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ZY6260 电线电缆热释放速率测试装置

电线电缆热释放速率测试装置适用于建筑工程中使用的电缆及光缆燃烧性能试验。试验可以得到电缆或光缆在特定燃烧条件下的下述特性:火焰蔓延(FS);热释放速率(HRR);热释放总量(THR);产烟速率(SPR);产烟总量(TSP);燃烧增长速率指数(FIGRA);燃烧的滴落物/微粒

应用范围:

ZY6260电线电缆热释放测试仪


图1整机图


一、适用范围:
适用于建筑工程中使用的电缆及光缆燃烧性能试验。
试验可以得到电缆或光缆在特定燃烧条件下的下述特性:
---火焰蔓延(FS);
---热释放速率(HRR);
---热释放总量(THR);
---产烟速率(SPR);
---产烟总量(TSP);
---燃烧增长速率指数(FIGRA);
---燃烧的滴落物/微粒
二、符合标准:
2.1符合中国标准GB31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》
2.2符合欧盟标准EN 50575:2014《电力、控制盒通信电缆在建筑施工期间要符合防火性要求》
2.3符合中国标准GB/T31248-2014《电缆和光缆在受火条件下火焰蔓延热释放和产烟特性的试验方法》;
2.4符合欧盟标准EN50399:2011《着火条件下电缆的通用试验,火焰蔓延试验中测量热释放量和冒烟量-测试仪器、程序和结果》。
2.5符合中国公安部标准GA/T 716-2007《电缆和光缆在受火条件下的火焰传播及热释放和产烟特性的试验方法》。
三、主要特点:
3.1我公司不但严格按照GB/T31248-2014标准设计,符合GB31247-2014电线和光缆燃烧性能分级外,还符合欧盟标准EN50399:2011设计,满足EN50575-2014B标准欧盟推行的CPR认证。欧盟的CPR认证在2017年全球强制执行。
3.2分析仪:氧气分析仪采用西门子品牌,整机原装进口,一氧化碳和二氧化碳分别采用德国和瑞士传感器和模块;
3.3采用仪器设备专用开发软件LabeView及数据采集控制卡;控制试验过程中可以实时查看试验数据曲线,可实现自动数据采集和处理、数据保存和输出测定结果。
3.4状态检查界面:可一目了然的获取仪器的各个传感器部件的工作状态;可记录各个传感器的工作数值,包括微压差传感器、烟囱温度、氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪;报告模板为EXCELL格式,可显示图形及数值模式。
3.5操作系统:强大后台运算数据库,可实时搜集和处理数据,做到真正的傻瓜式。可实时收集记录燃烧的耗氧量、燃烧的二氧化碳生成量、排烟管道中烟气的透光率、热释放速率(HRR)、热释放总量(THR)、燃烧增长速率指数(FIGRA)、产烟速率(SPR)等技术参数。
3.6校准模式:可设置各个传感器校准模式,包括氧气分析仪、二氧化碳分析仪、一氧化碳分析仪、微压差传感器、烟密度测量系统、质量流量控制的单点或双点校准,以获得最佳线性;
3.7校准程式:配有独立的常规校准程式。程式里含有:点火前5min内HRR、氧含量和透光率的漂移;燃烧阶段最后5min的HRR平均值;在点火前5min基线校准给过程中的第1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为初值;在校准测试过程中的最后1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为终值;氧含量、HRR和透光率初值和终值的差值。
3.8 燃烧室采用方通钢结构,内壁为不锈钢,刷黑色耐腐蚀漆,中间采用传热系数为0.7W·m-2·K-1的热绝缘棉,外壁为不锈钢。配备钢梯到燃烧室顶,并在室顶安装方通护拦,确定方便于房顶维护设备及提高安全性。
3.9试样的安装:采用电葫芦吊装;
3.10安全保护:当发现试样完全不阻燃时,安装有强制性灭火装置;
四、主要参数:
4.1仪器组成:燃烧室、集烟罩、空气供给系统、标准梯、点火源、排烟管道段、取样和测量管道段、烟密度光学测试系统、气体分析仪、数据采集和软件处理系统、计算机控制系统、燃烧气体控制系统和排烟系统等部分组成。
4.2燃烧室:
4.2.1试验箱:是一个宽(1000±50)mm,深(2000±50)mm和高(4000±50)mm的自立箱体。试验箱的顶部安装钢梯一侧开有出烟口,尺寸宽为300±30mm,长为1000±100mm。试验箱的后墙和两侧采用传热系数约为0.7W.m-2.K-1的热绝缘材料。符合GB/T 18380.31之5.1条款要求
4.2.2 试验箱的材质:采用方通钢结构,内壁为1.5mm厚不锈钢,刷黑色耐腐蚀漆,在钢板上包覆65mm厚的传热系数为0.7W·m-2·K-1热绝缘棉,外壁为1.5mm钢板刷客户要求颜色的漆。配备钢梯到燃烧室顶,并在室顶安装方通护拦,确定方便于房顶维护设备及提高安全性。符合GB/T 18380.31 5.1条款要求;
4.2.3试验箱正面安装大门,门上设有钢化玻璃视窗,能够随时观察室内试验情况。试验过程中,大门为关闭密封状态,防止燃烧产生的有害物质污染室内空气。
4.3空气供给系统:符合GB/T31248-2014之4.2节条款要求。见图3
4.3.1试验箱底部空气进气口尺寸:(800±20)×(400±10)(mm)。在空气进气口安装有空气箱,空气通过安装于进气口下的空气箱直接引入到燃烧室,空气箱的尺寸与进气口大小一样。空气箱的深度为150mm±10mm,空气由风机通过矩形直管道吹入空气箱中,矩形管道宽300mm±10mm,高80mm±5mm,长为800mm,其底面与空气箱底面的间距为5~10mm;管道平行于底面,同时沿着喷灯的中心线敷设,并通过空气箱最长边的中间处将空气引入。在进气口处安装有格栅,使空气流动均匀并保持一致,格栅有2mm厚的钢板制成,钢板上钻有标称直径为5mm,中心距为8mm的孔。

