Материалы RusCable.Ru

Ненормативная ситуация. Беззаконие в области электронагревательного оборудования

30.08.2022 13:11
Просмотров: 9942
КАБЕЛЬНЫЙ БИЗНЕС
RUSCABLE.RU
RusCable ПЛЮС

Системы электрического нагрева – неотъемлемая составляющая многих технологических процессов на предприятиях химической промышленности, кабельной отрасли и т.д. Нередко именно от этих систем в основном зависит пожарная безопасность зданий и помещений, где они эксплуатируются. Степень опасности можно определить с помощью величины риска возгорания с дальнейшим сопоставлением полученного значения с допустимой вероятностью возникновения пожара.

По сравнению с нагревателями всех прочих типов электронагреватели обладают более широким диапазоном регулировки плотности потока тепловой энергии в объеме нагреваемого вещества, способны эффективно работать в вакууме, а системы на их основе легко поддаются автоматизации. По информации RusCable.Ru, в промышленности наиболее распространены трубчатые электрические нагревательные элементы – ТЭНы, функционально схожие с теми, которые применяются в быту, но значительно более мощные, пожароопасные и поэтому требующие квалифицированного обслуживания при эксплуатации. Не менее важную роль играет правильный выбор и монтаж кабелей электропитания, а также корректная настройка систем управления нагревом.

Нормативов нет

Представители промышленности постоянно жалуются на то, что в России действует слишком много норм, правил и ограничений, регламентирующих буквально каждый шаг в рамках нелегких рабочих будней производственных предприятий. Тем удивительнее было по итогам проведенного RusCable.Ru исследования обнаружить практически полное отсутствие нормативов в области пожарной безопасности электронагревателей, используемых в технологических процессах. Существующие требования относятся в основном только к бытовым нагревательным приборам и демонстрируют низкую эффективность – судя по статистике, согласно которой применяемые в быту нагреватели каждый год стабильно удерживают 3-е место в качестве причины возникновения пожара и 2-е место – по числу погибших в этих пожарах людей.

Среди российских стандартов противопожарные требования к конструкционным и изоляционным материалам изготовления нагревателей содержит только ГОСТ Р 53319–2009 «Электронагревательные приборы для бытового применения. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний». В нем действительно приведены способы испытаний на воспламеняемость от источника зажигания (нагретая проволока, неплотный электрический контакт и т.д.) и прочие параметры, имеющий отношение к пожарной безопасности. Тем не менее, даже из названия данного ГОСТ видно, что речь идет о бытовых приборах, а в разделе «Область применения» напрямую указано: стандарт не распространяется на нагреватели промышленного назначения. Сюда же добавим, что в настоящее время правовой статус этого документа, мягко говоря, непонятен. Некоторые источники маркируют его как утративший силу, другие в поле «Статус» пишут «не определен» или оставляют его пустым. В итоге ориентироваться на ГОСТ Р 53319–2009 в вопросах промышленных электронагревателей бессмысленно.

Применяемые в составе электронагревательных установок на предприятиях промышленности ТЭНы чаще всего изготовлены по ГОСТ 13268–88 (СТ СЭВ 171-87) «Электронагреватели трубчатые». Документ регламентирует требования к основным параметрам и размерам, конструкции, материалам и т.д., но о пожарной безопасности в нем нет ни слова.

Другая проблема – импортные электронагреватели, поставляемые в комплекте с технологическим оборудованием. Типичным примером можно считать высокотемпературные технические фены, используемые при производстве термоусаживаемых электротехнических муфт для кабельных изделий. Многих вводит в заблуждение тот факт, что требования пожарной безопасности, которые необходимо учитывать на этапах монтажа и ввода оборудования в эксплуатацию, прописаны в паспорте устройства и/или в других сопроводительных документах. Это необходимый, но безусловно недостаточный минимум информации. В основном пожарный риск начинает проявляться не сразу, а позже, по мере износа и старения самой техники, электрических контактов и т.д. Указанные нюансы следует учитывать при конструировании установок с электронагревателями, анализируя статистическую и справочную информацию о вероятности их выхода в аварийные режимы работы, а также об интенсивности отказов электрической, тепловой и прочей защиты. Эти данные позволяют рассчитать вероятность пожара с использованием методики, приводимой в ГОСТ 12.1.004–91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования».

