تبلیغات
انجمن مهندسین برق و الکترونیک - پوشش مقاوم برای كابلها در برابر آتش

اسلایدر



 تبلیغات انجمن مهندسین برق و الکترونیک


 تبلیغات انجمن مهندسین برق و الکترونیک



پوشش مقاوم برای كابلها در برابر آتش:
 
مواد پلیمری‌ كه‌ برای‌ حفاظت‌ در برابر شعله‌ در عایق‌ كابلها به‌ كار می‌رود در همه‌ جنبه‌هارضایت‌ بخش‌ نیستند، زیرا پاره‌ای‌ تركیبات‌ آنها،در حین‌ آتش‌ سوزی‌ مقادیر زیادی‌ دود ومواد شیمیایی‌ خورنده‌ تولید می‌كنند. شركتهای‌ برق‌ به‌ تركیبات‌ جدید عایق‌ ضد آتش‌سوزی‌ پلیمری‌ برای‌ كابلها كه‌ در ولتاژهای‌ كم‌ و متوسط استفاده‌ می‌شوند، نیاز دارند.فعالیت‌ اكتشافی‌ EPRI در این‌ زمینه‌، نمونه‌ای‌ از ارزش‌ یك‌ پژوهش‌ در ارتباط و مشاوره‌نزدیك‌ با تولید كنندگان‌ پلیمر، تامین‌ كنندگان‌ مواد شیمیایی‌، تولید كنندگان‌ كابل‌ وشركتهای‌ برق‌ است‌. نتیجه‌ این‌ پژوهش‌، تولید دو تركیب‌ پلیمری‌ است‌ كه‌ امكان‌ تاخیر درآتش‌ سوزی‌ را فراهم‌ می‌آورد و اكنون‌ در حال‌ ارزیابی‌ از طرف‌ یك‌ تولید كننده‌ كابل‌ برای‌تولید تجاری‌ است‌. نوشتار حاضر درباره‌ چگونگی‌ روند اجرای‌ این‌ پژوهش‌ و كشف‌ فرمول‌جدید و چگونگی‌ همكاری‌ گروههای‌ مختلف‌ با EPRI در این‌ زمینه‌ بحث‌ می‌كند.









پوشش مقاوم برای كابلها در برابر آتش:
 
