Tìm hiểu về ASTM E662: Cách buồng đo mật độ khói NBS đo lượng khói cháy.

Tóm tắt
Tầm nhìn bị hạn chế do khói trong các vụ cháy là nguyên nhân chính gây thương vong. Việc kiểm tra định lượng đặc tính tạo khói của vật liệu cháy là một thủ tục quan trọng để đánh giá an toàn cháy nổ. Là một thiết bị kiểm tra mật độ khói kinh điển, buồng kiểm tra mật độ khói NBS được sử dụng rộng rãi trong các quy trình thử nghiệm của các tiêu chuẩn quốc tế bao gồm ASTM E662 và ISO 5659-2. Buồng kiểm tra mật độ khói | Buồng kiểm tra mật độ khói NBS là một thiết bị kiểm tra mật độ khói chuyên nghiệp tuân thủ ISO 5659-2. Dựa trên nguyên lý suy giảm ánh sáng bên trong một khoang kín, nó mô phỏng sự phân hủy nhiệt và điều kiện cháy của vật liệu thông qua nguồn nhiệt bức xạ hình nón. Kết hợp với hệ thống quang điện tử độ chính xác cao, nó phát hiện và chuyển đổi chính xác các thông số quan trọng như độ truyền khói, mật độ quang học riêng và tốc độ mất khối lượng sau khi vật liệu cháy. Tập trung vào... LISUN Bài báo này mô tả nguyên lý thử nghiệm, cấu tạo hệ thống và quy trình thử nghiệm ASTM E662 của buồng thử mật độ khói NBS, so sánh sự khác biệt giữa ISO 5659-2 và ASTM E662, giới thiệu các thông số kỹ thuật cốt lõi, chế độ thử nghiệm và các kịch bản ứng dụng công nghiệp của thiết bị, đồng thời giải thích các hướng dẫn lựa chọn thiết bị và vận hành thử nghiệm. Bài báo cung cấp tài liệu tham khảo cho nghiên cứu vật liệu chống cháy và thử nghiệm tuân thủ của bên thứ ba trong ngành đường sắt, hàng không vũ trụ, dây cáp, vật liệu xây dựng và các ngành công nghiệp khác.

Giới thiệu

Trong nhiều vụ hỏa hoạn, khói sinh ra từ quá trình đốt cháy không chỉ chứa các thành phần độc hại mà còn nhanh chóng làm giảm tầm nhìn không gian và cản trở việc sơ tán. Việc đánh giá khả năng tạo khói của các vật liệu rắn phi kim loại trong quá trình phân hủy nhiệt hoặc đốt cháy đã trở thành một hạng mục đánh giá thiết yếu để phê duyệt an toàn vật liệu. ASTM E662 là một tiêu chuẩn được chấp nhận rộng rãi ở Bắc Mỹ để đo mật độ quang học cụ thể của khói do vật liệu rắn tạo ra, với buồng đo mật độ khói NBS làm thiết bị thử nghiệm. Có nguồn gốc từ Cục Tiêu chuẩn Quốc gia, phương pháp thử nghiệm này định lượng nồng độ khói theo độ suy giảm chùm tia bên trong một buồng kín để thực hiện đánh giá khách quan hiệu suất tạo khói.

Buồng mật độ khói NBS Có thể mô phỏng các điều kiện cháy có ngọn lửa và phân hủy nhiệt không có ngọn lửa để khôi phục các trạng thái gia nhiệt khác nhau của vật liệu trong các đám cháy thực tế. Buồng thử mật độ khói | Buồng thử mật độ khói NBS là thiết bị thử nghiệm mật độ khói chuyên nghiệp tuân thủ tiêu chuẩn ISO 5659-2. Dựa trên nguyên lý suy giảm ánh sáng bên trong một khoang kín, nó mô phỏng các điều kiện phân hủy nhiệt và cháy của vật liệu thông qua nguồn nhiệt bức xạ hình nón. Kết hợp với hệ thống quang điện quang có độ chính xác cao, nó phát hiện và chuyển đổi chính xác các thông số quan trọng như độ truyền khói, mật độ quang học riêng và tốc độ mất khối lượng sau khi vật liệu cháy. LISUN LS-ISO5659 là phiên bản cơ bản của buồng đo mật độ khói NBS đáp ứng tiêu chuẩn ISO 5659-2. Phiên bản nâng cấp LS-ISO5659-E662 hỗ trợ các yêu cầu của tiêu chuẩn ASTM E662. Một thiết bị duy nhất có thể đáp ứng hai tiêu chuẩn quốc tế chính về mật độ khói cho các mẫu vật liệu rắn phi kim loại như vật liệu dây và cáp, nhựa, vật liệu xây dựng trang trí, linh kiện đường sắt, vật liệu hàng không vũ trụ và các bộ phận cách nhiệt năng lượng mới. Nó hỗ trợ phát triển sản phẩm, kiểm tra chất lượng nhà máy và xác minh tuân thủ của bên thứ ba.