图3、空气供给系统


4.3.2空气引入风机:为变频调速风机,由计算机自动控制空气供给量。试验前在矩形管道之前的圆形管道横截面上测量空气流量,并将空气流量设置为8000L/min±400L/min,试验过程中维持稳定的空气流量,其偏差在设定值的10%范围内。
4.3.3在矩形管道之前的圆形管道横截面上装有数显空气风速计,能直观地读出并能控制通过箱体空气的气体流量。
4.4钢梯类型:见图4
4.4.1常用钢梯:宽(500±5),高(3500±10)mm;材质为USU304不锈钢。安装方式符合GB/T31248-2014之6.5.1节和GB/T18380.31-2008试验要求;
4.4.2特殊钢梯:在常用钢梯后加装不燃硅酸钙背板,试样的安装要求与常用钢梯一样。将不燃硅酸钙背板沿标准钢梯固定在横档上,其密度为870kg/m3±50kg/m3,厚度为11mm±2mm,宽度为415mm±15mm,长度为3500mm±10mm。安装方式符合GB/T31248-2014之6.5.1节和GB/T18380.31-2008试验要求;
4.4.3箱体上端装有起吊钢梯用的电动葫芦及支架等组成;以方便试样在地上安装在钢梯上,然后吊起钢梯及试样安装在固定装置上;操作方面,装样便捷。
4.4.4钢梯符合GB/T 18380.31-2008之 5.3节条款要求;


图4常用钢梯和特殊钢梯


4.5吸烟罩:
4.5.1吸烟罩安装于燃烧室排烟口的正上方,高于燃烧室排烟口200mm~400mm,最长边与排烟口的最长边平行,底面的最小尺寸为1500mm x 1000mm。
4.5.2空气和烟气混合挡板:吸烟罩上方设有一个与排烟管道相连的集烟室,为使吸烟罩里的空气与烟气充分混合,在进烟口处安装有空气和烟气混合挡板。
4.5.3试验过程中产生的所有气体通过排烟管排出,整个过程不能有任何火焰的穿出和烟气的泄漏。在常压和25°C的条件下,系统的排烟能力大于1m3/s。通风系统的设计不基于自然通风条件,为排出电缆燃烧过程中产生的大量烟气,系统的排烟能力为1.5m3/s以上。
4.5.4符合GB/T 31248-2014中4.3标准要求
4.6排烟管道:图5
4.6.1排烟管道与吸烟罩相连。管道的内径D为300mm。为了在测量点处形成均匀的流量分布,管道的直管段长度为3600mm。
4.6.2排烟管道材质:采用双层管道,内为1.2mm厚的USU304不锈钢,中间为石棉层,外为1.2mm厚的白铁。
4.6.3同时为了精确测量流量,我公司依照欧盟标准EN14390的规定,通过导流片,在测试段的前后形成匀流面。
4.6.4排烟管道内的体积流量:排烟管道内的体积流量设置为1.0m3/s±0.05m3/s,试验过程中体积流量保持在0.7m3/s~1.2m3/s范围内。
4.7双向探头:
4.7.1安装位置:双向探头测量排烟管道中的体积流量,探头安装在距排烟管道始端长度为2400mm的管道中心线位置上,至排烟管道末端的连接管道长度1200mm。探头为长32mm,外径16mm的圆柱体,由不锈钢材料制成。气室分为两个相同的腔室,通过压力传感器测量两个室的压差。符合GB/T 31248-2014中4.5.1要求;
4.7.2差压传感器:采用高精度差压变送器,测量管道差压。为高精度双向探头,量程为(0~200)Pa、精度为±1Pa,压力传感器90%输出响应时间最多为1s;
4.7.3热电偶:采用复合GB/T16839.1-1997规定的K型铠装热电偶测量探头附近区域的气体温度。热电偶丝径为1.5mm。
4.8取样探头:取样探头安装在排烟管道中烟气充分混合处。取样探头为圆柱形,以此减小对其周围烟气流的干扰。烟气的取样位置沿着排烟管道的整个直径设置,为避免烟尘阻塞取样探头,取样探头上的小孔方向调整向下。取样探头通过合适的取样管与氧气和二氧化碳气体分析仪相连。符合GB/T 31248-2014之4.5.2节要求;