مواد پلیمری‌ كه‌ برای‌ حفاظت‌ در برابر شعله‌ در عایق‌ كابلها به‌ كار می‌رود در همه‌ جنبه‌هارضایت‌ بخش‌ نیستند، زیرا پاره‌ای‌ تركیبات‌ آنها،در حین‌ آتش‌ سوزی‌ مقادیر زیادی‌ دود ومواد شیمیایی‌ خورنده‌ تولید می‌كنند. شركتهای‌ برق‌ به‌ تركیبات‌ جدید عایق‌ ضد آتش‌سوزی‌ پلیمری‌ برای‌ كابلها كه‌ در ولتاژهای‌ كم‌ و متوسط استفاده‌ می‌شوند، نیاز دارند.فعالیت‌ اكتشافی‌ EPRI در این‌ زمینه‌، نمونه‌ای‌ از ارزش‌ یك‌ پژوهش‌ در ارتباط و مشاوره‌نزدیك‌ با تولید كنندگان‌ پلیمر، تامین‌ كنندگان‌ مواد شیمیایی‌، تولید كنندگان‌ كابل‌ وشركتهای‌ برق‌ است‌. نتیجه‌ این‌ پژوهش‌، تولید دو تركیب‌ پلیمری‌ است‌ كه‌ امكان‌ تاخیر درآتش‌ سوزی‌ را فراهم‌ می‌آورد و اكنون‌ در حال‌ ارزیابی‌ از طرف‌ یك‌ تولید كننده‌ كابل‌ برای‌تولید تجاری‌ است‌. نوشتار حاضر درباره‌ چگونگی‌ روند اجرای‌ این‌ پژوهش‌ و كشف‌ فرمول‌جدید و چگونگی‌ همكاری‌ گروههای‌ مختلف‌ با EPRI در این‌ زمینه‌ بحث‌ می‌كند.
شاید پلیمرهای‌ مصنوعی‌ كه‌ شامل‌زنجیره‌ای‌ از واحدهای‌ ملكولی‌اند كه‌ تعدادو ساختار شیمیایی‌ آنها، خواص‌ ماده‌ راتعیین‌ می‌كند، قابل‌ تغییرترین‌ گروه‌ از موادموجود باشند. برای‌ تغییر و اصلاح‌ پلیمری‌مصنوعی‌ با گستره‌ وسیعی‌ از مشخصات‌مورد نظر، انواع‌ گوناگونی‌ از افزودنیها بكارمی‌رود. فرمولاسیونهای‌ اولیه‌ پلیمرها دراوایل‌ قرن‌ بیستم‌ تولید شدند و امروزپلیمرها برای‌ مصارف‌ بسیار متنوعی‌ از گیره‌سر تا اجزای‌ شاتل‌های‌ فضایی‌ بكارمی‌روند. چنین‌ به‌ نظر می‌رسد كه‌ تركیبات‌پلیمری‌ از نظر تعداد بی‌ پایان‌ است‌. شناخته‌شده‌ترین‌ پلیمرها، پلی‌ اولفین‌ها مانند پلی‌پروپیلین‌ و پلی‌ اتیلین‌ ماده‌ اولیه‌ هزاران‌محصول‌ مورد نیاز روزمره‌ انسانها مانندكیسه‌های‌ پلاستیكی‌، بطری‌ شامپو، گلدان‌،سطل‌ آشغال‌ و...است‌.

