Журнал ТЗ № 2 2015 | Эксплуатационные характеристики термокабеля
  бюро находок  
  Где искать        
наши издания
наши анонсы






2015
№ 2
статьи



Журнал ТЗ № 2 2015



Раздел: ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Тема:
Автор: Игорь НЕПЛОХОВ, технический директор ГК «Пожтехника» по ПС, кандидат технических наук Антон АННЕНКОВ, исполнительный директор ГК «Пожтехника»

Эксплуатационные характеристики термокабеля

Линейный тепловой пожарный извещатель или термокабель незаменим в зонах с тяжелыми условиями эксплуатации, с повышенной или пониженной температурой, с химически агрессивной средой, высокой влажностью и загрязнением, во взрывоопасных зонах, а также для защиты протяженных, до нескольких километров, сооружений и наружных установок. Это предприятия нефтегазового комплекса, металлургические и химические производства, предприятия по переработке древесины, цементные и углеобогатительные предприятия, электростанции, мощные трансформаторы и кабельные сооружения, автомобильные и железнодорожные тоннели. В отличие от других типов пожарных извещателей конструкция линейного теплового извещателя в виде термокабеля позволяет защищать оборудование путем контроля повышения его температуры при непосредственном контакте с объектом. Таким образом, защищаются нефте- и газохранилища, трансформаторы, кабельные трассы и т. д. В настоящее время термокабель получил широкое распространение благодаря его незаменимости и высокой надежности работы в тяжелых условиях, простоте монтажа, отсутствию затрат на техническое обслуживание и рекордному сроку службы – более 25 лет.
Термокабель был изобретен компанией Protectowire более 80 лет назад. Первые его образцы эксплуатируются без отказов и ложных срабатываний на объектах уже более 70 лет с ежегодным тестированием. Конструктивно термокабель состоит из витых проводников из стали длиной до 2–3 км, изолированных по всей длине термочувствительным полимером в защитной оболочке (рис. 1). При его нагреве до температуры срабатывания термочувствительный полимер плавится, проводники замыкаются, изменяется сопротивление цепи, за счет чего обнаруживается очаг. Однако было бы неправильно думать, что любой термокабель из любых материалов обеспечивает надежную работу в течение длительного времени в любых условиях эксплуатации. Тип термокабеля, материал его защитной оболочки и даже способ его крепления должны соответствовать условиям эксплуатации. В противном случае возможны ложные срабатывания или отказы термокабеля, что приводит к существенным дополнительным материальным затратам. Например, в Сеульском метрополитене первоначально было проложено около 50 км низкокачественного термокабеля, и уже через два года эксплуатации потребовалась его полная замена на качественный, соответствующий условиям эксплуатации. И в заключение необходимо отметить еще одну специфическую особенность: принцип действия термокабеля определяет необходимость сохранения упругости проводников в течение всего срока службы. Потеря упругости пары проводников – это отказ термокабеля: слабое сдавливание термочувствительного полимера не обеспечит замыкания проводников при достижении температуры срабатывания. Но эта важнейшая характеристика – надежность – у новых типов термокабеля будет определена только в процессе эксплуатации в ближайшем будущем. Хорошо, если отказ обнаруживается при тестировании, а не при пожаре.


Рис. 1. Конструкция термокабеля:
1 – витая пара проводников;
2 – термочувствительный полимер;
3 – внутренняя оболочка;
4 – наружная защитная оболочка

За прошедшие 80 лет термокабель значительно продвинулся в спектре используемых технологий и материалов. В зависимости от типа термочувствительного полимера может быть получена температура сработки термокабеля, равная 57 °С, 68 °С, 88 °С, 105 °С, 138 С и даже 180 °С. Выпускается трехжильный термокабель на два порога срабатывания: на температуру 68 °С и 93 °С. Тип наружной защитной оболочки определяет допустимые условия эксплуатации по диапазону температур окружающей среды, по воздействию химических реагентов, ультрафиолета и т. д. Для удобства использования термокабель выпускается в оболочке различного цвета в зависимости от температуры срабатывания и типа защитной оболочки, с маркировкой по всей длине термокабеля (рис. 2).

