ความรู้อุตสาหกรรม
หมวดหมู่สารหน่วงไฟและความหมายที่แท้จริงของการจำแนกประเภทในทางปฏิบัติ
สายเคเบิลควบคุมไม่ลามไฟ s ไม่ใช่หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์เดียว - ครอบคลุมระบบการจำแนกประเภทแบบเป็นชั้นที่กำหนดโดย IEC 60332 และ GB/T 18380 ที่เทียบเท่ากับจีน โดยแต่ละชั้นสะท้อนถึงระดับที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญของประสิทธิภาพการควบคุมอัคคีภัย ระดับที่ระบุโดยทั่วไปมากที่สุดคือ IEC 60332-1 (การทดสอบเปลวไฟแนวตั้งของสายเคเบิลเดี่ยว), IEC 60332-3 (การทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟในแนวตั้งของสายเคเบิลที่มัดรวม) และประเภทที่มีความต้องการมากกว่า IEC 60332-3-22 ถึง 60332-3-25 ซึ่งแตกต่างจากปริมาณรวมของวัสดุสายเคเบิลที่ถูกเผาในระหว่างการทดสอบ การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญเนื่องจากสายเคเบิลที่ผ่านการทดสอบสายเคเบิลเดี่ยวอาจยังปล่อยให้ไฟลุกลามเมื่อติดตั้งในถาดสายเคเบิลหนาแน่นควบคู่ไปกับสายเคเบิลอื่นๆ หลายสิบเส้น สภาพที่พบในห้องควบคุมทางอุตสาหกรรม อาคารสวิตช์เกียร์ และเส้นทางสายเคเบิลของโรงงานในการดำเนินการ
การทดสอบมัดรวม IEC 60332-3 จำลองความหนาแน่นในการติดตั้งจริงโดยการเผาสายเคเบิลแนวตั้งสูง 3.5 เมตร โดยมีปริมาตรรวมที่ไม่ใช่โลหะตามที่กำหนดต่อเมตรของถาด ประเภท A (เข้มงวดที่สุด) อนุญาตให้มีปริมาตรสายเคเบิลที่ไม่ใช่โลหะได้สูงถึง 7 ลิตรต่อเมตรของถาด ในขณะที่ประเภท C อนุญาตให้มีได้มากถึง 1.5 ลิตรต่อเมตร ยิ่งปริมาตรที่อนุญาตน้อยเท่าใดก็ยิ่งผ่านได้ง่ายขึ้น เนื่องจากมีวัสดุที่ติดไฟได้น้อยกว่าเพื่อรักษาเปลวไฟ การระบุสายเคเบิลประเภท C สำหรับถาดเคเบิลที่มีความหนาแน่นสูง โดยที่ความหนาแน่นในการติดตั้งจริงสอดคล้องกับเงื่อนไขประเภท A ถือเป็นการคำนวณผิดที่พบบ่อยและเป็นอันตราย วิศวกรที่เลือกสายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟสำหรับการติดตั้งถาดจะต้องคำนวณปริมาตรที่ไม่ใช่โลหะจริงต่อเมตรของการบรรจุสายเคเบิลที่ต้องการ และจับคู่กับหมวดหมู่การทดสอบที่เหมาะสม ไม่ใช่แค่ระบุ "สารหน่วงไฟ" เป็นข้อกำหนดทั่วไป
นอกเหนือจากการแพร่กระจายของเปลวไฟแล้ว รุ่น LSZH (ฮาโลเจนไร้ควันต่ำ) และ LSHF (ปราศจากฮาโลเจนควันต่ำ) ยังแนะนำมิติประสิทธิภาพเพิ่มเติมที่จำเป็นมากขึ้นในโรงงานแบบปิด สายเคเบิลทนไฟหุ้มฉนวน PVC มาตรฐานจะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์และควันดำหนาแน่นเมื่อถูกเผาไหม้ — HCl มีฤทธิ์กัดกร่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเป็นพิษต่อบุคลากร และควันหนักขัดขวางการอพยพ สูตร LSZH กำจัดสารหน่วงการติดไฟที่ใช้ฮาโลเจน