图5排烟管道、测量段、取样段


4.9采样系统:
4.9.1采样系统组成:由取样管、烟尘过滤器、冷阱、干燥柱、泵和废液调节器组成,能保证有效地采集烟气样品并吸收掉尾气。
4.9.2取样管采用PTEE耐腐蚀材料制成。
4.9.3烟尘过滤器:燃烧产生的气体由过滤器进行多级过滤,以达到分析仪器要求的粒子浓度等级。多级过滤器采用日本富士品牌。滤头为固体PTFE组成,内部为0.5um PTFE过滤材料。
4.9.4冷阱:抽出来的烟气通过低温凝结,产生水蒸气,然后水蒸气从烟尘中分离出来;冷阱采用压缩机制冷,冷却容量320KJ\h,露点稳定度0.1度,露点静态变化0.1K。系统具备排除多余水蒸气的能力;
4.9.5干燥柱:分离出来的烟气再经过双级干燥柱干燥;
4.9.6取样泵:采用德国KNF隔膜泵,泵的排出能力在10L/min~50L/min,该泵产生大于10kpa的压差。取样管的末端与氧气和二氧化碳气体分析仪相连。
4.10风机:在排烟管道末端安装一个排烟风机,在温度为25°C和常压的条件,风机的排风能力大于1.5m3/s。风机功率为7.5kw。
4.11烟密度测量设备:采用两种不同的测量技术进行烟密度测量。符合GB/T31248-2014之4.7节标准要求。
4.11.1设备安装位置:安装在排烟管道内气流混合均匀的位置;
4.11.2白光系统采用柔性接头将白光型光衰减系统安装与排烟管道的测管上,且包含以下装置
4.11.2.1白炽灯:在2900K±100K的色温下使用;为6V,10W的白炽灯、加直流电源器,提供稳定的直流电,且电流波动范围在0.5%以内(包括温度,短期和长期稳定性);
4.11.2.2透镜系统:用以将光聚成一直径至少为20mm的平行光束。光电管的发光孔应位于其前面的透镜的焦点上,且其直径(d)应视透镜的焦距(f)而定以使d/f小于0.04。
4.11.2.3探测器:为日本滨松光学测量元件,测量范围为400-750nm可见光范围,透过率精度为0.01%,光密度范围为0-4,烟密度精度为±1%,其光谱分布响应度与CIE的V(λ)函数(光照曲线)的重合精度达到±5%;在1%~100%的探测器输出范围内,其输出值应在所测量透光率的3%以内或绝对透光率的1%以内保持线性;
4.11.2.4光衰减系统的90%响应时间不应超过3s,应向侧管内导入空气以使光学器件保持符合光衰减漂移要求的洁净度,可使用压缩空气来替代自吸式系统。光衰减系统的校准应符合GB/T 31248-2014中附录F.4要求,
4.11.2.5具体参数如下:
4.11.2.5.1 光源:进口德国飞利浦白炽灯
4.11.2.5.2标称功率:10W
4.11.2.5.3标称电压:6V
4.11.2.5.4精度:±0.01V
4.11.2.5.7接受器:为日本滨松硅光电池,经板卡放大信号,通过I/O板卡输入到电脑,光谱响应与国际照明委员长(CIE)的测光仪相匹配。
4.11.3激光系统:激光光度计应使用输出功率在0.5 mW~2.0 mW的氦-氖激光。测管内应导入空气,光学器件保持符合光衰减漂移要求的洁净度(F.4.2),可用压缩空气代替自吸入的空气。
4.12烟气分析设备:
4.12.1氧气分析仪:为德国SIEMENS整机原装进口,顺磁式。
4.12.1.1 测量范围:(0-25)%
4.12.1.2 信号输出:4-20mA;
4.12.1.3 分辨率100×10-6
4.12.1.4 相对湿度:<90%(无凝结);
4.12.1.5 线性度偏差:<±0.1% O2;
4.12.1.6 零点漂移:≤0.5%/月;
4.12.1.7 量程漂移: ≤0.5%/月
4.12.1.8 内部信号处理时间小于1S;
4.12.1.9 响应时间:T90<5秒
4.12.1.10 重复性:<±0.02% O2;
4.12.1.11 本机显示:LCD液晶显示屏(带背光)
4.12.1.12 模拟输出:4~20mA  750Ω
4.12.1.13 环境温度:5℃~+45℃;供电:220VAC±10%,50~60Hz。
4.12.1.14 30min内分析仪的噪声漂移均不超过100 ×10-6 ;数据采集输出的分辨率优于 100 ×10-6;


