НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ ВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ДИМУ, ЩО УТВОРЮЄТЬСЯ ПІД ЧАС ЗГОРЯННЯ КАБЕЛІВ У ПЕВНИХ УМОВАХ Частина 1. Випробовувальне устатковання IЕС 61034-1:1997 ДСТУ 4367-1:2004 ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ 2005 ПЕРЕДМОВА 1 РОЗРОБЛЕНО: Академія цивільного захисту України, ТОВ фірма «Промінвест Пластик» РОЗРОБНИКИ: О. Кулаков, канд. техн. наук (керівник розробки); І. Іванов, канд. техн. наук; О. Волошин; І. Довженко; В. Олійник, канд, техн. наук; І, Солодовніков 2 ПРИЙНЯТО ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 11 січня 2005 р. № 10 з 2005-09-01 3 Національний стандарт відповідає IЕС 61034-1:1997 Measurement of smoke density of cables burning under defined conditions - Part 1: Test apparatus (Вимірювання густини диму, що утворюється під час згоряння кабелів у певних умовах. Частина 1. Випробовувальне устатковання), окрім підрозділів 5.3 та 5.4 Ступінь відповідності - модифікований (MOD) Переклад з англійської (en) 4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП Цей стандарт є переклад ІЕС 61034-1:1997 Measurement of smoke density of cables burning under defined conditions - Part 1: Test apparatus (Вимірювання густини диму, що утворюється під час згоряння кабелів у певних умовах. Частина 1. Випробовувальне устатковання) з окремими технічними змінами. Технічні комітети, відповідальні за цей стандарт» - ТК 25 «Пожежна безпека та протипожежна техніка», ТК 131 «Електроізоляційна та кабельна техніка». Стандарт містить вимоги, які відповідають чинному законодавству. До стандарту внесено окремі технічні зміни, зумовлені правовими вимогами і конкретними потребами промисловості України. Технічні відхили і додаткову інформацію було долучено безпосередньо до пунктів, яких вони стосуються, та позначено рамкою і заголовком «Національний відхил» або «Національне пояснення». Повний перелік змін разом з обгрунтуванням наведено у додатку НА. У стандарті є посилання на ІЕС 60695-4:1993 Fire hazard testing - Part 4: Terminology concerning fire tests (Випробовування на пожежну небезпеку Частина 4. Термінологія з випробовувань на пожежну небезпеку), який не прийнятий як національний. До стандарту внесено такі редакційні зміни: - структурні елементи: «Обкладинку», «Передмову», «Терміни та визначення понять» та «Бібліографічні дані» - оформлено згідно з вимогами національної стандартизації України. Зі стандарту вилучено структурний елемент міжнародного стандарту «Foreword (Передмову)»;
- терміни, що стосуються випробовувань на пожежну небезпеку та контролювання якості продукції, надано відповідно до ДСТУ 3855-99 Пожежна безпека. Визначення пожежної небезпеки матеріалів та конструкцій. Терміни та визначення та ДСТУ 3021-95 Випробування і контроль якості продукції. Терміни та визначення; - слова «ця частина ІЕС 61034» та «цей міжнародний стандарт» замінено на «цей стандарт»: - змінено познаки одиниць фізичних величин «m» на «м», «mm» на «мм», «сm» на «см», «W» на «Вт», «V» на «В», «Іm» на «лм», «І» на «л», « Ω» на «Ом», «min» на «хв», «nm» на «нм»; - у 5.4, розділі 8 і його назві та 10.2 вжито «кондиціювання випробовувальної камери» (blank test) згідно з усталеним слововживанням; - у 10.1, 10.5 та додатку А вжито термін «оптична густина диму» (absorbance or optical density) згідно з вимогами 5.4 та особливостями національної термінології; - у розділах 9, 10 та їх назвах вжито «атестація» (qualification) і «атестаційне випробовування» (qualification burning test) відповідно до змісту розділів 9 і 10 та прийнятої національної термінології з контролювання якості продукції; - у назві підрозділу 10.3 вжито «джерела полум'я» (qualification fire sources) відповідно до прийнятої національної термінології з випробовувань на пожежну небезпеку; - у виносці додатка А вилучено «ІЕС (Міжнародна електротехнічна комісія)». Копії документів, на які є посилання у цьому стандарті, можна