และใช้ระบบที่มีแร่ธาตุเป็นหลัก (โดยทั่วไปคืออะลูมิเนียมไตรไฮเดรตหรือแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์) ซึ่งจะปล่อยไอน้ำออกมาแทนที่จะเป็นก๊าซกรดเมื่อการเผาไหม้ Zhishang Cable ผลิตทั้งแบบ PVC และ LSZH สายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟ ด้วยการเลือกใช้วัสดุที่ตรงกับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและกฎระเบียบเฉพาะของแต่ละโครงการ
สารเติมแต่งสารหน่วงไฟส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าและเครื่องกลอย่างไร
การได้รับสารชะลอการติดไฟในฉนวนสายเคเบิลและสารประกอบเปลือกนั้นไม่เป็นกลางทางเคมี สารเติมแต่งที่ยับยั้งการเผาไหม้จะมีปฏิกิริยากับเมทริกซ์โพลีเมอร์ในลักษณะที่ส่งผลต่อคุณสมบัติไดอิเล็กทริก ความยืดหยุ่น และพฤติกรรมการเสื่อมสภาพในระยะยาว ข้อเสียเปรียบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานสายเคเบิลควบคุม โดยที่ความต้านทานของฉนวน ความจุไฟฟ้าระหว่างตัวนำ และความสมบูรณ์ของสัญญาณเหนือการกำหนดค่าแบบมัลติคอร์เป็นข้อกำหนดด้านการทำงานที่ไม่สามารถลดทอนลงได้เมื่อแสวงหาประสิทธิภาพการยิงเพียงอย่างเดียว
ในสารประกอบหน่วงการติดไฟที่ใช้ฮาโลเจน (ที่ใช้ PVC) แอนติโมนีไตรออกไซด์มักถูกใช้เป็นตัวเสริมฤทธิ์ในการหน่วงการติดไฟควบคู่ไปกับคลอรีนที่มีอยู่ในพีวีซีอยู่แล้ว ในขณะที่มีประสิทธิภาพในการระงับการจุดระเบิด การโหลดแอนติโมนีไตรออกไซด์สูงจะเพิ่มความสามารถในการฉนวนและลดความต้านทานเชิงปริมาตร ซึ่งสามารถเพิ่มการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟระหว่างตัวนำที่อยู่ติดกันในสายเคเบิลควบคุมแบบมัลติคอร์ สำหรับวงจรควบคุมที่มีสัญญาณอะนาล็อกระดับต่ำหรือการสื่อสารแบบอนุกรมความเร็วสูง ความจุที่เพิ่มขึ้นต่อความยาวหน่วยนี้จะเพิ่มการลดทอนสัญญาณและจำกัดความยาวการเดินสายเคเบิลที่ใช้งานได้ การระบุความหนาของผนังฉนวนและสูตรผสมโดยคำนึงถึงความถี่สัญญาณจริง ไม่ใช่แค่ระดับเปลวไฟ เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงผลลัพธ์นี้
สารประกอบ LSZH ที่ใช้ระบบตัวเติมแร่นำเสนอข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกัน ต้องใส่อะลูมิเนียมไตรไฮเดรต (ATH) ที่ความเข้มข้นสูงมาก (โดยทั่วไปคือ 50–65% โดยน้ำหนักของสารประกอบโพลีเมอร์) เพื่อให้ได้สารชะลอการติดไฟอย่างมีนัยสำคัญผ่านการสลายตัวแบบดูดกลืนความร้อน ที่ระดับการรับน้ำหนักเหล่านี้ สารประกอบจะมีความแข็งและเปราะมากกว่าโพลีเมอร์ที่ไม่ได้เติม ซึ่งจะลดความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิเย็น ผู้ผลิตแก้ไขปัญหานี้ผ่านโพลีเมอร์ที่เป็นฐานอีลาสโตเมอร์ (EVA, EBA หรือ TPE) และอนุภาคตัวเติมที่ผ่านการเคลือบพื้นผิวซึ่งปรับปรุงการกระจายตัวและลดโทษด้านความแข็ง ผลลัพธ์ที่ได้คือสารประกอบที่สามารถบรรลุทั้งประสิทธิภาพเปลวไฟ IEC 60332-3 และการปฏิบัติตามข้อกำหนดโค้งงอเย็น IEC 60811 — แต่เฉพาะในกรณีที่สูตรได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะสำหรับเครื่องชั่งนี้ แทนที่จะประกอบจากส่วนประกอบของสินค้าโภคภัณฑ์ Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. ตรวจสอบประสิทธิภาพของคอมปาวน์ผ่านการทดสอบทั้งเปลวไฟและสมบัติทางกล แทนที่จะอาศัยการรับรองจากซัพพลายเออร์วัสดุเพียงอย่างเดียว เพื่อให้มั่นใจว่าสายเคเบิลที่เสร็จสมบูรณ์นั้นตรงตามพารามิเตอร์ที่ระบุทั้งหมดพร้อมกัน
| ประเภทสารประกอบ | กลไกการหน่วงไฟ | ผลกระทบต่อความยืดหยุ่น | การปล่อยก๊าซจากการเผาไหม้ |
|---|---|---|---|
| FR-พีวีซี | ก๊าซฮาโลเจนขัดขวางห่วงโซ่การเผาไหม้ | ปานกลาง; ขึ้นอยู่กับพลาสติไซเซอร์ | HCl ควันดำหนาแน่น |
| เติม LSZH / ATH | การสลายตัวแบบดูดความร้อน, ไอน้ำ | ลดลง; ต้องใช้ฐานอีลาสโตเมอร์ | ไอน้ำ ควันต่ำ ไม่มี HCl |
| เต็มไปด้วย LSZH / MDH | การสลายตัวแบบดูดความร้อน ช่วงอุณหภูมิที่สูงขึ้น | คล้ายกับ ATH; ดีกว่าที่อุณหภูมิสูง | ไอน้ำ ควันต่ำ ไม่มี HCl |
| มีฟอสฟอรัสเป็นหลัก (intumescent) | ชั้นถ่านก่อตัวเป็นฉนวนพื้นผิว | ดี; จำเป็นต้องโหลดฟิลเลอร์ที่ต่ำกว่า | ควันต่ำ ปราศจากฮาโลเจน |
การกำหนดค่าการป้องกันในสายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟและผลกระทบต่อประสิทธิภาพ EMI
สายเคเบิลควบคุมในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมทำงานควบคู่ไปกับไดรฟ์ความถี่แปรผัน อุปกรณ์สวิตชิ่งกระแสสูง และสายไฟ ซึ่งทั้งหมดนี้ทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจทำให้สัญญาณควบคุมระดับต่ำเสียหายได้หากการป้องกันไม่เพียงพอ ในสายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟ แผ่นชีลด์ต้องได้รับการออกแบบไม่เพียงแต่สำหรับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังต้องเข้ากันได้กับโครงสร้างสารหน่วงไฟที่อยู่รอบๆ ด้วย: ลวดชีลด์เดรน เทปยึดประสาน และองค์ประกอบโลหะใดๆ ล้วนมีปฏิกิริยากับพฤติกรรมไฟโดยรวมของสายเคเบิล และต้องไม่สร้างการเชื่อมต่อความร้อนหรือจุดติดไฟเฉพาะที่ซึ่งบ่อนทำลายประสิทธิภาพเปลวไฟของสายเคเบิล