در صنعت‌ برق‌، عایقكاری‌ انواع‌تجهیزات‌ توزیع‌ یا انتقال‌ شامل‌ كابلها،ترانسفورماتورها، خازنها و ماشینهای‌ دوار به‌وسیله‌ پلیمرها انجام‌ می‌شود. دوار به‌ وسیله‌پلیمرها انجام‌ می‌شود. اجزای‌ اولیه‌ عایق‌سیمها و كابلها، پلی‌ اولفین‌ها و پلیمرهای‌اولفین‌ است‌. برای‌ پلیمرها مصارف‌ معمولی‌دیگری‌ در صنعت‌ برق‌ وجود دارد كه‌ كمترشناخته‌ شده‌اند. این‌ مصارف‌ عبارتند از:غشاء جداكننده‌، الكترولیت‌ باتریهای‌پیشرفته‌، بدنه‌ خودروهای‌ برقی‌، پوششهای‌ضد خوردگی‌، لوله‌، قطعات‌ سیستمهای‌كنترل‌ محیط زیست‌ و دستكش‌ كارگران‌خطوط نیرو.
پلیمرهایی‌ مانند پلی‌ اولفین‌ها هم‌ برای‌روكش‌ و هم‌ به‌ عنوان‌ عایق‌ كابلهای‌ انتقال‌نیرو استفاده‌ می‌شوند. مشخصات‌ این‌ نوع‌پلیمرها مانند عدم‌ هدایت‌ الكتریكی‌ كه‌ افت‌انرژی‌ را به‌ حداقل‌ می‌رساند، مصرف‌ آنها را به‌ عنوان‌ عایق‌ و روكش‌ كابلها مناسب‌ كرده‌است‌. این‌ پلیمرها كه‌ تولید آنها ساده‌ است‌،در دماهای‌ بالا نرم‌ بوده‌ و امكان‌قالب‌گیری‌،پرس‌ كاری‌ و اكستروژن‌ آنها دراشكال‌ و ابعاد مختلف‌ وجود دارد. این‌پلیمرها بعد از سرد شدن‌ سخت‌ می‌شوند.پلیمرها با خواص‌ مكانیكی‌ متفاوت‌ (نرم‌ وتاشو تا بسیار سخت‌) برای‌ كاربردهای‌ خاص‌مناسب‌اند.
با وجود این‌ مزایای‌ فرمولاسیونهای‌ پلی‌اولفین‌ خالص‌ به‌ دلیل‌ این‌ كه‌ از كربن‌ وهیدروژن‌ تشكیل‌ شده‌، مستعد شعله‌ وری‌است‌. گرچه‌ آتش‌ سوزی‌ كابلها به‌ ندرت‌اتفاق‌ می‌افتد ولی‌ از آنجا كه‌ اغلب‌ كابلهای‌ولتاژ پایین‌ و متوسط تا پنج‌ كیلووات‌) درشبكه‌های‌ توزیع‌ و نیروگاهها به‌ صورت‌فشرده‌ در راك‌ها = سینی‌ها، كانال‌ها ومحفظه‌ها قرار می‌گیرند، امكان‌ آتش‌ سوزی‌وجود دارد. برای‌ كاهش‌ احتمال‌ آتش‌ سوزی‌كابلها. عایق‌ و روكش‌ كابلها در مناطقی‌ كه‌احتمال‌ آتش‌ سوزی‌ وجود دارد ازپلیمرهایی‌ كه‌ هالوژنها و یا هیدروكسیدفلزات‌ غیر هالوژنه‌ (مانندتری‌ هیدرات‌آلومینیوم‌) به‌ تركیب‌ آنها اضافه‌ شده‌ است‌،ساخته‌ می‌شوند. اگر چه‌ افزودن‌ این‌تركیبات‌ به‌ پلیمرها مقاومت‌ آنها را در مقابل‌آتش‌ سوزی‌ افزایش‌ می‌دهد ولی‌ این‌تركیبات‌ معایبی‌ نیز دارند.