Рис. 2. Маркировка термокабеля содержит его тип и температуру сработки

Оболочка термокабеля
В настоящее время выпускается термокабель с ПВХ оболочкой, полимерной оболочкой, оболочкой из полипропилена и фторполимерной оболочкой. Возможность эксплуатации термокабеля в химически агрессивных средах проверяется при ускоренных испытаниях при высоких концентрациях химических реактивов. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладает термокабель с высококачественной огнестойкой оболочкой из фторполимера с низким дымо- и газовыделением (табл. 1). Если термокабель с ПВХ, полимерной или полипропиленовой оболочкой необходимо выбирать в зависимости от возможных воздействий тех или других химических соединений, то термокабель с фторполимерной оболочкой может применяться практически в любых агрессивных средах. Термокабель с ПВХ оболочкой имеет слабую устойчивость к ультрафиолетовому излучению и может использоваться только в помещениях. Полимерная и полипропиленовая оболочки имеют приемлемую устойчивость к УФ-излучению, абсолютную устойчивость к УФ- излучению имеет только фторполимерная оболочка. По температуре эксплуатации наилучшие характеристики также имеет термокабель с фторполимерной оболочкой, он обеспечивает работоспособность даже при экстремально низких температурах до -60 °С, термокабель с полимерной оболочкой – до -51 °С, с ПВХ оболочкой и с полипропиленовая оболочкой – только до -40 °С. Все типы оболочки одновременно имеют абсолютную устойчивость только к пресной и морской воде, а также к поваренной соли.

Табл. 1. Устойчивость термокабеля к различным воздействиям
А – абсолютная устойчивость; B – приемлемая устойчивость; С – слабая устойчивость; D – не рекомендуется к применению

Кроме того, фторполимерная оболочка имеет абсолютную устойчивость к трению благодаря высокой механической прочности, в то время как полипропиленовая оболочка имеет приемлемую устойчивость, а полимерная и ПВХ оболочки – слабую устойчивость. Таким образом, наилучшими эксплуатационными характеристиками обладает термокабель с фторполимерной защитной оболочкой и полностью заменяет полипропиленовый термокабель, поскольку они имеют практически одинаковую цену. Хотя в настоящее время фторполимерный термокабель не так распространен по сравнению с другими видами кабеля. Термокабель с фторполимерной защитной оболочкой незаменим при защите внешних сооружений, кабельных трасс, открытых парковок и т. д. с учетом температур ниже -40 °С в зимний период не только в условиях Крайнего Севера и Сибири, но даже и в средней полосе. Кроме того, промышленные морозильные камеры обеспечивают экстремально низкие температуры до -60 °С, что определяет ограничение выбора фторполимерным термокабелем.

Проблемы подключения термокабеля к ППКП
Не рекомендуется, а в большинстве случаев даже не допускается подключать термокабель непосредственно к приемно-контрольному прибору (ППКП). По требованиям п. 13.15.14 СП 5.13130.2009 «Не допускается совместная прокладка шлейфов пожарной сигнализации <…> с линиями напряжением 110 В и более в одном коробе, трубе, жгуте, замкнутом канале строительной конструкции или на одном лотке». Таким образом, при защите кабельных трасс, лотков, электрических щитов и т. д. термокабель должен подключаться к ППКП только через специальный интерфейсный модуль с релейными выходами типа «сухой» контакт. Модули обеспечивают защиту ППКП от электромагнитных помех и гальваническую развязку между термокабелем и входом шлейфа ППКП, что важно не только при защите оборудования с высоким уровнем электромагнитных помех, высоковольтных трансформаторов, генераторов, высоковольтных кабельных трасс (рис. 3), но и просто при значительной длине термокабеля или при наружном размещении, поскольку шлейфы ППКП не имеют грозозащиты в отличие от интерфейсных модулей.
Кроме того, даже в простейших случаях необходимо обеспечить корректную работу шлейфа ППКП при срабатывании термокабеля вблизи прибора. Из-за малого сопротивления термокабеля прибор будет фиксировать неисправность, как при коротком замыкании шлейфа. При срабатывании термокабеля на большом расстоянии из-за значительного сопротивления шлейф может остаться в дежурном режиме и не перейти в режим «Пожар». Таким образом, необходимо обеспечивать согласование термокабеля по сопротивлению с использованием дополнительных резисторов и корректировкой оконечного резистора, что может быть выполнено только при наличии достоверной информации по ППКП.