โครงสร้างการกำบังที่โดดเด่นสองประการในสายเคเบิลควบคุมสารหน่วงไฟคือ ชีลด์ฟอยล์อะลูมิเนียม-โพลีเอสเตอร์ (Al/PET) โดยรวมพร้อมสายเดรน และชีลด์ถักเปียทองแดงกระป๋องโดยรวมหรือแยกเดี่ยว ชิลด์ฟอยล์ให้ความครอบคลุมทางแสงเกือบ 100% และมีประสิทธิภาพต่อการรบกวนความถี่สูงแบบคาปาซิเตอร์ แต่ความแข็งแกร่งทางกลทำให้เสี่ยงต่อการฉีกขาดที่ข้อต่อของชิลด์ที่ทับซ้อนกันระหว่างการงอหรือการดึงการติดตั้งซ้ำๆ ชีลด์แบบถักมีความครอบคลุมทางแสงต่ำกว่า (โดยทั่วไปคือ 85–95%) แต่มีความทนทานเชิงกลที่เหนือกว่ามากและความต้านทานของชีลด์ต่ำกว่า ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพต่อการรบกวนความถี่ต่ำควบคู่แบบเหนี่ยวนำ สำหรับสายเคเบิลที่ติดตั้งในเส้นทางคงที่ภายในห้องสวิตช์เกียร์หรือตู้ DCS โครงสร้างแบบฟอยล์บวกท่อระบายน้ำโดยทั่วไปก็เพียงพอแล้ว สำหรับสายเคเบิลที่เดินผ่านท่อร้อยสายหรืออาจมีการเคลื่อนไหวระหว่างการบำรุงรักษา ควรใช้ชีลด์แบบถัก
สายเคเบิลควบคุมแบบมัลติคอร์ที่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณอะนาล็อก (ลูป 4–20 mA, วงจรเทอร์โมคัปเปิล, การเชื่อมต่อ RTD) มักจะต้องมีชีลด์คู่แยกกัน นอกเหนือจากชีลด์โดยรวม แผงป้องกันคู่แต่ละคู่ป้องกันการครอสโอเวอร์ระหว่างวงจรระหว่างคู่สัญญาณภายในสายเคเบิลเดียวกัน ซึ่งเป็นข้อกังวลอย่างมากเมื่อสัญญาณระดับสูง (เช่น 24V ดิจิทัล I/O) และสัญญาณอะนาล็อกระดับต่ำ (เอาต์พุตเทอร์โมคัปเปิลช่วงมิลลิโวลต์) ใช้สายเคเบิลร่วมกัน ลวดระบายน้ำสำหรับชีลด์แต่ละตัวจะต้องเชื่อมต่อกับสายดินที่ปลายด้านหนึ่งเท่านั้น เพื่อป้องกันลูปกระแสของชีลด์ ซึ่งจะแนะนำสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำที่ชีลด์ตั้งใจจะบล็อกอีกครั้ง ระเบียบวินัยในการต่อสายดินนี้มีความสำคัญพอๆ กับวัสดุป้องกัน และต้องระบุไว้อย่างชัดเจนในเอกสารการติดตั้งและการสิ้นสุดสายเคเบิล
การกำหนดค่าการป้องกันทั่วไปและการใช้งานทั่วไป
- ลวดท่อระบายน้ำฟอยล์ Al/PET โดยรวม: การป้องกัน EMI ความถี่สูงที่คุ้มค่า เหมาะสำหรับการใช้งานสายสัญญาณ DCS/PLC แบบคงที่ เสี่ยงต่อความเสียหายจากฟอยล์หากงอซ้ำๆ
- ถักเปียทองแดงกระป๋องโดยรวม: ความทนทานทางกลที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพการป้องกันความถี่ต่ำ เหมาะสำหรับการติดตั้งท่อร้อยสายหรือสภาพแวดล้อมที่มีแหล่งสัญญาณรบกวน 50/60 Hz ที่สำคัญ
- แต่ละคู่ฟอยล์ถักเปียโดยรวม (โล่คู่): การแยกระหว่างวงจรสูงสุด จำเป็นเมื่อระดับสัญญาณผสมใช้สายเคเบิลร่วมกัน ใช้ในลูปเครื่องมือวัดแบบอะนาล็อกที่มีความแม่นยำ
- ไม่มีการป้องกัน (คัดกรองโดยชุดเกราะเท่านั้น): เหมาะสำหรับสัญญาณควบคุมแบบดิจิทัลที่มีการป้องกันสัญญาณรบกวนโดยธรรมชาติ (เช่น การสลับ 24V DC) ไม่เหมาะกับวงจรการวัดแบบแอนะล็อก
กลยุทธ์การนับคอร์และการจัดกลุ่มสำหรับการติดตั้งสายเคเบิลควบคุมหลายวงจร