отримати в Головному фонді нормативних документів ДП «УкрНДНЦ». ВСТУП Визначання густини диму є важливим аспектом оцінювання характеристик електричних кабелів, що піддаються впливу вогню, оскільки це має відношення до евакуювання людей та доступності для персоналу, що виконує рятівні роботи. ІЕС 61034 опубліковано в двох частинах. У першій його частині надано опис випробовувального устатковання, що розміщене у випробовувальній камері, яка має форму куба об'ємом 27 м3. У додатку А викладено різні настанови до випробовувального устатковання, які необхідно враховувати під час проектування випробовувальної камери. У другій частині надано метод випробовування та рекомендовані вимоги до рівня світлового потоку, що проходить крізь дим. ДСТУ 4367-1:2004 НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ ВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ДИМУ, ЩО УТВОРЮЄТЬСЯ ПІД ЧАС ЗГОРЯННЯ КАБЕЛІВ У ПЕВНИХ УМОВАХ Частина 1. Випробовувальне устатковання ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДЫМА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ ПРИ СГОРАНИИ КАБЕЛЕЙ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ Часть 1. Испытательное оборудование MEASUREMENT OF SMOKE DENSITY OF CABLES BURNING UNDER DEFINED CONDITIONS Part 1. Test apparatus Чинний від 2005-09-01 1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ
У цьому стандарті надано докладний опис випробовувального устатковання, призначеного для вимірювання світлового потоку, який проходить крізь дим, що виділяється під час згоряння у певних умовах електричних або оптичних кабелів, зокрема, під час горіння декількох кабелів, розміщених у горизонтальному положенні. Світловий потік (/t), отриманий під час їх випробовування за умов наявності полум'я або тління, може бути використаний як для порівняльної характеристики різних кабелів, так і для підтвердження їх відповідності встановленим вимогам. Примітка. У цьому стандарті під терміном «електричний кабель» розуміють усі кабелі з ізольованими металевими жилами, які використовують для передавання енергії або сигналів. 2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ Нижченаведений нормативний документ, на який є посилання, містить положення, що дійсні для цього стандарту На момент його опублікування, вказане видання було чинне. Будь-який нормативний документ може бути переглянутий тому учасникам угод, базованих на цьому стандарті, необхідно визначати можливість застосування найновішого видання нижченаведеного нормативного документа. Члени ІЕС і ISO впорядковують каталоги чинних нормативних документів. ІЕС 60695-4:1993 Fire hazard testing - Part 4: Terminology concerning fire tests НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ ІЕС 60695-4:1993 Випробовування на пожежну небезпеку. Частина 4. Термінологія з випробовувань на пожежну небезпеку. 3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ У цьому стандарті використано терміни, визначення яких надано у ІЕС 60695-4. 4 ОПИС ВИПРОБОВУВАЛЬНОЇ КАМЕРИ До складу випробовувального устатковання входить камера, яка має форму куба, з внутрішніми розмірами 3000 мм ± 30 мм, виготовлена з належних матеріалів, закріплених на каркасі зі сталевих кутових елементів. Одна із стін камери повинна бути оснащена дверима із заскленим оглядовим вікном. Інші дві протилежні стінки камери повинні мати прозорі герметичні вікна (розміром не менше ніж 100 мм х 100 мм), крізь які в горизонтальному напрямку може проходити світловий промінь, що створюється фотометричною системою. Відстань між підлогою i центром цих вікон повинна становити 2150 мм ± 100 мм (див. рисунок 1). Для підтримування в камері атмосферного тиску, пропускання кабелів і т. ін., її стінки повинні мати отвори на рівні підлоги. Під час випробовування загальна площа відкритих отворів повинна становити 50 см2 ± 10 см2 Температура навколишнього середовища ззовні камери має становити 20 °С ± 10 °С, а сама камера не повинна зазнавати впливу прямих сонячних променів, а також інших кліматичних чинників. Примітка. Камера має бути оснащена димоходом із засувкою для видаляння диму після випробовування. Під час випробовування засувка повинна бути закрита. Димохід може бути оснащений вентилятором для підвищування швидкості видалення диму. Для прискорювання цього процесу рекомендовано також тримати відчиненими двері камери. 