Рис. 3. Защита кабельной трассы термокабелем

В простейшем варианте интерфейсный модуль обеспечивает светодиодную индикацию режима работы одного линейного теплового извещателя и формирует на ППКП сигналы «Пожар» и «Неисправность» посредством переключения контактов реле (рис. 4). Для защиты от разрядов статического электричества термокабель подключается через разрядники и варисторы. Более сложные модули позволяют подключить два термокабеля и индицируют расстояние до очага вдоль термокабеля в метрах, которое определяется по сопротивлению до точки короткого замыкания термокабеля (рис. 6).

Рис. 4. Интерфейсный модуль с реле и со светодиодной индикацией

Изменение длины термокабеля
Технические и эксплуатационные характеристики термокабеля определяются не только типом оболочки, но и материалом проводников. При эксплуатации термокабеля в широком диапазоне температур необходимо учитывать не только диапазон рабочих температур, но и величину изменения сопротивления и длины проводников термокабеля.

Рис. 5. Величина прогиба термокабеля

Допустим, термокабель прокладывается в нормальных условиях при температуре +25 °С, при снижении температуры длина проводников будет сокращается, и для нормального функционирования термокабеля необходимо при прокладке предусмотреть его прогиб между точками крепления (рис. 5). Величина прогиба зависит от шага крепления термокабеля и от минимальной температуры эксплуатации (табл. 2), причем даже кратковременной. Это позволит исключить натяжение термокабеля и его повреждение при минимальных температурах эксплуатации.

Табл. 2. Величина прогиба термокабеля в зависимости от минимальной температуры эксплуатации


Так, например, если шаг крепления термокабеля равен 1,5 м при его прокладке при температуре 25 0С в расчете на минимальную температуру эксплуатации -51 0С, величина прогиба должна быть не менее 31,8 мм или 5/4 дюйма. Тогда при снижении температуры термокабеля до -51 0С его длина сократится, и величина прогиба уменьшится примерно до 12,7 мм или 1/2 дюйма. Соответственно, при расчете длины термокабеля для спецификации необходимо вводить соответствующее ее увеличение.
Необходимо отметить, что данные, приведенные в таблице 2, относятся только к термокабелю Protectowire с проводниками из высококачественной стали, для проводников, выполненных из другого материала, величина требуемого прогиба может значительно отличаться.

Термокабель в помещениях
Самые простые условия размещения и эксплуатации термокабеля в помещениях. В этом случае прокладка термокабеля должна отвечать требованиям, определенным для линейных тепловых пожарных извещателей в п. 13.7 свода правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования» с изменениями № 1. Термокабель должен располагаться под перекрытием либо в непосредственном контакте с пожарной нагрузкой, максимальные расстояния между соседними участками термокабеля и между термокабелем и стеной в зависимости от высоты защищаемого помещения определены в таблице 13.5. Расстояния между осями термокабеля не должны превышать 4–5 м, а расстояния от стен – соответственно 2–2,5 м в зависимости от высоты защищаемого помещения. Кроме того, крепление термокабеля должно обеспечивать расстояние до перекрытия не менее 25 мм, чтобы инерция нагрева перекрытия не влияла на температуру активации термокабеля. В условиях стеллажного хранения материалов допускается прокладывать чувствительный элемент извещателей по верху ярусов и стеллажей.
При защите термокабелем помещений, подпадающих под действие свода правил СП 5.13130.2009, его длина не может превышать 400 м, поскольку в п. 13.2 определено требование: «Одним шлейфом пожарной сигнализации с пожарными извещателями <…> не имеющими адреса, допускается оборудовать зону контроля, включающую <…> до десяти изолированных и смежных помещений суммарной площадью не более 1600 м2…». Однако при использовании интерфейсного модуля с определением расстояния до очага вдоль термокабеля он становится квазиадресной линией в соответствии с п. 13.2.2, что позволяет увеличить длину термокабеля на одном шлейфе ППКП до нескольких километров.