Причины пожароопасных ситуаций

Причиной пожара в установках с электронагревателем обычно становится проплавление, т.е. пробой изоляции между резистивным элементом и заземленной защитой нагревательного элемента. В результате возникает короткое замыкание с выбросом раскаленных частиц металлов, воспламеняющих находящиеся поблизости горючие материалы. Электрическая защита в данном случае бесполезна, так как сопротивление изоляции нагревательного элемента в зоне пробоя остается высоким, следовательно, ни автоматический выключатель, ни плавкая вставка не «видят» проблемы. Ее может решить лишь наличие в цепи защитного устройства дифференциального тока. Кроме того, чтобы повысить эффективность технологического процесса и обеспечить пожарную безопасность, электронагреватели часто помещают в оболочку из негорючего материала.

К слову, короткое замыкание фазного провода на заземленный корпус или на нулевой рабочий проводник способно привести к возгоранию не только электропроводки: риску возгорания подвержены также элементы оборудования в шкафу управления и даже во вводном щитке электросети здания.

Особо опасны электронагреватели с масляным заполнением. Если по той или иной из множества возможных причин слой масла, отводящий тепло от ТЭНа, становится меньше, то его температура резко возрастает, пары воспламеняются, происходит разрыв корпуса, иногда сопровождаемый взрывом, и возникает пожар.

Аварийные режимы в электронагревателях с последующим возгоранием нередко возникают при перегрузке или значительном возрастании напряжения в сети электропитания. Увеличившаяся плотность тока провоцирует перегрев проводников и возгорание изоляции не только кабелей, но и других элементов цепи, подверженных сверхтокам. Для предотвращения подобных ситуаций обычно применяют автоматические выключатели с тепловой защитой.

Высокую пожарную опасность представляют места соединения проводов электропитания с нагревательными элементами и аппаратурой управления нагревом. Неплотный электрический контакт приводит к увеличению переходного сопротивления, росту количества выделяемой теплоты и неконтролируемому повышению температуры изоляционного материала вплоть до воспламенения. Единственный способ предотвратить такой исход – применение специальных соединителей из негорючих материалов либо стойких к нагреву в соответствии с ГОСТ IEC 60695-2-13–2012 «Испытания на пожарную опасность. Часть 2-13. Методы испытаний накаленной/нагретой проволокой. Метод определения температуры зажигания материалов накаленной проволокой (ТЗНК)».

Переход оборудования в аварийные режимы работы с точки зрения пожароопасности носит случайный характер. Частота подобных событий в значительной степени зависит от надежности самих устройств и соблюдения требований к их монтажу и эксплуатации.

Оценка пожарного риска

Чтобы спрогнозировать вероятность возникновения пожара, сначала следует определить наличие вышеперечисленных обстоятельств и факторов, способных привести к возгоранию. Следующий этап – изучение электрической схемы подключения нагревателя, куда могут входить кабели питания, коммутационная аппаратура, устройства защиты на вводном либо распределительном щитке и в составе системы управления нагревом.

Как нетрудно догадаться, вероятность возгорания в оборудовании зависит от вероятности возникновения некоего аварийного режима его работы, провоцирующего воспламенение при отсутствии либо несрабатывании соответствующей защиты (электрической или тепловой). Вероятность возникновения аварийного режима определяется как произведение P1P2P3P4. В данном случае P1 – вероятность пробоя изоляции между фазой и рабочим нулем либо защитным проводником либо заземленными частями электронагревателя; P2 – вероятность отказа защитного устройства дифференциального тока; P3 – вероятность несрабатывания автоматического выключателя аппаратуры управления; P4 – вероятность сбоя в работе защиты от короткого замыкания, установленной на вводе электрической сети здания.

