Kiểm tra khả năng chống cháy của thiết bị kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng

Tóm tắt
Hiện tượng quá nhiệt của các phần tử gia nhiệt như dây điện trở và cuộn dây động cơ trong quá trình vận hành thiết bị điện liên tục truyền nhiệt độ cao và gây cháy các vật liệu cách điện và dễ cháy xung quanh. Các trường hợp cháy do dẫn nhiệt không có ngọn lửa như vậy không thể được đánh giá bằng phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim, và cần phải thực hiện thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng chuyên dụng để định lượng khả năng chống cháy do nhiệt của vật liệu. LISUN RSY-LT Bài báo này, lấy thiết bị kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng làm đối tượng nghiên cứu, làm rõ sự khác biệt về kịch bản giữa phương pháp kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng và phương pháp kiểm tra ngọn lửa kim. Bài báo phân tích những ưu điểm kỹ thuật cốt lõi của thiết bị dựa trên dây nóng nichrome tiêu chuẩn để kiểm soát nhiệt độ chính xác, tải trọng căng không đổi và định thời tự động. Tuân thủ các tiêu chuẩn trong nước và quốc tế bao gồm IEC TS 60695-2-20 và GB/T 14048.1, bài báo này chứng minh rằng thiết bị có thể xác định chính xác Nhiệt độ đánh lửa bằng dây nóng (HWIT) và Chỉ số dễ cháy bằng dây nóng (HWFI) của vật liệu, khắc phục hạn chế của phương pháp kiểm tra ngọn lửa kim chỉ mô phỏng tác động của ngọn lửa. Kết hợp với các kịch bản ứng dụng bao gồm bốn ngành công nghiệp chính: kỹ thuật điện, thiết bị gia dụng, năng lượng mới và vật liệu, bài báo này so sánh phạm vi ứng dụng giữa thiết bị kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng và phương pháp kiểm tra ngọn lửa kim. Bài báo chứng minh độ tin cậy của dữ liệu. RSY-LT Trong việc lựa chọn vật liệu, thiết kế an toàn cháy nổ sản phẩm và chứng nhận tuân thủ quốc tế, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo về lựa chọn thiết bị cho các phòng thí nghiệm và nhà sản xuất để xây dựng một hệ thống thử nghiệm chất chống cháy hoàn chỉnh. 

Giới thiệu

Các đám cháy điện có thể được chia thành hai loại: cháy do ngọn lửa và cháy do dẫn nhiệt độ cao không có ngọn lửa. Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim sử dụng ngọn lửa kim butan tiêu chuẩn để mô phỏng các ngọn lửa nhỏ hở do đoản mạch và đốt cháy mẫu vật. Phương pháp này chỉ có thể đánh giá khả năng chịu tác động tức thời của ngọn lửa của vật liệu, và không thể khắc phục rủi ro cháy do quá tải lâu dài và dẫn nhiệt liên tục của cuộn dây động cơ và điện trở công suất. Bên trong các thiết bị điện hạ thế, ắc quy và thiết bị sưởi ấm gia dụng, sự sinh nhiệt liên tục của cuộn dây điện trở và sự truyền nhiệt chậm vào các bộ phận cách điện thường là nguyên nhân gây cháy. Phương pháp thử nghiệm tương ứng là thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng, phương pháp này yêu cầu một thiết bị thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng chuyên dụng để thực hiện các thử nghiệm tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn hiện hành IEC TS 60695-2-20:2024 quy định đầy đủ các quy trình thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng (HWI), đặt ra các ràng buộc bắt buộc đối với vật liệu dây nóng, công suất gia nhiệt, lực căng cuộn dây, thời gian thử nghiệm và kích thước mẫu thử. Các thiết bị dây nóng đơn giản truyền thống dựa vào việc cuộn dây thủ công và điều khiển nhiệt độ thủ công. Sự dao động về lực căng và công suất gia nhiệt dẫn đến dữ liệu thử nghiệm HWI và HWI rất không chính xác, và không thể cấp báo cáo chứng nhận đạt tiêu chuẩn. Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim tuân theo GB/T 5169.5 và IEC 60695-11-5. Hai phương pháp thử nghiệm này khác nhau hoàn toàn về hình thức nguồn nhiệt, logic thử nghiệm và các chỉ số đánh giá. Các doanh nghiệp thực hiện thử nghiệm chất chống cháy cần trang bị cả thiết bị thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng và thiết bị thử nghiệm ngọn lửa kim để bao quát tất cả các kịch bản rủi ro cháy mô phỏng.

LISUN phát triển RSY-LT Máy kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng. Máy tích hợp hệ thống gia nhiệt bằng dây nóng, cơ cấu cuộn dây có điện áp không đổi và mô-đun giám sát quá trình cháy tự động. Quá trình vận hành tự động hoàn toàn loại bỏ các lỗi do thao tác thủ công. Thiết bị có thể tái tạo chính xác các điều kiện làm việc của dây nóng được quy định trong tiêu chuẩn và đo ổn định hai chỉ số cốt lõi: HWIT và HWFI. Nó tạo thành một hệ thống thử nghiệm bổ sung cùng với phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim, đáp ứng nhu cầu thử nghiệm đối với tất cả các loại vật liệu rắn dễ cháy từ các viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm bên thứ ba và các nhà sản xuất.

RSY-LT Kiểm tra đánh lửa dây nóng

Hệ thống tiêu chuẩn thử nghiệm và sự khác biệt về kịch bản so với phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim.

Các tiêu chuẩn có thẩm quyền trong nước và quốc tế được điều chỉnh phù hợp với RSY-LT Thiết bị đánh lửa dây nóng
Cấu trúc phần cứng và chương trình điều khiển của RSY-LT Tuân thủ đầy đủ các thông số kỹ thuật về đánh lửa bằng dây nóng, bao gồm các yêu cầu an toàn trong nhiều lĩnh vực như chuyển đổi tần số điện áp thấp, năng lượng mới và vật liệu polymer. Danh sách các tiêu chuẩn áp dụng được thể hiện trong Bảng 1.

Từ sự so sánh, có thể thấy rằng phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim chỉ bao gồm các rủi ro cháy do ngọn lửa hở và không thể đánh giá các nguy hiểm tiềm ẩn của sự bắt lửa do dẫn nhiệt không có ngọn lửa trong thời gian dài. Việc đánh giá an toàn cháy nổ toàn diện của sản phẩm phải được bổ sung bằng các thử nghiệm bắt lửa bằng dây nóng sử dụng Máy thử bắt lửa bằng dây nóng (Hot Wire Ignition Tester).

Các thông số phần cứng cốt lõi được tiêu chuẩn hóa của RSY-LT Thiết bị đánh lửa dây nóng

Tất cả các cuộc họp của RSY-LT Đáp ứng nghiêm ngặt các chỉ tiêu bắt buộc được quy định trong tiêu chuẩn IEC TS 60695-20. Tất cả các thông số đều có thể được điều khiển và hiệu chuẩn để tránh sai lệch về điện áp, công suất và thời gian do thao tác thủ công gây ra. Các thông số kỹ thuật cốt lõi như sau:

• Bộ dây nóng: Dây hợp kim Ni80/Cr20 đường kính 0.5 mm, tổng chiều dài 250±5 mm, điện trở nhiệt 5.28 Ω/m, công suất gia nhiệt ổn định 0.26 W/mm ±4%. Tích hợp chương trình ủ sơ bộ tự động; thời gian ủ tiêu chuẩn kéo dài 8~12 giây để loại bỏ biến dạng dây nóng và đảm bảo sinh nhiệt đồng đều trong mỗi lần thử nghiệm.

• Hệ thống quấn dây và tạo áp suất: cơ cấu điện trở không đổi với lực căng quấn ổn định 5.4±0.05 N, khoảng cách giữa các vòng dây là 6.3±0.2 mm cho 5 vòng, hoàn toàn tuân thủ kích thước quấn dây tiêu chuẩn. Nó loại bỏ sai lệch dẫn nhiệt do độ siết không đồng đều của việc quấn dây thủ công, đây là cấu trúc cốt lõi độc đáo không cần thiết trong phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim.

• Định thời và giám sát quá trình đốt cháy: Định thời tự động hoàn toàn bằng PLC; thời gian thử nghiệm có thể được thiết lập tự do trong khoảng 1~999.9 giây với thời gian tiêu chuẩn mặc định là 120 giây. Được trang bị mô-đun thu hình ngọn lửa quang học để tự động ghi lại thời điểm bắt lửa và thời gian đốt cháy liên tục. Dữ liệu được lưu trữ trên màn hình cảm ứng theo thời gian thực mà không cần ghi chép thủ công, giảm đáng kể sai số do độ trễ quan sát so với thao tác thủ công được áp dụng trong phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim.

• Mẫu thử và buồng thử: tương thích với ba loại mẫu thử tiêu chuẩn kích thước 125×13 mm với độ dày 0.75 mm, 1.5 mm và 3 mm. Buồng đốt kín có thể tích ≥0.5 m³ để cách ly sự nhiễu loạn luồng khí và ổn định môi trường quan sát ngọn lửa. Nó có thiết kế buồng kín tương tự như các thiết bị kiểm tra ngọn lửa kim, nhưng được trang bị dụng cụ quấn dây bên trong độc quyền.