5 ФОТОМЕТРИЧНА СИСТЕМА 5.1 Фотометричну систему надано на рисунку 2. Джерело та приймач світла повинні бути встановлені ззовні камери по центру двох вікон, якими оснащені протилежні стінки, не торкаючись до них. Світловий промінь потрібно пропускати крізь скляні вікна бокових стінок камери. 5.2 Джерело світла створюється галогенною лампою з вольфрамовою ниткою розжарювання та прозорою кварцевою колбою, яка повинна мати такі технічні характеристики:
номінальна потужність 100 Вт, номінальна напруга 12 В (постійний струм), номінальний світловий потік від 2000 лм до 3000 лм, номінальна колірна температура від 2800 К до 3200 К. Лампу потрібно поєднувати до джерела живлення напругою 12,0 В ± 0,1 В (середнє значення). Під час випробовування напругу потрібно підтримувати в межах ± 0,01 В (див. додаткові вказівки, які надано у А.2с). Лампу потрібно встановлювати в рефлекторі, а світловий промінь, відрегульований системою лінз, повинен створювати на внутрішній поверхні протилежної стінки рівномірно освітлену пляму крутої форми діаметром 1,5 м ± 0,1 м. 5.3 Приймальний фотоелемент селенового або кремнієвого типу повинен мати спектральну чутливість, що відповідає стандартному фотооптичному спостерігачеві (еквівалентному людському оку) Міжнародної комісії з освітленості (СІЕ). Фотоелемент повинен бути закріплений на одному кінці трубки довжиною 150 мм ± 10 мм, на іншому кінці якої закріплюють скло для захисту його від пилу. Для запобігання втрат, пов'язаних з відбитком світла, внутрішня поверхня трубки повинна бути чорна та матова. Фотоелемент повинен бути з'єднаний з реєстраційним потенціометром для формування лінійно пропорційного вихідного сигналу. Фотоелемент повинен бути навантажений опором для забезпечування лінійності в робочому діапазоні, а вхідний опір потенціометра повинен не менше ніж в 104 рази перевищувати опір навантаги фотоелемента, значення якого має бути не більше ніж 100 Ом. Національний відхил. Долучити до тексту примітку. Примітка. Якщо наявний приймальний фотоелемент не відповідає стандартному фотооптичному спостерігачеві, дозволено його застосовувати разом з оптичними фільтрами, характеристики яких дають змогу скоригувати спектральну чутливість фотоелемента відповідно до тієї, що відповідає стандартному фотооптичному спостерігачеві. 5.4 Фотометрична система повинна бути налагоджена перед кондиціюванням випробовувальної камери. Після досягнення стабільної роботи системи потенціометр повинен бути відрегульований так, щоб його нульовому і максимальному значенням відповідали відповідно 0 (відсутність світла) та 100 % пропускання світла. Примітка. Періодично, наприклад на початку серії випробовувань, слід перевіряти роботу фотоелемента за допомогою розташовування на траєкторії світлового променя стандартних фільтрів нейтральної щільності. Ці фільтри повинні повністю закривати вхідний отвір приймального фотоелемента, а значення поглинання світла (або оптичної густини), що виміряне ним, перебувало в межах ± 5 % каліброваних значень фільтра. За допомогою фільтрів перевіряють також лінійність чутливості датчика, яка в усьому вимірюваному діапазоні повинна бути пропорційною поглинанню світла. Національний відхил. Замінити перше речення на: Фотометрична система повинна бути налагоджена перед кондиціюванням випробовувальної камери або початком випробовування. 6 СТАНДАРТНЕ ДЖЕРЕЛО ПОЛУМ'Я Для створювання стандартного джерела полум'я використовують 1,00 л ± 0,01 л спирту з таким складом за об'ємом: етанол 90 % ± 1 %; метанол 4 % ± 1 %; вода 6 % ± 1 %.