  • Показатель P1 определяет влияние качества изоляционных материалов и соблюдения технологии производства кабелей на вероятность возникновения пожара. Одна из основных характеристик изоляции – ее электрическая прочность. Изолирующее покрытие может разрушаться при работе электроустановки в результате нагревания токами нагрузки и аварийного режима, из-за негативных воздействий температуры внешней среды, а также нестабильности параметров электросети. К примеру, срок службы изоляции на органической основе сокращается в 2 раза при увеличении температуры эксплуатации на каждые 8°С.
  • Показатель P2 отображает степень надежности защитного устройства дифференциального тока. Данный параметр определяется на основе статистики, накопленной изготовителем или эксплуатирующей организацией, либо по заслуживающей доверия информации от испытательных лабораторий. Если такого защитного устройство в цепи питания электронагревателя нет, то P2=1.
  • Показатель P3 характеризует надежность срабатывания защиты от сверхтока. Оценивается по интенсивности отказов по аналогии с показателем P2.
  • Показатель P4 позволяет учесть, как защита на вводе в здание может повлиять на возникновение того или иного аварийного (с точки зрения пожароопасности) режима работы оборудования. Задача этого элемента цепи питания – сработать при отказе автоматического выключателя в шкафу управления электронагревателем. Величина P4 определяется аналогично P2 и P3.

Допустимая вероятность пожара от электронагревателя, согласно ГОСТ 12.1.004–91, составляет 10–6, т.е. 0,000001 на единицу оборудования в год. Если расчетная величина данного параметра на объекте в целом либо у конкретного устройства в частности превышает это значение, то принимаются адекватные меры. Они могут заключаться в замене или модернизации техники за счет дополнительных средств защиты – активной (автоматические выключатели и т.п.) или пассивной (применение кожухов, барьеров, оболочек из негорючих материалов).

Противопожарные мероприятия

Существуют следующие практические рекомендации по снижению вероятности аварийных пожароопасных режимов работы оборудования с электронагревателями.

  • Значение показателя P1 уменьшается за счет применения кабелей и проводов в негорючем исполнении согласно ГОСТ 31565—2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Для усиления их защиты можно использовать металлические или полимерные (не распространяющие горение) погонажные электромонтажные изделия.
  • Показатель P2 характеризует появление и развитие пожароопасного режима при отказе защитного устройства дифференциального тока. Вероятность пожара повышается с возрастанием тока утечки вплоть до уровня сверхтока, при котором срабатывает автоматический выключатель в шкафу управления. Если этого не произойдет, значение сверхтока окажется в пожароопасном диапазоне: в результате перегрева проводников возникнут короткие замыкания на линии между вводным щитком и нагревательным элементом. В ПУЭ содержится рекомендация по применению защитного устройства дифференциального тока на 300 мА на вводном щитке для защиты электрооборудования от пожара. Тем не менее, необходимо обеспечить селективность срабатывания защиты.
  • Показатели P3 и P4 определяются надежностью срабатывания автоматических выключателей соответственно в шкафу управления и во вводном щитке. Эти устройства должны обладать селективностью и характеризоваться минимальной интенсивностью отказов.

Предложенный подход к оценке пожарного риска, связанного с использованием электронагревателей в технологическом процессе, позволяет проверить соответствие оборудования допустимому уровню вероятности возникновения пожара. Также можно определить наиболее пожароопасные устройства и их элементы, способные стать электрическим источником зажигания. Вероятностная оценка способствует разработке и внедрению необходимых противопожарных решений по модернизации электрической схемы и выбору ее элементов в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» (ТР ТС 004/2011) по эффективной защите от возгорания электронагревательного оборудования в рамках технологического процесса.

Вы видите часть этого материала

После регистрации вы сможете оформить подписку в личном кабинете и получить полный доступ к этому и другим закрытым материалам
Войти или зарегистрироваться
Месяц

2500 ₽

81 ₽ в день
Подписаться
Год

11 998 ₽

33 ₽ в день
Подписаться