در هنگام‌ آتش‌ سوزی‌، پلی‌ وینیل‌ كلرایدگاز هیدروژن‌ هالید آزاد می‌كند. این‌ گاز وقتی‌با اكسید آنتیمون‌ تركیب‌ شود یك‌ سیستم‌ضد آتش‌سوزی‌ به‌ وجود می‌آورد. در این‌صورت‌ مقادیر قابل‌ توجهی‌ دود تولیدمی‌شود كه‌ مسمومیت‌ زا و ناایمن‌ است‌.همچنین‌ گازهای‌ هیدروژن‌ هالید، خورنده ‌بوده‌ و لذا خطر خوردگی‌ تجهیزات‌ وجوددارد. پلیمرهای‌ حاوی‌ آلومینیم‌ تری‌ هیدرات‌در هنگام‌ آتش‌ سوزی‌ تولید آب‌ كرده‌ وشعله‌ را مهار می‌كنند ولی‌ مقادیر زیادی‌ آلومینیوم‌تری‌ هیدرات‌ باید به‌ پلیمر اضافه ‌شود تا خاصیت‌ ضد آتش‌ سوزی‌ به‌ وجودآید. افزودن‌ این‌ ماده‌ خواص‌ مكانیكی‌ پلیمررا تحت‌ تاثیر قرار می‌دهد به‌ قسمی‌ كه‌ پلیمر حاصل‌، سفت‌ و مستعد ترك‌ خوردن‌ یا نازك‌شدن‌ بر اثر كشیدگی‌ و سایش‌ است‌. از سوی‌دیگر به‌ دلیل‌ خاصیت‌ هدایت‌ الكتریكی‌هیدرات‌ آلومینیوم‌، تركیب‌ پلیمری‌ این‌ ماده‌تنها برای‌ روكش‌ كابلها مناسب‌ است‌ و به‌دلیل‌ پرت‌ انرژی‌ ناشی‌ از هدایت‌ الكتریكی‌برای‌ عایق‌ كابلها الكتریكی‌ برای‌ عایق‌ كابلهامناسب‌ نیست‌.
طرح‌ مساله‌
از اواخر سالهای‌ دهه‌ 1980، EPRIتحقیقاتی‌ را برای‌ مشخص‌ كردن‌ مصارف‌جدید پلیمرهای‌ پیشرفته‌ دنبال‌ می‌كرد. درسال‌ 1991، EPRI برای‌ آگاهی‌ از آخرین‌فعالیتهای‌ تحقیقاتی‌ پلیمر، پروفسور الی‌پیرس‌ (EliPearec) سرپرست‌انستیتوی‌ تحقیقات‌ پلیمر دانشگاه‌ پلی‌تكنیك‌ نیویورك‌ را دعوت‌ به‌ همكاری‌ كرد.پیرس‌ در مورد فن‌ آوریها و مصارف‌ جدیدپلیمرها، نظرات‌ مهمی‌ داشت‌. این‌ دیدگاهها،سیمور آلبرت‌ (یكی‌ از اعضای‌ EPRI) رامتقاعد كرد كه‌ فن‌ آوری‌ پیشرفته‌، خواهدتوانست‌ فرمولاسیون‌ جدیدی‌ از پلیمرهای‌ضد حریق‌ مورد نیاز صنعت‌ برق‌ برای‌ عایق‌كاری‌ كابلها قدرت‌ تولید كند.