• Hệ điều hành: Màn hình cảm ứng LCD lớn tự phát triển kết hợp với điều khiển từ xa không dây cho phép vận hành kép. Người vận hành có thể khởi động và dừng thử nghiệm từ xa trong quá trình thử nghiệm ở nhiệt độ cao để tránh nguy cơ bị bỏng. Thân máy sử dụng kết cấu thép phủ chịu nhiệt cao, không bị ăn mòn và biến dạng sau thời gian dài thử nghiệm ở nhiệt độ cao.

Những lợi thế thông minh của RSY-LT Thiết bị đánh lửa dây nóng

Hệ thống điều khiển công suất dây nóng khép kín đảm bảo dữ liệu HWIT và HWFI ổn định.
Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim chỉ yêu cầu hình dạng ngọn lửa ổn định, trong khi phương pháp thử nghiệm dây nóng có dung sai công suất gia nhiệt cực thấp. Sự dao động công suất sẽ trực tiếp làm thay đổi nhiệt độ đánh lửa tới hạn. Được trang bị mô-đun điều chỉnh công suất vòng kín, RSY-LT Phần mềm bù trừ sự thay đổi nhiệt độ dây nóng do dao động điện áp gây ra trong thời gian thực. Có thể thực hiện hiệu chuẩn ủ dây nóng chỉ với một cú nhấp chuột trước mỗi lần thử nghiệm, và các đường cong công suất được tự động lưu trữ. Dữ liệu thử nghiệm có thể được sử dụng trực tiếp cho các báo cáo chứng nhận UL và IEC mà không cần thử nghiệm lại nhiều lần.

Hệ thống quấn dây điện áp không đổi loại bỏ các lỗi hệ thống phát sinh từ việc quấn dây thủ công.
Thử nghiệm ngọn lửa kim không yêu cầu quấn mẫu, do đó việc kiểm soát lực căng là không cần thiết. Tuy nhiên, thử nghiệm đánh lửa bằng dây nóng yêu cầu tiếp xúc chặt chẽ giữa dây nóng và mẫu. Sai lệch về lực căng trong quá trình quấn thủ công dẫn đến các vùng dẫn nhiệt không đồng đều. Cơ chế quấn điện của RSY-LT Thiết bị tự động hoàn thành 5 vòng quấn của cuộn dây tiêu chuẩn với lực căng được giữ ở mức 5.4 N trong suốt quá trình, đồng nhất diện tích tiếp xúc nhiệt của mỗi nhóm mẫu. Độ biến động của dữ liệu thử nghiệm song song thấp hơn nhiều so với thiết bị thủ công đơn giản.

Hệ thống giám sát tự động tích hợp phối hợp với phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim để tạo thành vòng thử nghiệm khép kín hoàn chỉnh.
Sau khi các doanh nghiệp trang bị cả thiết bị kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng và thiết bị kiểm tra ngọn lửa kim để kiểm tra chất lượng, cả hai thiết bị đều hỗ trợ xuất dữ liệu tự động để thực hiện thử nghiệm đồng thời cho hai loại kịch bản cháy. Thứ nhất, RSY-LT Phương pháp này được sử dụng để xác định cấp độ bắt lửa nhiệt dài hạn (HWFI) của vật liệu, sau đó phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim được áp dụng để kiểm tra khả năng chống cháy tức thời của vật liệu. Dữ liệu hai chiều hỗ trợ phân loại khả năng chống cháy của sản phẩm, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chứng nhận vật liệu composite được quy định trong các tiêu chuẩn GB, IEC và UL.

Ứng dụng công nghiệp của RSY-LT Thiết bị đánh lửa dây nóng

Ngành công nghiệp điện hạ thế
Giấy cách điện cho cuộn dây động cơ, vỏ PA66 của rơle và vách ngăn cầu dao cần phải trải qua thử nghiệm dây nóng HWI để mô phỏng hiện tượng quá nhiệt lâu dài của cuộn dây. Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim chỉ được áp dụng cho các thử nghiệm ngọn lửa hở do hồ quang điện trên vỏ tiếp điểm gây ra. Việc kết hợp sử dụng cả hai phương pháp thử nghiệm có thể đánh giá đầy đủ nguy cơ cháy kép của các thiết bị điện hạ thế và giúp sản phẩm đạt chứng nhận an toàn GB/T 14048.1.