Якщо спирт містить інші компоненти, то вони не повинні впливати на результати оцінювання димових виділень, що утворюються під час випробовування кабелів. Спирт наливають у піддон з герметичними бортами, виготовлений з оцинкованої або неіржавкої сталі, має форму зрізаної піраміди та такі внутрішні розміри (див. рисунок 3): нижня основа 210 мм х 110 мм; верхня основа 240 мм х 140 мм; висота 80 мм; допуск на всі розміри ± 2 мм; товщина стінок 1,0 мм ± 0,1 мм. Піддон потрібно розміщувати на відстані 100 мм ± 10 мм вище підлоги випробовувальної камери для забезпечування циркуляції повітря навколо нього. 7 ЗМІШУВАННЯ ДИМУ Для забезпечування рівномірного розподіляння диму розміщують настільний вентилятор на підлозі камери, як це показано на рисунку 1, вісь валу якого має перебувати на відстані від 200 мм до 300 мм вище підлоги та на відстані 500 мм ± 50 мм від стінки камери. Вентилятор повинен мати розмах крильчатки 300 мм ± 60 мм та забезпечувати продуктивність повітря від 7 м3/хв до 15 м3/хв. Під час випробовування вентилятор подає повітря у горизонтальному напрямку тому джерело полум'я має бути захищене екраном, як це показано на зазначеному рисунку. Примітка. Для змішування диму рекомендовано використовувати вентилятори згідно з ІЕС 60879:1986 Performance and construction of electric circulating fans and regulators (Технічні характеристики і конструкція циркуляційних вентиляторів та їх регуляторів швидкості). 8 КОНДИЦІЮВАННЯ ВИПРОБОВУВАЛЬНОЇ КАМЕРИ 8.1 Мета Кондиціювання випробовувальної камери, якщо це є необхідним, проводять перед початком випробовувань для доведення температури всередині неї до встановлених значень. 8.2 Процедура 8.2.1 Для підігрівання випробовувальної камери спалюють приблизно 1 л спирту, склад якого вказано у розділі 6. 8.2.2 Очищують внутрішній об'єм камери від усіх продуктів горіння за допомогою системи вентилювання. 9 АТЕСТАЦІЯ ВИПРОБОВУВАЛЬНОГО УСТАТКОВАННЯ Для гарантування того, що в сукупності випробовувальна камера та оптична система дають змогу отримувати результати, зіставлені з одержаними в інших камерах під час горіння в однакових умовах одних і тих самих кабелів, випробовувальне устатковання необхідно піддавати атестаційному випробовуванню (див. розділ 10). Випробовувальне устатковання повинно відповідати встановленим вимогам. 10 АТЕСТАЦІЙНЕ ВИПРОБОВУВАННЯ 10.1 Мета Атестаційне випробовування проводять для підтверджування того, що у разі утворювання диму у випробовувальній камері від джерел полум'я на основі спирту/толуолу, описаних у 10.3, будуть отримані стандартні значення оптичної густини диму у межах, встановлених у 10.6. 10.2 Готування камери Після стабілізування напруги очищують вікна фотометричної системи для забезпечування 100 % проходження світла. Безпосередньо перед початком випробовування температура всередині
камери, виміряна біля дверей на висоті від 1,5 м до 2,0 м від підлоги та на відстані не меншій ніж 0,2 м від стін, повинна становити 25 °С ± 5 °С. У разі необхідності треба провести кондиціювання випробовувальної камери для доведення температури всередині неї до встановлених значень. 10.3 Джерела полум'я Суміші толуолу (якісного для аналізування) та спирту (описаного у розділі 6) готують у таких об'ємних пропорціях: a) 4 частки толуолу на 96 часток спирту; b) 10 часток толуолу на 90 часток спирту. Точне вимірювання об'єму виконують за допомогою піпетки та мірної колби. Примітка. Толуол, якісний для аналізування, повинен мати чистоту більшу ніж 99,5 %. Кожну суміш наливають у піддон, опис якого надано у розділі 6. 10.4 Процедура випробовування Треба спалити послідовно 1,00 л ± 0,01 л кожної випробовувальної суміші, склад якої визначено у 10.3, Зареєструвати під час випробовування мінімальне значення світлового потоку /t . 10.5 Обчислювання Розраховують за даними вимірювання оптичну густину диму (Аm):
де І0 - початкове значення світлового потоку. Розраховують стандартне значення оптичної густини диму (А0):
10.6 Вимоги Розраховані значення А0 повинні перебувати у таких межах: 4 % толуолу: від 0,18 до 0,26; 10 % толуолу: від 0,80 до 1,20.