Nguyên lý hoạt động và cấu tạo phần cứng của buồng đo mật độ khói NBS

Nguyên lý phát hiện cốt lõi của buồng đo mật độ khói NBS là phương pháp suy giảm ánh sáng trong khoang kín. Mẫu vật được đặt bên trong buồng thử nghiệm kín. Dưới tác động của nhiệt bức xạ được kiểm soát, mẫu vật trải qua quá trình phân hủy nhiệt hoặc cháy, và khói sinh ra khuếch tán khắp buồng kín. Các hạt khói hấp thụ và tán xạ chùm tia sáng song song đi qua buồng, dẫn đến sự suy giảm tín hiệu quang học. Bộ thu quang điện thu nhận tín hiệu ánh sáng truyền qua khói. Kết hợp với các thông số hình học của khoang, độ truyền dẫn và mật độ quang học riêng được tính toán. Một mô-đun cân có độ chính xác cao ghi lại sự thay đổi trọng lượng trước và sau khi cháy để thu được tốc độ mất khối lượng. Việc thu thập và tính toán dữ liệu tự động giúp giảm thiểu sai số khi đọc thủ công và đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại của thử nghiệm.

LS-ISO5659Buồng đo mật độ khói NBS

Buồng đo mật độ khói NBS hoàn chỉnh bao gồm bộ điều khiển áp suất-nhiệt độ tủ, bộ gia nhiệt bức xạ hình nón, hệ thống đánh lửa và cung cấp khí, cụm lắp đặt và cân mẫu, hệ thống phát hiện quang học, máy đo thông lượng nhiệt và hệ thống điều khiển bằng máy tính. Tủ thép kín có kích thước bên trong 914mm×914mm×610mm với thành trong được phủ PTFE để chống ăn mòn do khói. Buồng được trang bị đĩa lá nhôm chống cháy nổ, cửa sổ quang học trên và dưới, cổng khí và bộ truyền áp suất chênh lệch để duy trì áp suất kín trong quá trình thử nghiệm. Bộ gia nhiệt bức xạ hình nón cung cấp thông lượng nhiệt bức xạ có thể điều chỉnh từ 10kW/㎡ đến 50kW/㎡, và các cặp nhiệt điện loại K theo dõi sự tăng nhiệt độ của hình nón theo thời gian thực. Bộ phận đánh lửa và cung cấp khí sử dụng bộ điều khiển lưu lượng khối MFC để điều chỉnh chính xác lưu lượng propan và không khí và đạt được sự đánh lửa ổn định trong điều kiện có ngọn lửa. Mô-đun cân mẫu đạt độ phân giải 0.01g với lớp bảo vệ cách nhiệt để ghi lại khối lượng mẫu theo thời gian thực và tính toán tỷ lệ mất khối lượng. Hệ thống quang học sử dụng bộ khuếch đại quang điện Hamamatsu với các công tắc lọc đa cấp để đảm bảo độ chính xác đo quang học. Toàn bộ thiết bị được vận hành thông qua phần mềm điều khiển trên máy tính cá nhân. PLC điều khiển chuyển động của bộ truyền động và thu thập tín hiệu, đồng thời tự động hoàn thành việc tính toán dữ liệu, vẽ đồ thị và tạo báo cáo. Bảng dưới đây liệt kê các thông số phần cứng chính của thiết bị. LISUN Buồng đo mật độ khói NBS dòng LS-ISO5659.

Quy trình thử nghiệm buồng đo mật độ khói NBS theo tiêu chuẩn ASTM E662

Thử nghiệm ASTM E662 với buồng mật độ khói NBS bao gồm năm giai đoạn chính: chuẩn bị mẫu, hiệu chuẩn thiết bị, cấu hình điều kiện, thực hiện thử nghiệm và xử lý dữ liệu. Các mẫu được chuẩn bị theo kích thước yêu cầu và được điều kiện hóa theo quy định của tiêu chuẩn. Người vận hành thực hiện hiệu chuẩn điểm 0 quang học, hiệu chuẩn thông lượng nhiệt bức xạ bằng máy đo thông lượng nhiệt, kiểm tra độ kín khí của buồng và kiểm tra trạng thái của nguồn cung cấp khí, mô-đun đánh lửa và cân. ASTM E662 định nghĩa hai điều kiện thử nghiệm: phân hủy nhiệt không có ngọn lửa và đốt cháy có ngọn lửa. Chế độ không có ngọn lửa áp dụng nhiệt bức xạ mà không cần ngọn lửa mồi để mô phỏng sự phát sinh khói từ sự phân hủy nhiệt. Chế độ có ngọn lửa cho phép ngọn lửa mồi propan mô phỏng sự phát thải khói sau khi đánh lửa bằng lửa trần.