Ngành thiết bị gia dụng
Lớp phủ Teflon trên lớp lót gia nhiệt của nồi cơm điện và vỏ ABS của bảng điều khiển máy điều hòa không khí thường xuyên tiếp xúc với các bộ phận gia nhiệt trong thời gian dài. RSY-LT Phương pháp này được sử dụng để đo HWIT nhằm đánh giá xem sự phân hủy và bắt lửa có xảy ra ở nhiệt độ cao hay không. Các bảng điều khiển công tắc còn được kiểm tra thêm bằng phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chống cháy của tiêu chuẩn an toàn thiết bị gia dụng GB 4706.

Xe năng lượng mới và ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng
Các tấm ngăn bằng sợi thủy tinh PP dùng cho ắc quy điện và các tấm cách điện epoxy của các trạm sạc tiềm ẩn nguy cơ quá nhiệt gây cháy nổ các cell ắc quy và quá nhiệt máy biến áp. Cần phải sử dụng thiết bị kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng để đánh giá đặc tính đánh lửa dưới điều kiện dẫn nhiệt liên tục. Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim chỉ được sử dụng để kiểm tra tia lửa cục bộ trên bề mặt bó dây dẫn. Sự kết hợp của cả hai phương pháp đảm bảo an toàn cháy nổ cho thiết bị lưu trữ năng lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn IEC 61800 và ISO 6722.

Phòng thí nghiệm Nghiên cứu và Phát triển Vật liệu Polyme
Trong quá trình phát triển các vật liệu biến tính chống cháy như PA66, PC gia cường sợi thủy tinh và vật liệu composite cao su, cần tiến hành các thử nghiệm HWFI theo lô để sàng lọc các công thức chất chống cháy. RSY-LT Có thể tự động lưu trữ dữ liệu thử nghiệm của nhiều nhóm theo lô. Kết hợp với phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim để so sánh hiệu suất tự dập tắt của vật liệu khi tiếp xúc với ngọn lửa trần, chu kỳ xác minh trong nghiên cứu và phát triển vật liệu mới có thể được rút ngắn đáng kể.

Kết luận

Phương pháp thử nghiệm ngọn lửa kim chỉ có thể mô phỏng các trường hợp tác động tức thời của ngọn lửa nhỏ và không thể bao quát được nguy cơ cháy tiềm ẩn thường gặp do dẫn nhiệt không có ngọn lửa kéo dài bên trong thiết bị điện. Là thiết bị kiểm tra HWI chuyên dụng, LISUN RSY-LT Thiết bị kiểm tra đánh lửa dây nóng hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu kiểm tra này. Các thông số phần cứng của nó hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn bao gồm IEC TS 60695-2-20, GB/T 14048.1 và UL 746AĐược trang bị dây nóng nichrome tiêu chuẩn, cuộn dây điện trở không đổi cũng như điều khiển nguồn và thời gian hoàn toàn tự động, máy có thể đo chính xác nhiệt độ bắt lửa dây nóng (HWIT) và chỉ số khả năng cháy dây nóng (HWFI) của vật liệu, với độ lặp lại cao và tính hợp lệ chứng nhận của dữ liệu thử nghiệm.

Trong một hệ thống kiểm tra an toàn cháy nổ sản phẩm hoàn chỉnh, máy kiểm tra đánh lửa bằng dây nóng và phương pháp kiểm tra ngọn lửa kim loại bổ sung cho nhau: máy thứ nhất đánh giá rủi ro bắt lửa do dẫn nhiệt ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, còn phương pháp thứ hai đánh giá rủi ro bắt lửa từ ngọn lửa hồ quang điện tức thời. Việc kết hợp sử dụng hai bộ thiết bị này có thể đáp ứng nhu cầu kiểm tra tuân thủ khả năng chống cháy của tất cả các loại sản phẩm trong ngành thiết bị gia dụng, điện, năng lượng mới và vật liệu. Thiết kế tự động tích hợp của RSY-LT Giảm thiểu lỗi thao tác thủ công và đơn giản hóa quy trình hiệu chuẩn. Nó thích ứng với nhiều kịch bản thử nghiệm khác nhau, bao gồm kiểm tra chất lượng tại các nhà sản xuất vừa và nhỏ, các phòng thí nghiệm chứng nhận bên thứ ba và các viện nghiên cứu vật liệu của trường đại học, đồng thời cung cấp giải pháp thử nghiệm đánh lửa dây nóng tiêu chuẩn hóa và có thể truy xuất nguồn gốc cho việc lựa chọn vật liệu, thiết kế cấu trúc an toàn sản phẩm và chứng nhận tiếp cận thị trường toàn cầu.