基于锥形量热仪的PVC电缆燃烧性能试验研究

采用锥形量热仪研究不同型号PVC电缆的燃烧性能.通过改变锥形量热仪的热辐射强度模拟不同规模的火灾.分析火灾中电缆样品的热释放速率、质量损失速率、烟气产生速率等重要参数,研究热辐射强度、电缆护套层厚度对这些参数的影响,以及不同火灾性能参数间的关系.结果表明,热辐射强度越大,电缆的平均热释放速率、质量损失速率和烟气产生速率的峰值越高;电缆护套厚度越大,平均热释放速率、热释放速率的峰值越高,燃烧持续时间越长.由于电缆结构的影响.电缆样品与护套标准片状样品的火灾特性存在差异.电缆样品的试验结果可以更好地反映电缆在真实火灾中的燃烧性能.     

典型电缆锥形量热试验研究

采用锥形量热仪对阻燃聚氯乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称ZR-VV)、交联聚乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称YJV)、阻燃交联聚乙烯护套聚氯乙烯绝缘电缆(简称ZR-YJV)3种典型电缆进行了研究,分析了不同类型电缆的热释放特性、点燃特性、发烟特性和CO产生速率等参数差异,比较了不同电缆的阻燃性,并研究了辐射强度、电缆规格对同类型电缆热释放速率的影响.结果表明:ZR-YJV电缆由于阻燃剂的存在,综合火灾危险性较低,ZR-VV电缆综合火灾危险性较高;规格较大的(4×6 mm2)电缆阻燃性能要好于规格较小的电缆(4×2.5 mm2);电缆的第1个pkHRR随着辐射强度的增大而增大,并呈线性关系,ZR-YJV的pkHRR与辐射强度的相关性最大.     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响。结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增长指数和火灾增长速率指数基本随着宽度的减小而增大;放热指数、烟因子和点燃指数受材料的厚度影响较大,前两者随着材料厚度的增加而增加,后者随材料厚度的增加而减小。     

ZR-KVV电缆排布数量对燃烧特性影响的实验研究

电缆在实际布置情况下通常是多根成束装配,而电缆的排布数量对运行安全性有很大影响,研究电缆的排布数量对燃烧特性的影响具有重要意义。使用锥形量热仪,对ZR-KVV电缆以不同数量排布,研究分析其质量损失速率、热释放速率等主要燃烧性能参数。实验结果表明,当电缆受到固定火源的辐射热流影响时,质量损失速率峰值和热释放速率峰值随着水平布置电缆数量的增加呈指数递增;随着外部辐射热流强度的增强,质量损失速率峰值和热释放速率峰值增加,总热释放速率则减小。     

基于锥形量热仪的计算机显示器燃烧特性分析

利用锥形量热仪对计算机显示器材料进行小尺寸燃烧性能试验研究,通过改变锥形量热仪的热辐射强度模拟中、小规模火灾。分析火灾中显示器样品的热释放速率(HRR)、质量损失速率、CO产生率和比消光系数。试验发现当热辐射强度为35 kW/m2时,计算机显示器的热释放速率比其在热辐射强度为75 kW/m2时多一个加速增长阶段,主要原因是在此热辐射强度下,材料热解速度缓慢,表面炭层厚度逐渐增厚,热量积聚后,材料热解速度增大,热释放速率加速达到第二个峰值;显示器材料在2种热辐射强度下的质量损失速率分3个阶段,炭层的包覆作用对其质量燃烧速率影响较小;显示器材料在燃烧过程中CO产生率、比消光系数和质量燃烧速率成线性递增关系。试验结果可反映显示器在真实火灾中的燃烧特性。     

汽车用聚合物材料火灾燃烧特性研究

为研究车用聚合物材料的燃烧特性，并对材料的火灾危险性进行全方位的评估，采用锥形量热仪，对汽车上常用的ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡以及无纺布-PVC聚合物材料进行分析表征，测得点燃时间、热释放速率、总热释放量、质量损失速率、烟气生成速率等参数。结果表明:ABS材料的点燃危险性相对最低，PVC革-无纺毡材料相对最高；随热辐射强度的增加，各样品的热释放速率和烟气生成速率明显加快；结合热释放速率峰值、均值和总热释放量可知，无纺布-PVC材料的热危险性相对最低；结合烟气生成速率和总烟释放量可知，ABS材料的发烟危害性相对最高，无纺布-PVC的相对最低；综合比较各样品的FGI和FPI值，安全等级由高到低依次为ABS，PP-PVC，PVC革-无纺毡，无纺布-PVC。     