Изменение сопротивления термокабеля
Сопротивление проводников также зависит от температуры, и величина его изменения определяет ошибку измерения расстояния до очага. В проводном термокабеле при достижении температуры срабатывания расплавляется термочувствительный полимер, и подпружиненные витые проводники замыкаются между собой. По величине сопротивления проводников до короткозамкнутого участка термокабеля в интерфейсном модуле вычисляется расстояние до очага обычно в метрах, и его величина индицируется на дисплее (рис. 6).

Рис. 6. Расстояния до очага равно 1929 м

Дискрет измерения обычно выбирается равным 1 метру для удобства восприятия, но это вовсе не значит, что точность измерения также равна 1 м. В основном ошибка измерения расстояния до очага определяется изменением сопротивления термокабеля при изменении температуры окружающей среды. Причем даже на объекте со стабильным уровнем температуры в дежурном режиме при пожаре будет неизбежно происходить повышение температуры и увеличение сопротивления значительной протяженности термокабеля.
На сегодняшний день в России около 85% рынка занимает оригинальный термокабель с проводниками из специального сплава стали, а оставшиеся примерно 15% делят изделия из разных стран, от Великобритании до Китая, использующие сходный принцип срабатывания – замыкание двух проводников при нагреве полимерной оболочки. Характерно, что практически все изготовители этих изделий утверждают, что «добились значительного снижения удельного сопротивления» в своих версиях термокабеля за счет применения различных сплавов и комбинации металлов, часто меди и никеля. При этом производитель оригинального «родного» термокабеля применяет исключительно стальной сплав с высоким удельным сопротивлением, и это не случайно.

Таблица 3. Зависимость сопротивления металлов от температуры

В таблице 3 приведены значения коэффициентов TKR, определяющие величину изменения сопротивления различных металлов при изменении температуры. Легко заметить, что высокоомные сплавы (нихром, константан и манганин) имеют слабую зависимость сопротивления от температуры. При изменении температуры на 50 °С их сопротивление изменяется меньше чем на 1% (табл. 3). У низкоомных металлов (никель, медь, бронза и серебро) наблюдается значительная зависимость сопротивления от температуры. По оценке экспертов, низкоомный термокабель с медью, никелем, оловом или цинком с сопротивлением порядка 0,2 Ом/м имеет коэффициент температурной зависимости сопротивления порядка 0,4%/ 0С, тогда как высокоомный кабель с сопротивлением порядка 0,6 Ом/м всего – лишь 0,1%/ 0F, или 0,18%/°С. Таким образом, при одинаковой протяженности термокабеля, равной 3000 м, при изменении температуры на 10 °С максимальная ошибка в случае низкоомного термокабеля составляет 120 м, а в случае высокоомного термокабеля – всего лишь 54 м. При изменении температуры на 50 °С, например, с +25 °С, при которых проводились монтаж и юстировка интерфейсного модуля, температура может понизиться до -25 °С зимой, сопротивление низкоомного термокабеля снизится на 20% и, вместо 3000 м индикатор будет показывать 2400 м с ошибкой на 600 м. В этих же условиях высокоомный термокабель даст ошибку только лишь на 270 м, дополнительное повышение точности измерения в 2 раза можно получить при юстировке показаний интерфейсного модуля на среднюю температуру эксплуатации. Таким образом, точность определения расстояния до очага – основная причина ограничения максимальной длины термокабеля до 2000–3000 м. Причем для обеспечения такой же точности измерений длина низкоомного кабеля должна быть сокращена более чем в 2 раза. Необходимо отметить, что этот эффект не зависит от типа интерфейсного модуля и его производителя, поскольку ошибку вносит не модуль, а изменение сопротивления термокабеля.

Рис. 7. ППКП для подключения термокабеля и дымовых извещателей

В части контроллеров для работы с традиционным проводным термокабелем с измерением расстояния до точки срабатывания наиболее продвинутым техническим решением, представленным на российском рынке, вероятно, является приемно-контрольный прибор SRP4x4 производства компании Protectowire (рис. 7). Этот прибор имеет 4 шлейфа для подключения высокоомного термокабеля диной до 3048 м (10 000 футов) каждый с одновременным подключением до 20 дымовых пожарных извещателей в каждый шлейф с возможностью их разбиения на две части. Первая группа дымовых извещателей подключается непосредственно к прибору, а вторая – через первый отрезок термокабеля длиной примерно до 150 м, ограничение по сопротивлению – до 100 Ом. Длина термокабеля за второй группой дымовых извещателей ограничена суммарной его величиной, равной 10 000 фут, т. е. 3048 м (рис. 8).