Рисунок 1 - Вид випробовувальної камери зверху
Джерело світла та фотоелемент не повинні торкатись до стінок камери. Діаметр світлової плями на поверхні стінки, протилежній джерелу світла, становить приблизно 1,5 м. Рисунок 2 - Фотометрична система Розміри у міліметрах
Висота: 80 мм Товщина: 1,0 мм ± 0,1 мм Допуск на інші розміри: ± 2 мм
Рисунок 3 - Металевий піддон ДОДАТОК А (довідковий) НАСТАНОВИ А.1 Внутрішнє середовище камери та джерело полум'я a) Раніше вимагали, щоб стінки випробовувальної камери були виготовлені, наприклад, із сталі товщиною 2 мм, що забезпечувало рівномірність теплових втрат. Зараз ця вимога втратила значимість у зв'язку з введенням перевіряння з застосуванням толуолу. b) Необхідно запроваджувати заходи для забезпечування вирівнювання тиску. c) Конденсація, яка має місце за температур менших нижньої границі діапазону робочих значень може стати причиною отримування помилкових результатів. Наприклад проведення випробовування за температури 15 °С є неприйнятним, 18 °С - на грані мінімуму і 20 °С (як встановлено) - надійним мінімумом. d) Піддон, що містить суміш з толуолом, потрібно підвісити над підлогою для забезпечування циркуляції повітря. e) Вода, що міститься в спирті, може суттєво вплинути на значення оптичної густини диму. У зв'язку з цим необхідно брати до уваги, щоб відсотковий вміст води в етанолі відповідав встановленому, а атестаційне випробовування було проведене не пізніше ніж через 2 год після приготування суміші. f) Продуктивність вентилятора повинна бути підтверджена та перевірена відповідними засобами вимірювальної техніки, наприклад анемометром, закріпленим на одному кінці труби довжиною, наприклад 1,0 м, інший кінець якої має діаметр, що дорівнює розмаху крильчатки. А.2 Оптична система a) У зв'язку з тим, що вимірюване значення It залежить від початкового /0, немає сенсу перевіряти потужність джерела світла, оскільки його фактична потужність не впливає на точність результатів випробовування, і тому лампи можуть функціювати до тих пір, поки не вийдуть із ладу. b) Вплив колірної температури та випромінювання ламп на різних довжинах хвиль також є мінімальним, якщо фотоелемент налагоджений на спектральну чутливість людського ока. Втрати на блакитній або збільшення на червоній межах світлового потоку внаслідок звичайного старіння ламп також не є суттєвими, тому що випромінювання на цих довжинах хвиль незначно впливає на величину «зваженого» сигналу, який видає приймальний фотоелемент. c) Вищезазначені ефекти також призводять до незначного впливу початкової напруги постійного струму, яку прикладають до ламп. Так, якщо замість 12,0 В постійного струму подають напругу 12,1 В або 11,9 В, то у першому випадку це призводить до змінювання абсолютного світлового потоку, а в другому - колірної температури. Обидва ці чинники, як вказано вище, не суттєво впливають на результати випробовувань. Вирішальною характеристикою напруги, яку прикладають до лампи, є стабільність, яку потрібно підтримувати у дуже обмежених допусках. Так, ідеальним є підтримування напруги в межах ± 0,01 В протягом випробовування, і не важливо, що цю напругу стабілізовано за 11,9 В, 12,0 В чи 12,1 В. d) Приймальний фотоелемент має функціювати в межах свого лінійного діапазону Наприклад, селеновий фотоелемент Мегатрон MF 45* має нелінійність за напруги 40 мВ.