不同热辐射强度下秸秆燃烧特性实验研究

为了探讨秸秆在不同规模火灾中的燃烧特性,采用锥形量热仪测得秸秆点燃时间、热释放速率、一氧化碳产生率等参数进行模拟实验,结合热重分析法研究秸秆的热解过程。结果表明:随着辐射强度的升高,秸秆由阴燃向明火转化,热释放速率、烟释放速率随之加快,缩短了点燃时间并降低了CO等有毒气体排放速率。热重分析得到秸秆在各个温度段下的反应情况,解释了在不同辐射强度下秸秆点燃性能实验现象及其反应机理,为防止火灾事故发生提供了可靠的理论依据。     

竹地板与普通实木地板燃烧性能的锥形量热仪对比实验研究

随着竹地板的广泛应用,竹木地板的火灾燃烧性能也将引起人们的关注.本文采用锥形量热仪对竹木地板的引燃时间、热释放速率、总热释放和一氧化碳的产率及体积比浓度等燃烧性能与普通实木地板进行了比较研究.研究结果表明:在相同条件下,竹木地板试样的引燃时间较短,临界引燃辐射热通量较低,引燃危险相对较大;竹木地板试样燃烧中第一个热释放速率峰值出现的时间短,且峰值相对较大,其潜在的轰燃危险相对较大;此外,竹木试样的一氧化碳的产率和燃烧初期在烟气中的体积比浓度相对较大.     

镁铁双氢氧化物对聚乙烯协效阻燃性能的研究

采用共沉淀法制备出Mg2+、Fe3+比例为3:1的Mg-Fe/LDH,通过XRD表征得到样品结晶度较好,结构稳定,并协效氢氧化铝、膨胀阻燃体系复合高密度聚乙烯树脂基体形成纳米复合材料,通过锥形量热仪测试结果表明,添加了LDH的样品HDPE2降低了材料的热释放速率峰值和CO的释放量,从而降低材料的火灾危险性。     

矿用钢丝绳芯阻燃胶带与坑木燃烧特性的实验研究

介绍了锥形量热仪的基本原理和测试方法,在辐射能量35kW/m2的条件下对煤矿井下使用的钢丝绳阻燃胶带和两种木材的燃烧特性进行了实验研究,得到了3种材料的燃烧特征参数。实验结果表明:在产生的CO、释放的热量、生成的烟雾量方面,落叶松均少于果松,因此,落叶松的火灾危害性较小。钢丝绳芯阻燃胶带在产生的CO、释放的热量、生成的烟雾等方面明显大于两种木材,其火灾危害性比远远大于木材,因此,对钢丝绳芯阻燃胶带火灾应给予足够的重视。     

辐射热流条件下多层电缆着火的数值模拟

通过CFD计算软件对锥形量热燃烧实验条件下的多层电缆着火性能进行数值模拟计算,对比相应CONE电缆燃烧实验结果,其计算结果表明所建立的电缆模型所得计算结果能够较好预测电缆着火时间。在此基础上,对护套层、绝缘层厚度、线芯层直径等参数对着火时间的影响进行了分析,发现护套层厚度对着火时间影响最大,线芯层对着火时间影响较小;当护套层及绝缘层厚度达到一定数值之后,电缆着火时间将不再发生变化。另外,因为电缆由多层热特性各异的材料组成,不能简单的划分为热薄材料或者热厚材料,但就所模拟电缆而言,其着火时间在不同的热辐射强度下分别表现出与热薄材料或者热厚材料相似的变化规律。     

综合管廊电缆火灾窒息灭火试验与数值模拟研究*

为研究综合管廊电缆火灾窒息灭火有效性,采用缩尺寸试验与数值模拟方式,研究不同线缆数量、线缆布置间距、线缆分层情况对窒息灭火时间的影响,以及火灾过程中线缆热释放速率、烟气高度、环境温度、CO体积浓度、O2体积浓度等关键参数的变化,判定最佳防火门关闭时间与电缆火灾窒息灭火时间。研究结果表明:在密闭情况下,线缆数量越多,综合管廊电缆火灾窒息时间越短;对于相同线缆数量,在线缆按一定间距布置情况下,窒息时间更短;对于双层线缆布置,线缆按一定间距布置情况下的窒息时间反而更长;防火门关闭时间t关为350 s时,可满足人员安全疏散需求;采用窒息灭火方式时,电缆火灾灭火时间t灭约为1 620 s。研究结果可为地下管廊电缆灭火提供试验方法参考和数据支持。     