图6西门子原装进口分析仪


4.12.2 二氧化碳(CO2)测量仪器:
4.12.2.1采用红外线(IR)测量,传感器和板卡由德国MBE公司进口 ;
4.12.2.2测量范围:0-10%;
4.12.2.3重复性:<±1%
4.12.2.4零点漂移:≤ 0.5%/月
4.12.2.5量程漂移: ≤ 0.5%/月
4.12.2.6线性偏差: <±1%
4.12.2.7响应时间:T90<3.5秒
4.12.2.8数据采集系统的输出分辨率优于100×10-6
4.12.2.9模拟输出:4~20mA    750Ω
4.12.2.10环境温度:5℃~+45℃
4.12.2.11供电:220VAC±10%,50~60Hz   5000W
4.12.2.12 30min内分析仪的噪声漂移均不超过100 ×10-6
4.12.3分析仪器前期预处理:在对试验过程中产生的烟气进行氧气和二氧化碳含量分析前,进行前期处理,保证烟气干燥以及达到分析仪器要求的粒子浓度等级。前期处理由冷凝、过滤器、德国KNF取样泵、流量计以及管路组成。
4.13整台试验仪器的标定:
4.13.1.流量分布测量:流速分布因子Kc测量,配备双向探头测量;
4.13.2采样滞后时间测量;采用电脑软件对所有数据做了修正;
4.13.3调试校准:
4.13.3.1日常测试使用的Kt因子校准:采用丙烷和甲醇燃料进行校准后,计算最终的校准因子Kt;即流速分布的Kc因子承以丙烷和甲醇燃料最终的修正系数;
4.13.3.2气体分析仪采用标气校准:氮气一瓶,二氧化碳气体一瓶;
4.13.3.3 HRR校准:采用气体喷灯和液体燃烧方式校准;采用不同热释放速率等级进行校准(20kW~200kW)。
4.13.3.4烟气测量系统稳定性的校准: 通过记录0min和30min光接收器的输出信号读数之差的绝对值为漂移。通过计算该线性趋势线的均方跟(r.m.s)偏差来确定噪声;输出稳定性判定:噪声和漂移小于初始值的0.5%;
4.13.3.5白光系统测量准确性校准:采用标准滤光片25%、50%、75%校准;
4.13.3.6烟气测量系统的校准:采用庚烷燃烧时记录前后数据。判定标准:校准试验结束时与试验前测得透光率的偏差在±1%内;校准试验测得的TSP(总产烟量)与庚烷质量损失的比值在(110±25)m2/1000g范围内。
4.13.4常规校准:配有独立的常规校准程式。按照GB/T31248-2014之5.5设计了常规校准程式。4.13.4.1校准程式:
A、点火前5min内HRR、氧含量和透光率的漂移;
B、燃烧阶段最后5min的HRR平均值;
C、在点火前5min基线校准给过程中的第1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为初值;
D、在校准测试过程中的最后1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为终值;
E、氧含量、HRR和透光率初值和终值的差值。
4.13.4.2校准结果符合以下要求:
A、燃烧阶段最后5min内的HRR平均值与设定值的偏差在设定值20.5kw或30kw的±5%以内;
B、氧含量初值和终值的差值小于0.02%;
C、透光率初值和终值的差值≤透光率值的1%;
D、HRR初值和终值的差值小于2kw;
E、点火前5min内透光率的漂移值小于1%;
F、点火前5min内氧含量的漂移小于0.02%;
G、点火前5min内HRR的漂移值小于2kw。
4.14.点火源:
4.14.1喷灯:文丘里空气丙烷混合型喷灯,长度为341mm(详情见下图)