Рис. 8. Включение термокабеля и дымовых извещателей в один шлейф прибора SRP4x4

При удельном сопротивлении термокабеля порядка 0,6 Ом/м сопротивление 3000 м будет равно соответственно 1,8 кОм и при оконечном резисторе 8,2 кОм суммарное сопротивление составляет 10 кОм. Тем самым обеспечивается четкая идентификация режима «Пожар» при срабатывании термокабеля и режима «Неисправность» при обрыве шлейфа.
Таким образом, эксплуатационные характеристики линейного теплового пожарного извещателя термокабеля определяются типом оболочки, электрическими характеристиками проводников, способом прокладки и подключения к ППКП, а также длительностью сохранения упругости проводников. При потере упругости пары проводников слабое усилие сдавливания термочувствительного полимера не приводит к замыканию проводников при достижении температуры срабатывания и не обнаруживается пожар. Самая важная характеристика – надежность – у новых типов термокабеля может быть определена только в процессе эксплуатации при регулярном тестировании.




Термокабели Protectowire
EPC – экономичное решение, ПВХ-оболочка, эксплуатация до -40 ºС. TRI-Wire – три проводника, ПВХ-оболочка, температуры срабатывания: 68 ºС и 93 ºС, сигналы «Пожар 1 и 2».
XLT – полимерная оболочка, температура срабатывания 57 ºС, эксплуатация до -51 ºС. XCR – новинка, оболочка из фторполимера: устойчив к ультрафиолету, к истиранию, к воздействию кислот, щелочей, растворителей и газов, эксплуатация до -60 ºС, лучшие эксплуатационные характеристики.
Проводники из высококачественной стали, сопротивление – 0,607 Ом/м. Температура срабатывания: 57 ºС, 68 ºС, 68/93 ºС, 88 ºС, 105 ºС,138 ºС и 180 ºС. Длина термокабеля, макс.: 1 х 2000 м с PIM-120, 2 х 2000 м с PIM-430D (измерение расстояния), 4 х 3048 м с ППКП SRP4 x4 430D (измерение расстояния), высокая точность измерения расстояния, срок службы – более 25 лет, сертификаты ПБ, FM и UL.



ИП 104 Гранат-термокабель GTSW («СПЕЦПРИБОР»)
ИП 104 Гранат – термокабель GTSW представляет собой единый датчик непрерывного действия и применяется в тех случаях, когда условия эксплуатации не позволяют установку и использование обычных пожарных извещателей. В условиях повышенной взрывоопасности применение термокабеля является оптимальным решением. Для срабатывания извещателя не требуется ждать нагрева участка, имеющего определенную длину. Извещатель позволяет генерировать сигнал тревоги при достижении температурного порога в любой точке по всей длине кабеля. Высокая чувствительность на всем протяжении, пять температурных вариантов. Высокая устойчивость к влажности, пыли, низким температурам и химическим реагентам. Несложный монтаж, низкая инерционность. Не требует обслуживания.



ProCab («ЭТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА»)
Извещатель пожарный многоточечный ProCab предназначен для обнаружения локального повышения температуры и/или появления продуктов горения и передачи в шлейф пожарной сигнализации сигнала «Пожар».
ProCab использует гибкий чувствительный элемент суммарной длиной до 2400 м. Датчики извещателей могут быть тепловыми и газовыми либо их комбинация. Сочетание датчиков определяет тип извещателя. Расстояние между датчиками тепловыми – 4 м, между датчиками газовыми – 8 м. Каждый датчик герметизирован и имеет степень защиты оболочкой IP65 для тепловых и IP54 для газовых датчиков.
Гибкий чувствительный элемент длиной до 2400 м удобен для прокладки. Высокая степень защищенности датчиков позволяет применять его на объектах со сложными условиями эксплуатации, вместе с тем легкость монтажа и небольшие поперечные размеры могут представлять интерес для торговых залов, офисных помещений, серверных.