Sau khi bắt đầu thử nghiệm, phần mềm của buồng đo mật độ khói NBS liên tục ghi lại độ truyền ánh sáng, trọng lượng mẫu, áp suất và nhiệt độ buồng, tạo ra các đường cong độ truyền theo thời gian và tự động tính toán các đường cong mật độ quang học riêng theo thời gian. Sau khi thử nghiệm kết thúc, phần mềm xuất các chỉ số cốt lõi bao gồm mật độ quang học riêng tối đa, xu hướng tạo khói và tốc độ mất khối lượng. Cần lưu ý rằng ASTM E662 và ISO 5659-2 khác nhau về hướng đặt mẫu, thời gian thử nghiệm và cài đặt thông lượng nhiệt. Người vận hành phải điều chỉnh giá đỡ mẫu, khoảng cách nguồn nhiệt và các thông số chương trình khi chuyển đổi giữa các tiêu chuẩn để tránh sai lệch do điều kiện thử nghiệm khác nhau. Buồng đo mật độ khói NBS lưu trữ tất cả dữ liệu thử nghiệm thô để truy xuất nguồn gốc báo cáo và đáp ứng các yêu cầu quản lý chất lượng đối với các phòng thí nghiệm bên thứ ba.

Hướng dẫn lựa chọn thiết bị và ứng dụng công nghiệp cho buồng đo mật độ khói NBS

Buồng đo mật độ khói NBS được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dây và cáp để đánh giá khả năng tạo khói của vật liệu cách điện và vỏ bọc khi cháy. Đối với các dự án vận tải đường sắt, nó thực hiện đánh giá an toàn cháy nổ đối với các bộ phận nội thất toa xe và các thành phần phi kim loại. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, nó đặc trưng hóa hiệu suất tạo khói của vật liệu phi kim loại trong cabin. Đối với các ứng dụng xây dựng và trang trí, nó kiểm tra mức độ tạo khói của các tấm nhựa, vật liệu cách nhiệt và vải trang trí. Ngành công nghiệp năng lượng mới tiến hành các thử nghiệm mật độ khói trên gioăng cách điện và vật liệu đóng gói composite. Nó cũng phục vụ các viện nghiên cứu và các tổ chức thử nghiệm bên thứ ba trong việc phát triển vật liệu mới và chứng nhận tuân thủ.

Các phòng thí nghiệm mua buồng đo mật độ khói NBS cần làm rõ các tiêu chuẩn mục tiêu. Tiêu chuẩn LS-ISO5659 phù hợp nếu chỉ yêu cầu tiêu chuẩn ISO 5659-2. Tiêu chuẩn nâng cấp LS-ISO5659-E662 được khuyến nghị cho các phòng thí nghiệm cũng cần báo cáo ASTM E662. Người mua cần chú ý đến độ chính xác đo quang học, độ phân giải của mô-đun cân và khả năng hiệu chuẩn thông lượng bức xạ. Các phòng thí nghiệm lập báo cáo kiểm tra chính thức cần lựa chọn các thiết bị có thể truy xuất nguồn gốc đo lường. Trong quá trình vận hành hàng ngày của buồng đo mật độ khói NBS, cần vệ sinh buồng thường xuyên. Cặn khói làm ô nhiễm các thấu kính quang học và thành trong, gây ra hiện tượng trôi lệch độ truyền dẫn. Người vận hành cần kiểm tra tính toàn vẹn của các đĩa chống cháy nổ và độ kín của mạch khí trước khi thử nghiệm. Là một thiết bị chính xác, máy đo thông lượng nhiệt cần được hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo độ chính xác của đầu ra nhiệt bức xạ.

Kết luận

Buồng mật độ khói NBS Đây là một dụng cụ không thể thiếu để đo mật độ khói theo tiêu chuẩn ASTM E662, định lượng khói cháy thông qua nguyên lý suy giảm ánh sáng trong khoang kín. Buồng thử mật độ khói | Buồng thử mật độ khói NBS là thiết bị thử nghiệm mật độ khói chuyên nghiệp tuân thủ tiêu chuẩn ISO 5659-2. Dựa trên nguyên lý suy giảm ánh sáng bên trong khoang kín, nó mô phỏng điều kiện phân hủy nhiệt và cháy của vật liệu thông qua nguồn nhiệt bức xạ hình nón. Kết hợp với hệ thống quang điện tử độ chính xác cao, nó phát hiện và chuyển đổi chính xác các thông số quan trọng như độ truyền khói, mật độ quang học riêng và tỷ lệ mất khối lượng sau khi vật liệu cháy. LISUN Buồng đo mật độ khói NBS dòng LS-ISO5659 được trang bị đầy đủ phần cứng và hỗ trợ cả hai chế độ đốt cháy không tạo ngọn lửa và tạo ngọn lửa. Phiên bản nâng cấp LS-ISO5659-E662 tuân thủ tiêu chuẩn ASTM E662. Trong quá trình thử nghiệm thực tế, người vận hành phải phân biệt được sự khác biệt về điều kiện giữa ASTM E662 và ISO 5659-2, thực hiện hiệu chuẩn thiết bị, bảo trì buồng và cấu hình thông số. Việc phát huy tối đa khả năng đo lường của buồng đo mật độ khói NBS giúp thu được dữ liệu tạo khói đáng tin cậy và cung cấp cơ sở vững chắc cho việc đánh giá an toàn cháy nổ của nhiều vật liệu phi kim loại khác nhau.