图7点火源


A、每一个喷灯钻有242个¢1.32mm的喷火孔
B、燃烧气体:纯度达95%的丙烷。(客户自备)
C、助燃气体:压缩空气。(气压需达到10Mba以上)客户自备
D、空气流量: (600~6000)mg/min可调。
C、丙烷流量:(200~2000±0.5)mg/min可调。
D、20.5kw喷灯:丙烷的质量流量为442mg/s±10mg/s,空气的质量流量为1550mg/s±95mg/s;
E、30kw喷灯:丙烷的质量流量为647mg/s±15mg/s,空气的质量流量为2300mg/s±140mg/s;
4.14.2质量流量:采用中韩合资七星华创质量流量计,量程:0~2.5g/s,其中在量程范围(0.6~2.5)g/s;精度1%;数显,带4~20mA输出,通过采集卡直接可由电脑控制,反应速度快,控制精度高。
4.15数据采集精度及采集时间:
4.15.1O2和CO2,精度为100×10-6(0.01%);
4.15.2温度测量:0-400℃; 精度±0.5℃;
4.15.3测量室内空气相对湿度装置:20%~80%,精度5%;
4.15.4时间记录系统精度:0.1S;
4.15.5测试时间:1~99m/s可设定;
4.15.8其他参数的精度:为满量程输出值的0.1%;
4.15.9采集时间:采集系统每3s自动采集储存一次,包含以下参数:①时间、②通过燃烧器的丙烷气体的质量流量、③双向探头的压差、④相对光密度、⑤O2浓度、⑥CO2浓度、⑦排烟管道中气体的体积流量、⑧透光率、⑨小推车底部空气导入口处的环境温度。计算材料的热释放速率时,每30s取一次平均值;计算材料的产烟速率时,每60s取平均值。根据上述测量数据,计算材料的热释放速率、热释放总量、燃烧增长速率指数,产烟速率和产烟指数。
4.15.10采集板卡:采用台湾研华数据采集板卡。
4.16计算机控制系统:
4.16.1采用仪器设备专用开发软件LabeView及数据采集控制卡;控制试验过程中可以实时查看试验数据曲线,可实现自动数据采集和处理、数据保存和输出测定结果
4.16.2校准程式:配有独立的常规校准程式。程式里含有:点火前5min内HRR、氧含量和透光率的漂移;燃烧阶段最后5min的HRR平均值;在点火前5min基线校准给过程中的第1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为初值;在校准测试过程中的最后1min内的氧含量、透光率和HRR的各自平均值为终值;氧含量、HRR和透光率初值和终值的差值。
4.16.3 试验记录(3秒/次)按编号存储,可随时查询;可以实时查看试验报表打印效果,只需点击开始、计算和保存等按钮就可完成,使用简便。储存以下有关数值:
时间(s)、通过燃烧器的丙烷气的质量流量(mg/s)、双向探头的压差(Pa)、相对光密度、O2浓度(V氧气/V空气)%、CO2浓度(V二氧化碳/V空气)%、底部空气导人口处的环境温度(K);


图8控制柜


4.16.4同时增加数据调取功能,可以加载以往的实验数据进行从新计算并形成报告。
5、整机性能:
5.1整机使用空间:长11米,宽7米,高5.5米以上(含控制室、制样区域、燃气室等空间)
5.2控制室建设:长3米,宽3米,高2.8米(由需方负责);
5.3整机功率:AC380V,三相五线制;功率:>15kw;
5.4设备具有下列安全保护装置:电源超载、 短路保护、控制回路过载保护。
6、环境使用条件:
6.1地面平整,通风良好,不含易燃、易爆、腐蚀性气体和粉尘。
6.2附近没有强电磁辐射源。
6.3设备周围留有适当的维护空间。
6.4温度:5℃~30℃。
6.5气压:86~106kpa。
6.6现场要配备AC380V/50HZ,三相五线制;
6.7要求用户在安装现场为设备配置相应容量的空气、电力开关,并且此开关必须是独立专门供本设备使用。
6.8设备不工作时,环境的温度应保持+0~45℃以内。