ИП 132-1-Р ЕЛАНЬ-Ех («ЭТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА»)
Извещатель пожарный тепловой линейный взрывозащищенный ИП 132-1-Р Елань-Ех предназначен для обнаружения локального повышения температуры окружающей среды. Принцип действия извещателя Елань-Ех основан на использовании материалов, изменяющих оптическую проводимость в зависимости от температуры. Для определения места изменения температуры в оптоволоконном кабеле применяется полупроводниковый лазер.
Извещатель Елань-Ех применяется для защиты промышленных помещений, в том числе большой площади, открытых объектов, в том числе линейно-протяженных. Чувствительный элемент может эксплуатироваться в условиях воздействия солевого тумана, влаги, пыли, агрессивных сред, вибрации, повышенной температуры.
При настройке извещателя может устанавливаться любой температурный класс (по ГОСТ Р 53325). Извещатель комплектуется релейным модулем БРР на 30 оптореле, устанавливаемом в отдельном корпусе.



Линейный тепловой извещатель Proline TH
Производится с учетом выбора 4 температурных режимов, что позволяет подобрать подходящий вариант в зависимости от условий окружающей среды и требуемого значения температуры срабатывания извещателя: 68 °С, 88 °С, 105 °С и 185 °С.
Для использования в агрессивных средах термокабель может поставляться в специальном «промышленном нейлоне» (запатентованная оболочка Rilsan®). Если велик риск механического повреждения кабеля, возможна его поставка в специальной металлической оплетке.
Использование современных полимерных материалов с фиксированной температурой плавления позволяет гарантировать точность срабатывания до 4 ºС, а меньшее удельное сопротивление позволяет увеличить длину шлейфа термокабеля до 4 км.
Благодаря легкости и удобству монтажа термокабель не требует применения дополнительных специальных инструментов. В отличие от обычных датчиков он не нуждается в техническом обслуживании и может быть проложен в непосредственной близости от защищаемого оборудования. Термокабель Proline TH применяется в нефтяной, газовой и авиационной промышленности, на морских судах, в электроэнергетике (туннели, электростанции, трансформаторные подстанции), в автомобильном транспорте, в метрополитене и эскалаторах, а также в строительстве и для охраны архитектурных памятников.


Внимание! Копирование материалов, размещенных на данном сайте допускается только со ссылкой на ресурс http://www.tzmagazine.ru

Рады сообщить нашим читателям, что теперь нашем сайте работает модуль обратной связи. Нам важна ваша оценка наших публикаций! Также вы можете задавать свои вопросы.Наши авторы обязательно ответят на них.
Ждем ваших оценок, вопросов и комментариев!
Добавить комментарий или задать вопрос

Правила комментирования статей

Версия для печати

Средняя оценка этой статьи: 4.25  (голосов: 4)
Ваша оценка:

назад
|

Axis представляет сетевой радар для точного обнаружения вторжений в контролируемых зонах
Компания Axis дополняет свой обширный портфель продукции сетевыми радарами. Радарные датчики вторжения не реагируют на многие распространенные сигналы, которые приводят к ложным срабатываниям, и легко устанавливаются и интегрируются в существующие системы.



Новинка от компании IDIS: 5Мп IP-видеокамера DC-T3533HRX
Тенденции развития индустрии IP-видеонаблюдения демонстрируют погоню производителей за увеличением разрешающей способности видеокамер. При этом часто оказывается так, что озвучиваемые цифры в 4, 9, 12 и даже 20 мегапикселей оказываются несопоставимыми с физическими размерами сенсоров, используемых в этих камерах. Поэтому подобные разрешения реализуются лишь на уровне соответствующих цифр в настройках камеры и не приводят к какому-либо улучшению изображения.



IBM меняет представление о передаче и хранении видео. Впервые на All-over-IP 2017!
Сравните ваш взгляд на интеллектуальное видеонаблюдение с мнением руководителей корпорации IBM на 10-м форуме All-over-IP 2017.



Реклама
Подписка на новости
Имя
E-mail
Анти-спам код
Copyright © 2008 —2017 «Технологии защиты».