آلبرت‌ می‌گوید: >سایر محققان‌ سعی‌كرده‌ بودند كه‌ مساله‌ را به‌ استفاده‌ فعلی‌ ازافزودنیهای‌ هالوژن‌ و هیدروكسید فلزات‌ محدود كنند. ما با این‌ پرسش‌ كه‌ (آیا راه‌دیگری‌ وجود دارد؟) شروع‌ كردیم‌. ما بدنبال ‌افزودنیهای‌ ضد حریق‌ دیگری‌ بودیم‌ كه‌ همه‌محصولات‌ جانبی‌ و ناخواسته‌ از آتش‌سوزی‌ را حذف‌ كند. نتیجه‌ كار ممكن‌ بود فقط محصولات‌ فعلی‌ را اندكی‌ اصلاح‌ كند.ولی‌ ما به‌ امكان‌ تولید عایق‌ ضد حریق‌پلیمری‌ با خواص‌ خوب‌ فیزیكی‌، امكان‌تولید آسان‌، قیمت‌ ارزان‌ و غیر آلاینده‌ محیطزیست‌ فكر می‌كردیم‌.
با این‌ طرز تفكر بر نشتاین‌ (متخصص‌پلیمر در EPRI) و جان‌ استرینجر (دانشمندعلم‌ مواد و فن‌ آوریهای‌ اجرایی‌ در بخش‌تحقیقات‌ استراتژیك‌) با پیرس‌ در موردامكان‌ توسعه‌ پلیمری‌ ضد حریق‌ جدید وارد مذاكره‌ شدند. وی‌، ادویل‌ (Ed Wil) استاددانشگاه‌ پلی‌ تكنیك‌ نیویورك‌ كه‌ دارای ‌سابقه‌ كار در صنایع‌ شیمیایی‌ بود را برای‌ این‌كار معرفی‌ كرد. ویل‌ پیشنهاد پروژه‌ تحقیقاتی‌در این‌ زمینه‌ را آماده‌ كرد. پیشنهاد پروژه‌ دارای‌ این‌ ویژگی‌ بود كه‌ چنانچه‌ بخشهایی‌ ازآن‌ از حمایت‌ مالی‌ برخوردار نمی‌شد قابل‌حذف‌ بود. بخش‌ تحقیقات‌ اكتشافی‌ EPRI تامین‌ بودجه‌ این‌ طرح‌ سه‌ ساله‌ را به‌ عهده‌گرفت‌. اگر چه‌ ویل‌ هدف‌ پروژه‌ را می‌دانست ‌اما نقشه‌ روشنی‌ برای‌ رسیدن‌ به‌ آن‌ نداشت‌.برای‌ پی‌ بردن‌ به‌ نیازهای‌ واقعی‌ صنعت‌برق‌، برنشتاین‌، ویل‌ را به‌ نمایندگان‌ شركت‌ برق‌ ادیسون‌ نیویورك‌ معرفی‌ كرد. ویل‌ باكمك‌ نمایندگان‌ صنعت‌ برق‌ و با جست‌وجودر انتشارات‌ علمی‌ تلاش‌ كرد كه‌ اطلاعاتی‌در مورد پلیمرها جمع‌ آوری‌ كند. وی‌ بانمایندگانی‌ از شركتهای‌ Akoz Nobe l،ATqT، كابلسازی‌ BICC،BP، DuPont،Mosanto، South Wire، UnionCarbide گفتگو كرد و آنها راهنمایی‌های‌ارزشمندی‌ در مورد استانداردهای‌ پلیمرهای‌ضد حریق‌ و روشهای‌ آزمایش‌ آن‌ ارایه‌كردند. ویل‌ با مشورت‌ شركتهای‌ تولیدكننده‌كابل‌ و انستیتو ملی‌ استاندارد و فن‌آوری‌ و باكمك‌ EBRI برای‌ انتخاب‌ مواد ضد آتش‌سوزی‌ آزمایشهایی‌ انجام‌ داد.
ویل‌ می‌گوید: ما در خلاء تحقیق‌نمی‌كردیم‌. روش‌ كار مشخص‌ بود و افرادی‌وجود داشتند كه‌ از آنها سوال‌ می‌كردیم‌. باجمع‌آوری‌ نظرات‌ صنعتگران‌ برق‌،تولیدكنندگان‌ و اطلاعات‌ بازار ما پی‌ بردیم ‌كه‌ فرمولاسیونهای‌ پلیمری‌ ضد آتش‌سوزی‌باید چگونه‌ باشند و چه‌ تركیباتی‌ در دسترس‌است‌. كدام‌ فرمولاسیونها از نظر صنعت‌ برق‌ترجیح‌ دارد و برای‌ آینده‌ چه‌ چیز مورد نیازاست‌.<
آلبرت‌ می‌گوید >در تحقیقات‌، همه‌ چیزآن‌ گونه‌ كه‌ فكر می‌كنید موفقیت‌آمیز نیست‌ولی‌ معمولا اطلاعات‌ خوبی‌ در موردموضوع‌ به‌ دست‌ می‌آید.