基于FIPEC试验的电缆燃烧性能研究

利用FIPEC试验装置20.5kW的火源对市场上常见的ZR-YJY、ZR-YJV和ZR-VV三种类型的阻燃电力电缆的燃烧性能进行了全尺寸试验研究,对试验结果分析了不同类型阻燃电缆的火灾发展和蔓延特性,以及电缆在火焰蔓延过程中的影响因素,结果表明,在热释放和产烟特性上,ZR-YJY均优于ZR-YJV和ZR-VV,但在火焰蔓延性能上,ZR-YJY相对较差。同时获取了电缆在火灾过程中的热释放、产烟特性以及火焰蔓延特性的基础数据,为我国《电缆及光缆燃烧性能分级》标准提供试验依据。     

基于桶式环形加热的阻燃电缆细观竖直燃烧特性研究实验平台的设计

针对阻燃电缆等难燃材料,为研究其在外界热源条件下的火灾性能与蔓延燃烧特性,研制了基于环形加热的阻燃电缆细观燃烧特性诊断实验平台。该平台主要包括三个部分,即:半封闭环形桶式加热与燃烧腔室、样品竖直固定模块和数据采集系统。实验参数的标定及典型阻燃电缆受热与燃烧实验结果表明,常规条件下无法点燃的阻燃电缆,当置于实验平台的加热炉内被加热一段时间后,底部小火源可将其点燃并呈现猛烈的燃烧与蔓延过程。该加热模块能够详细、准确地研究各种阻燃电缆在环形加热条件下的膨胀、引燃及蔓延燃烧的细观特性,而不同的加热模式有助于深入研究阻燃材料在各种热环境下的火灾特性,为阻燃材料的引燃机理及火蔓延模型研究提供了必要的研究平台。     

β环糊精改性聚氨酯基涂料的火安全性与热解动力学分析

为提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,以聚氨酯树脂为基料,以聚磷酸铵、尿素为阻燃体系,通过加入不同掺量的钛酸酯偶联剂改性β-环糊精（β-CD）,提高阻燃效果。通过红外光谱仪（FT-IR）、锥形量热仪（CONE）、热重分析仪(TG)、差热扫描量热仪(DSC)等,研究改性β-CD的含量对膨胀型防火涂料的火安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明:改性β-CD能有效地提高涂料的阻燃性能,当β-CD为1wt%时拥有最佳阻燃性能,1wt%改性β-CD能够提高涂层的蓄热能力,延缓APP的分解和抑制碳质材料的分解,进而提高涂料的阻燃性能。通过热解动力学拟合曲线得出,1wt%的样品能在253 ℃以后显著提高反应的活化能,提高涂层的阻燃性。     

基于层次分析法的电缆燃烧性能综合指标评价体系

目前对于电缆燃烧性能评价方法大多采用延燃性作为单一评价指标,但是电缆的燃烧性能还应包括生烟性、毒性和腐蚀性等方面.国内外大量试验证明锥形量热计试验结果与全尺寸试验结果相关性较好,利用锥形量热计对真实火灾情况下电缆燃烧性能进行评价较为合理.本文在锥形量热计燃烧试验基础上,构建了电缆燃烧性能综合指标评价体系,并运用层次分析法确定各指标的权重.该体系为电缆燃烧性能评价研究提供一种新的尝试,也可为以后的阻燃电缆分级体系建立提供一些参考.     

核电站电缆安全使用寿命评定方法

针对核电站电缆寿命评定试验的若干要素,结合该类电缆常用的两种高分子绝缘材料即交联聚乙烯和低烟无卤交联聚乙烯的特点,设计了完善其安全寿命评定试验的方案,并按相关要求进行长达5000h的试验,该方案运用数理统计中准确性较高的最小二乘法原理对试验数据进行处理,克服了以电性能加速老化手段评估电缆安全寿命时准确性较差的缺陷。最终结果验证了该类电缆能够满足其使用60年的要求,对核电站电缆的设计及安全运行具有重要的现实意义。