Фактична вихідна напруга цього фотоелемента в умовах освітлення в камері становить приблизно 3,5 мВ. e) Використання стандартних фільтрів нейтральної щільності необхідно для щомісячного підтверджування стабільності відносної чутливості оптичної системи. Щоб перевірити отримування номінальних значень оптичної густини диму, перед атестацією фотометричної системи бажано відкалібрувати фільтри ультрафіолетовим спектрофотометром в діапазоні довжин хвиль від 400 нм до 800 нм. Якщо після калібрування виявлено значні зміни світлового потоку, то слід перевірити лінійність чутливості фільтрів. f) Теоретичні пізнання відносно визначання співвідношення I0/It свідчать про те, що перед використанням оптичної системи очищати її вікна необов'язково. На практиці доцільно їх очищати після кожного випробовування. Причиною цього є рефлексія на вікні приймального фотоелемента, яка значно змінюється за малої кількості часток диму, що осіли на ньому Збільшення пропускання світла може бути досягнуто якісним знижуванням рефлексії поверхні вікон. Очищення вікон після кожного випробовування чи серії випробовувань дає змогу оцінювати результати з деякою однозначністю. Як альтернатива для очищання поверхні вікон під час випробовування може бути використаний безперервний потік повітря з максимальною витратою 2 л/хв. g) Джерело світла регулюють так, щоб була отримана розсіяна і несфокусована пляма світла, з двох причин. Одна з них вже була описана, але головна полягає в тому, щоб на фотоелемент падала лише невелика частка великої, рівномірно освітленої плями. Це дає змогу уникнути ситуації, за якої, наприклад, більш яскрава пляма світла, яка перебуває поза зоною контролю фотоелемента, потрапляє у цю зону внаслідок дисперсії світла, коли виділяється дим, що призводить до отримування недостовірних результатів вимірювань. З цих міркувань необхідно, щоб діаметр світлової плями не був дуже малим і перебував у встановлених межах. ____________________________________ * Мегатрон MF 45 є прикладом відповідного виробу, який має широкий ринок збуту. Цю інформацію надано для орієнтації користувачів цього стандарту, і це ніяким чином не означає, що цим схвалено чи рекомендовано використовувати тільки цей виріб. ДОДАТОК НА (довідковий) ТЕХНІЧНІ ВІДХИЛИ ТА ЇХ ПОЯСНЕННЯ Розділ/пункт
Модифікації
5 Фотометрична Долучити до тексту примітку: система Примітка. Якщо наявний приймальний фотоелемент не відповідає 5.3 стандартному фотооптичному спостерігачеві, дозволено його застосовувати разом з оптичними фільтрами, характеристики яких дають змогу скорегувати спектральну чутливість фотоелемента відповідно до тієї, що відповідає стандартному фотооптичному спостерігачеві. Пояснення: Долучено у зв'язку із зняттям Міжнародною комісією з освітленості (СЕІ) обмежень на вибір приймального фотоелемента. 5 Фотометрична Замінити перше речення на:
система 5.4
Фотометрична система повинна бути налагоджена перед кондиціюванням випробовувальної камери або початком випробовування
Пояснення: Долучено у зв'язку з необхідністю налагоджування фотометричної системи також у випадку, коли кондиціювання випробовувальної камери не проводять. 13.220.40; 29.060.20; 29.020 Ключові слова: кабель, випробовувальне устатковання, оптична густина диму, поведінка під час горіння, пожежна небезпека, провід.