การตัดสินใจว่าจะใช้งานสายเคเบิลจำนวนคอร์ขนาดเล็กจำนวนมากหรือสายเคเบิลจำนวนคอร์ขนาดใหญ่น้อยลงสำหรับการติดตั้งการควบคุมหลายวงจร มีผลกระทบต่อความเสี่ยงจากไฟไหม้ การเข้าถึงการบำรุงรักษา และความยืดหยุ่นในระยะยาว ซึ่งเกินกว่าต้นทุนการจัดซื้อสายเคเบิลเริ่มแรก การรวมกลุ่มสายเคเบิลขนาดเล็กที่มีแจ็คเก็ตแยกกันหนาแน่นในถาดจะเพิ่มปริมาตรอโลหะทั้งหมดต่อเมตร ส่งผลให้ภาระการเผาไหม้เพิ่มขึ้น แม้ว่าสายเคเบิลแต่ละเส้นจะมีระดับการหน่วงไฟก็ตาม การรวมวงจรเข้าด้วยกันเป็นสายเคเบิลแบบมัลติคอร์จำนวนน้อยลงจะช่วยลดการเติมถาดและภาระการเผาไหม้ แต่จะสร้างจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว ซึ่งความเสียหายต่อสายเคเบิลเส้นเดียวอาจส่งผลกระทบต่อวงจรหลายตัวที่ไม่เกี่ยวข้องกันพร้อมกัน
แนวทางการปฏิบัติที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระบวนการและโรงงานผลิตไฟฟ้าคือการจัดกลุ่มวงจรตามระบบการทำงานมากกว่าตามพื้นที่ใกล้เคียง โดยมีสายเคเบิลแยกต่างหากสำหรับวงจรที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย (การปิดระบบฉุกเฉิน การตรวจจับเพลิงไหม้และก๊าซ) และวงจรควบคุมการปฏิบัติงาน (ลูปควบคุมกระบวนการ มอเตอร์สตาร์ท อุปกรณ์วัด) การแยกส่วนนี้ช่วยให้แน่ใจว่าสายเคเบิลเส้นเดียวที่ขัดข้องไม่สามารถปิดการใช้งานทั้งฟังก์ชันการควบคุมกระบวนการและการสำรองข้อมูลด้านความปลอดภัยพร้อมกันได้ นอกจากนี้ยังช่วยลดความยุ่งยากในการค้นหาข้อผิดพลาดและการเปลี่ยนสายเคเบิล เนื่องจากความล้มเหลวในกลุ่มฟังก์ชันหนึ่งไม่จำเป็นต้องรบกวนการเดินสายของอีกกลุ่มหนึ่ง มาตรฐานการติดตั้งจำนวนมาก รวมถึง IEC 60364 และมาตรฐานทางวิศวกรรมเฉพาะสิ่งอำนวยความสะดวกในภาคปิโตรเคมีและพลังงาน กำหนดให้มีการแยกวงจรประเภทนี้อย่างชัดเจน
การวางแผนแกนสำรองภายในสายเคเบิลควบคุมแบบมัลติคอร์เป็นอีกแง่มุมหนึ่งที่มักถูกประเมินค่าต่ำเกินไปในขั้นตอนข้อกำหนด การติดตั้งสายเคเบิลที่มีแกนสำรอง 10-20% ณ เวลาที่ก่อสร้างเริ่มแรกมีค่าใช้จ่ายน้อยมากเมื่อเทียบกับมูลค่าโครงการทั้งหมด แต่การเพิ่มวงจรหลังการก่อสร้างจำเป็นต้องดึงสายเคเบิลใหม่ ซึ่งรบกวน มีราคาแพง และบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ทางกายภาพผ่านเส้นทางที่มีอยู่ที่คับคั่ง แกนสำรองควรกระจายไปตามกลุ่มสายเคเบิลแทนที่จะรวมกลุ่มไว้ในสายเคเบิลเส้นเดียว และตำแหน่งของแกนสำรองควรมีการบันทึกไว้อย่างเป็นระบบ เพื่อให้สามารถระบุและเปิดใช้งานได้โดยไม่ต้องมีการติดตามที่กว้างขวาง ในฐานะส่วนหนึ่งของความสามารถในการสนับสนุนแอปพลิเคชัน Zhishang Cable ทำงานร่วมกับทีมวิศวกรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกจำนวนแกนตามสถานการณ์การขยายระบบที่คาดการณ์ไว้ ช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์ทั่วไปที่โครงสร้างพื้นฐานของสายเคเบิลกลายเป็นข้อจำกัดที่จำกัดในการปรับเปลี่ยนโรงงานภายในเวลาเพียงไม่กี่ปีของการทดสอบเดินระบบ