پس‌ از مرحله‌ جمع‌ آوری‌ اطلاعات‌،مرحله‌ آزمایشهای‌ پروژه‌ شروع‌ شد. در این‌مرحله‌، از محققی‌ به‌ نام‌ وی‌ مینگ‌ زو(Wiminq Zhu) از دانشگاه‌ ایالتی‌ اوكلاهما به‌ عنوان‌ دانشجوی‌ دوره‌ فوق‌ دكتراثبت‌ نام‌ بعمل‌ آمد. وظیفه‌ وی‌ تولیدمخلوطهای‌ مختلف‌ پلیمری‌ و انجام‌محاسبات‌ آزمایشگاهی‌ بود. پس‌ از چنددوره‌ سعی‌ و خطا ویل‌ و زو فرمولاسیون ‌ضد حریق‌ خوبی‌ به‌ دست‌ آوردند. از نظرتولید، این‌ فرمولاسیون‌ نوید بخش‌ بود. افزودنیهای‌ مورد نظر قابل‌ تهیه‌ و ارزان‌بودند. فرمولاسیون‌ مزبور شامل‌ ملامین‌،پلی‌ فنیلین‌ اكسید (PPO) و سیلانتید كالوین‌بود. ویل‌ می‌گوید: >از این‌ كه‌ فرمولاسیون‌ضد آتش‌سوزی‌ نوید بخشی‌ به‌ دست‌ آمد،بسیار خشنود شدیم‌. ما دریافتیم‌ كه‌فرمولاسیون‌ به‌ دست‌ آمده‌ با چند نمونه‌ ازپلی‌اولفین‌ها كه‌ دارای‌ مزایای‌ آشكار است‌، همخوانی‌ دارد. سه‌ جزء افزودنی‌ ضروری‌برای‌ تشكیل‌ این‌ فرمولاسیون‌ ارزان‌ قیمت‌ ومناسب‌ عایق‌بندی‌ كابلهای‌ ولتاژ پایین‌ است‌.
سپس‌ توجه‌ ویل‌ و زو معطوف‌ به‌ یافتن‌فرمولاسیون‌ مناسب‌ روكش‌ شد به‌ نحوی‌ كه‌اجازه‌ سرایت‌ گرما و شعله‌ را از عایق‌ ندهد.بعد از فعالیتهای‌ زیاد آزمایشگاهی‌ با استفاده‌از تركیبات‌ ملامین‌ نتایج‌ مطلوب‌ به‌ دست‌ آمد.
آزمایشهای‌ ویل‌ و زو بر روی‌ صفحات‌پلیمری‌ انجام‌ شده‌ بود. برای‌ این‌ كه‌ از این‌پلیمرها به‌ عنوان‌ عایق‌ و روكش‌ كابل‌استفاده‌ شود. باید امكان‌ اكسترود پلیمرهاوجود داشته‌ باشد. محققان‌ بنا به‌ تقاضای‌EPRI در آزمایشگاه‌ نمونه‌های‌ كوچك‌اكسترود فرمولا سیونهای‌ جدید را نشان‌ دهند. ولی‌ هنوز راه‌ زیادی‌ تا تجاری‌ شدن‌نتایج‌ تحقیقات‌ در پیش‌ است‌. بر اساس‌توافق‌ نامه‌ای‌، لیسانس‌ استفاده‌ از این‌ فن‌آوری‌ به‌ شركت‌ BICC واگذار شده‌ است‌.شركت‌ BICC تلاش‌ می‌كند كه‌ نتایج‌ به‌دست‌ آمده‌ را تجاری‌ كند.
استرینجر می‌گوید: >تحقیقات‌ اكتشافی‌نه‌ تنها جنبه‌ علمی‌ دارد بلكه‌ جنبه‌ تجاری‌آنها باید مد نظر باشد. تولیدات‌ و روندهایی‌كه‌ از پژوهشهای‌ اكتشافی‌ حاصل‌ می‌شودباعث‌ سود آوری‌ شركتها است‌ و آنها را به ‌سوی‌ مرزهای‌ نو سوق‌ می‌دهد. امروزه‌ روندتقاضای‌ فن‌ آوری‌ پیشرفته‌ توسط مشتریان‌سریعتر از گذشته‌ است‌. یكی‌ از راههای‌ اجابت‌ این‌ تقاضا ادامه‌ كار در زمینه‌هایی‌است‌ كه‌ در آن‌ امید اكتشاف‌ و نوآوری‌ است‌. البته‌ احتمال‌ شكست‌ و ناكامی‌ نیز وجوددارد. ولی‌ باید گفت‌ تنها شكست‌ حتمی‌ دردرازمدت‌ ناشی‌ از دست‌ روی‌ دست‌ گذاشتن‌و تلاش‌ نكردن‌ خواهد بود.

برگردان‌:دارا فتوحی‌

منابع‌: Schovber,J,In search of Fire-Resistant Cables, The EPRI Journal,Nov, Dec 1997, Vol 22, No,6, pp22-29, http:/WWW, epri, com /EPRIJournal

ماهنامه  صنعت برق





موضوع : مهندسی قدرت (Power Engineering)،
برچسب ها : پوشش، پوشش مقاوم، كابل، در برابر آتش، آتش، عایق، روکش،




تاریخ : شنبه 9 آذر 1392 | 03:45 ب.ظ | نویسنده : رامین خادم ملت | نظرات

 انجمن مهندسین برق و الکترونیک