ° С, 88 ° С, 105 ° С і 185 ° С.
Для використання в агресивних середовищах термокабель може поставлятися в спеціальному «промисловому нейлон» (запатентована оболонка Rilsan®). Якщо великий ризик механічного пошкодження кабелю, можлива його поставка в спеціальній металевій оплетке.
Використання сучасних полімерних матеріалів з фіксованою температурою плавлення дозволяє гарантувати точність спрацьовування до 4 ºС, а меншу питомий опір дозволяє збільшити довжину шлейфа термокабеля до 4 км.
Завдяки легкості і зручності монтажу термокабель не вимагає застосування додаткових спеціальних інструментів. На відміну від звичайних датчиків він не потребує технічного обслуговування і може бути прокладений в безпосередній близькості від обладнання, яке підлягає. Термокабель Proline TH застосовується в нафтовій, газовій та авіаційній промисловості, на морських судах, в електроенергетиці (тунелі, електростанції, трансформаторні підстанції), в автомобільному транспорті, в метрополітені та ескалаторах, а також в будівництві і для охорони архітектурних пам'яток.

Середня оцінка цієї статті: 4.25 (голосів: 4)
Ваша оцінка: