Palnik igłowy: Zastosowanie i analiza techniczna w testach bezpieczeństwa pożarowego urządzeń elektrycznych i elektronicznych

Abstrakcja
Wraz z rozwojem miniaturyzacji i zwiększaniem mocy produktów w takich dziedzinach jak sprzęt elektryczny i elektroniczny, sprzęt AGD i oświetlenie, ryzyko pożaru spowodowane „małymi płomieniami” powstającymi w wyniku zwarć w obwodach i przegrzania podzespołów stało się coraz bardziej powszechne. Badania bezpieczeństwa pożarowego stały się zatem kluczowym ogniwem w badaniach i rozwoju produktów, kontroli jakości w fabryce oraz certyfikacji. Jako specjalistyczne urządzenie do symulacji scenariuszy zapłonu małego płomienia, dokładność testowania i wygoda obsługi palnika z płomieniem igłowym bezpośrednio decydują o wiarygodności oceny odporności ogniowej. W niniejszym artykule omówiono LISUN ZY-3 Palnik igłowy Jako obiekt badań, systematycznie omawia zalety modułowej konstrukcji, dogłębnie analizuje zasady techniczne podstawowych funkcji, takich jak precyzyjna kontrola temperatury, automatyczne ustawianie czasu i rejestracja danych, a także weryfikuje adaptowalność urządzenia w wielobranżowych testach bezpieczeństwa pożarowego, łącząc jego zgodne z międzynarodowymi normami możliwości kontroli parametrów płomienia z dwutrybową konstrukcją. Poprzez analizę typowych scenariuszy zastosowań i porównanie parametrów wydajności, wartość techniczna urządzenia została… LISUN ZY-3 Palnik igłowy wyróżnia się tym, że zapewnia bezpieczeństwo pożarowe produktów i spełnia wymogi dostępu do rynku, stanowiąc profesjonalne odniesienie do rozwiązań testowych dla producentów wyrobów elektrycznych i elektronicznych, instytucji testujących i instytutów naukowo-badawczych.

1. Wstęp
Podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych i elektronicznych, usterki takie jak starzenie się podzespołów, przeciążenie obwodów lub zwarcia mogą łatwo generować „małe płomienie” o temperaturze przekraczającej 700°C. Chociaż płomienie te są niewielkie, ich energia jest skoncentrowana i może łatwo zapalić wewnętrzne materiały izolacyjne lub obudowy urządzeń, wywołując w ten sposób pożary na dużą skalę. Aby zapobiec takim zagrożeniom, instytucje takie jak Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) i Narodowa Administracja Normalizacyjna (National Normalization Administration) sukcesywnie publikowały normy dotyczące badania płomienia igłowego (np. IEC 60695-11-5:2016, GB/T 5169.5-2020), które jednoznacznie wymagają symulacji scenariuszy z małym płomieniem w celu sprawdzenia odporności ogniowej i trwałości płomienia produktów i materiałów.

Tradycyjne urządzenia do badania płomienia igłowego mają problemy, takie jak rozproszone funkcje, niska dokładność kontroli parametrów i złożone procesy operacyjne. Na przykład, ręczna regulacja wysokości płomienia łatwo prowadzi do błędów, a ręczny pomiar czasu utrudnia dokładny pomiar czasu utrzymywania się płomienia, co nie spełnia wymagań testów o wysokim standardzie. ZY-3 Palnik igłowy opracowany przez LISUN Urządzenie charakteryzuje się modułową, zintegrowaną konstrukcją, integrując funkcje takie jak precyzyjna kontrola temperatury, automatyczny pomiar czasu i rejestracja danych. Jednocześnie optymalizuje proces testowania dzięki podwójnemu trybowi pracy – ekranowi dotykowemu i zdalnemu sterowaniu. Urządzenie nie tylko ściśle spełnia normy międzynarodowe i krajowe, ale także dostosowuje się do potrzeb testowych próbek o różnych rozmiarach. Jest szeroko stosowane w takich dziedzinach jak elektronika i elektronika, oświetlenie i elektronika samochodowa, stając się kluczowym urządzeniem do badań bezpieczeństwa pożarowego. Niniejszy artykuł kompleksowo przeanalizuje zalety techniczne i wartość przemysłową tego urządzenia. LISUN ZY-3 Palnik igłowy z perspektywy czterech wymiarów: architektura techniczna sprzętu, zasady działania rdzenia, scenariusze zastosowań i weryfikacja wydajności.

2. Architektura techniczna i zasady działania rdzenia LISUN ZY-3 Palnik igłowy
2.1 Modułowa architektura projektowa
Modułowa konstrukcja LISUN ZY-3 Needle Flame Burner stanowi podstawę integracji funkcji i elastycznej adaptacji. Całość składa się z pięciu podstawowych modułów. Każdy moduł działa niezależnie i współpracuje interaktywnie, zapewniając dokładność i stabilność procesu testowania:
• Moduł układu spalania: Zawiera standardowy palnik igłowy (średnica wewnętrzna 0.5 mm), jednostkę zasilania gazem oraz element regulacji płomienia. Kąt palnika można elastycznie regulować (pod kątem 45° podczas testów i w pionie podczas kalibracji wysokości płomienia). Gazem do spalania jest butan o czystości ≥95%, a opcjonalny elektroniczny przepływomierz gazu umożliwia precyzyjną kontrolę natężenia przepływu gazu w celu stabilizacji kształtu płomienia.
• Moduł kontroli temperatury: integruje termoparę typu K o średnicy Φ0.5 mm i precyzyjny układ pomiaru temperatury. Zakres pomiaru temperatury obejmuje zakres 0–1000°C, co pozwala na monitorowanie procesu wzrostu temperatury płomienia w czasie rzeczywistym i ścisłe przestrzeganie standardowego wymogu „wzrostu temperatury od 100°C±2°C do 700°C±3°C w czasie 23.5 s ± 1 s”, co pozwala uniknąć wpływu odchyleń temperatury na wyniki testów.
• Moduł pomiaru czasu i rejestracji danych: Posiada wbudowany, precyzyjny układ pomiaru czasu. Czas spalania (0–999.9 s, ±0.1 s) i czas utrzymywania się płomienia (0–999.9 s, ±0.1 s) mogą być rejestrowane automatycznie. Obsługuje pojedyncze lub wiele kolejnych ustawień spalania. Dane testowe są zapisywane w pamięci urządzenia w czasie rzeczywistym i mogą być eksportowane do komputera przez USB w celu przeprowadzenia analizy wtórnej.
• Moduł obsługi i bezpieczeństwa: Wyposażony w duży, samodzielnie opracowany ekran dotykowy LCD oraz bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania, obsługujący takie funkcje, jak ustawianie parametrów, uruchamianie/pauzowanie testów oraz przeglądanie danych. Jednocześnie integruje zabezpieczenie przed przegrzaniem, alarm wycieku gazu oraz przycisk zatrzymania awaryjnego. Gdy temperatura urządzenia przekroczy próg lub stężenie gazu jest nieprawidłowe, urządzenie automatycznie odcina dopływ gazu i uruchamia alarm.
• Moduł mocowania próbek: Zapewnia regulowany uchwyt, który dostosowuje się do próbek o różnych rozmiarach (takich jak małe obudowy przekaźników, grube warstwy izolacji kabli, materiały foliowe itp.). Wysokość i poziome położenie uchwytu można precyzyjnie regulować, aby zapewnić, że odległość spalania między palnikiem a próbką spełnia wymagania normy (zwykle 5 mm ± 0.5 mm).

2.2 Zasady techniczne funkcji podstawowych
2.2.1 Precyzyjna technologia kontroli temperatury
Temperatura płomienia jest kluczowym parametrem testu płomienia igłowego, który bezpośrednio wpływa na określenie progu zapłonu materiału. LISUN ZY-3 Palnik igłowy umożliwia precyzyjną kontrolę temperatury dzięki współpracy „pomiaru temperatury w czasie rzeczywistym z pomiarem temperatury za pomocą termopary i dynamicznej regulacji algorytmu PID”:
• Pomiar temperatury: końcówka termopary typu K jest ściśle przymocowana do rdzenia płomienia, zbierając dane dotyczące temperatury 10 razy na sekundę i przetwarzając sygnał analogowy na sygnał cyfrowy w celu przesłania do głównego układu sterującego.
• Regulacja PID: W oparciu o algorytm PID, główny układ sterujący porównuje temperaturę w czasie rzeczywistym ze standardową krzywą temperatury (100°C→700°C, 23.5 s±1 s) i automatycznie reguluje natężenie przepływu gazu butanowego oraz otwarcie przepustnicy palnika. Jeśli temperatura rośnie zbyt wolno, natężenie przepływu gazu jest zwiększane; jeśli temperatura przekracza dopuszczalny poziom, natężenie przepływu jest zmniejszane, aby zapewnić ścisłą zgodność temperatury płomienia z wymaganiami norm GB/T 5169.5-2020 i IEC 60695-11-5:2016.

2.2.2 Automatyczne rejestrowanie czasu i danych
Tradycyjny, ręczny pomiar czasu jest podatny na błędy (powyżej ±0.5 s) z powodu opóźnień reakcji personelu. LISUN ZY-3 osiąga dokładność pomiaru czasu na poziomie milisekund dzięki współpracy sprzętu i oprogramowania:
• Czas spalania: Po rozpoczęciu testu urządzenie automatycznie rejestruje czas kontaktu palnika z próbką. Po osiągnięciu ustawionego czasu spalania (np. konwencjonalnych 30 s) palnik automatycznie resetuje się z dokładnością pomiaru czasu ±0.1 s.
• Pomiar czasu utrzymywania się płomienia: Po oddzieleniu próbki od płomienia urządzenie monitoruje za pomocą czujnika optycznego, czy próbka nadal się pali. W przypadku wykrycia płomienia urządzenie automatycznie rozpoczyna pomiar czasu utrzymywania się płomienia; po zgaszeniu płomienia automatycznie zatrzymuje pomiar i rejestruje dane, takie jak „stan zapłonu”, „czas utrzymywania się płomienia” i „sytuacja rozprzestrzeniania się spalania”, unikając subiektywnych błędów w ręcznej obserwacji.
• Przechowywanie danych: Obsługuje przechowywanie ponad 5,000 grup danych testowych. Każda grupa danych obejmuje czas testu, informacje o próbce, czas spalania, czas utrzymywania się płomienia, krzywą temperatury itp., które można wyeksportować do formatu Excel, co ułatwia generowanie raportów testowych i śledzenie danych.

2.2.3 Praca w trybie podwójnym i zapewnienie bezpieczeństwa
Aby uprościć proces obsługi i zmniejszyć ryzyko oparzeń wysokotemperaturowych, LISUN ZY-3 przyjmuje podwójny tryb działania „ekran dotykowy + pilot”:
• Obsługa za pomocą ekranu dotykowego: 5-calowy ekran dotykowy LCD wyświetla w czasie rzeczywistym temperaturę, dane czasowe, stan płomienia i inne informacje. Umożliwia ustawianie parametrów jednym kliknięciem (takich jak czas spalania 30 s i wysokość płomienia 12 mm). Interfejs jest intuicyjny i łatwy w obsłudze, co pozwala nowym operatorom szybko rozpocząć pracę.
• Zdalne sterowanie: Urządzenie jest wyposażone w bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania, umożliwiający testerom uruchamianie/wstrzymywanie testu z odległości 3 metrów, co pozwala uniknąć bliskiego kontaktu z palnikiem wysokotemperaturowym (temperatura płomienia przekracza 700°C). Jednocześnie korpus urządzenia wykonany jest ze stali lakierowanej natryskowo w wysokiej temperaturze, odpornej na wysokie temperatury i korozję, co dodatkowo zapewnia bezpieczeństwo użytkowania.

3. Specyfikacje parametrów i scenariusze zastosowań przemysłowych LISUN ZY-3 Palnik igłowy
3.1 Specyfikacje podstawowych parametrów i porównanie modeli
LISUN ZY-3 Palnik igłowy obejmuje dwa modele: ZY-3 (z szafką) i ZY-3S (bez obudowy). Podstawowe parametry są ściśle zgodne z normami międzynarodowymi i można je dobrać do różnych środowisk testowych i wymagań próbki. Poniższa tabela przedstawia porównanie parametrów i zgodność z normami obu modeli:

3.2 Analiza typowych scenariuszy zastosowań przemysłowych
Dzięki modułowej konstrukcji i precyzyjnym możliwościom testowania, LISUN ZY-3 Palnik igłowy jest szeroko stosowany w takich dziedzinach jak elektryka i elektronika, sprzęt informatyczny, oświetlenie oraz elektronika samochodowa. Poniżej przedstawiono główne scenariusze zastosowań:

3.2.1 Przemysł elektryczny i elektroniczny: Badanie ogniowe urządzeń elektrycznych niskiego napięcia
Jeśli obudowy i elementy izolacyjne urządzeń elektrycznych niskiego napięcia (takich jak przekaźniki, styczniki i wyłączniki) zapalą się od małych płomieni, może to doprowadzić do rozległych zwarć w obwodach. Producent urządzeń elektrycznych niskiego napięcia zastosował LISUN ZY-3 Palnik igłowy do testowania obudowy przekaźnika (materiał trudnopalny ABS):
• Przygotowanie do testu: czas spalania 30 s, palnik nachylony pod kątem 45°, punkt spalania w najsłabszej części obudowy (grubość 1.5 mm).
• Wynik testu: Próbka nie uległa zapłonowi podczas spalania i nie wykazywała trwałości płomienia po oddzieleniu od płomienia, co jest zgodne z wymogami GB/T 5169.5-2020.
• Wartość zastosowania: Niespełniające wymagań partie zostały odrzucone w drodze testów (pewna partia osłonek zapaliła się po 25 sekundach spalania z czasem podtrzymywania płomienia wynoszącym 8 sekund), co uniemożliwiło ich wprowadzenie na rynek i stworzyło zagrożenie dla bezpieczeństwa. Jednocześnie dostarczyło to danych wspierających optymalizację formuły materiałowej (zwiększenie zawartości środka zmniejszającego palność w materiale ABS z 15% do 20% w celu rozwiązania problemu zapłonu).

3.2.2 Branża sprzętu oświetleniowego: Badanie odporności ogniowej sterowników i opraw LED
Ze względu na długotrwałą pracę opraw LED w wysokich temperaturach, obudowy sterowników i materiały izolacyjne oprawek lamp są podatne na pożar. Przedsiębiorstwo oświetleniowe wykorzystało LISUN ZY-3 Palnik igłowy do testowania obudowy sterownika LED (materiał PC):
• Podstawa testu: GB 7000.1-2015 „Oprawy oświetleniowe – Część 1: Wymagania ogólne i badania”.
• Proces testowy: Symulować niewielkie płomienie powstające w wyniku przegrzania wewnętrznych podzespołów sterownika, przeprowadzić 30-sekundowe spalanie na obudowie sterownika i monitorować, czy nastąpił zapłon i rozprzestrzenianie się spalania.
• Kluczowy wynik: Zakwalifikowane obudowy nie wykazywały otwartego płomienia po spaleniu, jedynie lekkie zwęglenie powierzchni; niezakwalifikowane obudowy (z recyklingowanego materiału PC) zapaliły się po 18 sekundach spalania, a czas podtrzymywania płomienia wyniósł 12 sekund, a płomień rozprzestrzenił się na obwody wewnętrzne. Test ten skutecznie wykrył produkty niezakwalifikowane i zapewnił bezpieczeństwo użytkowania opraw oświetleniowych.

3.2.3 Branża elektroniki samochodowej: testowanie nowych słupów ładowania pojazdów elektrycznych
Ze względu na duży prąd ładowania w akumulatorach pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii, zapalenie się części izolacyjnych od małych płomieni może spowodować pożar akumulatora. Niezależna instytucja testująca wykorzystała LISUN ZY-3 Palnik igłowy do testowania części izolacyjnych (płyta z włókna szklanego i epoksydu) stosu ładującego:
• Normy testowe: GB/T 2408-2021 „Tworzywa sztuczne – Oznaczanie palności – Metody poziome i pionowe”, IEC 60695-11-5:2016.
• Test skupia się na: monitorowaniu czasu zapłonu, czasu utrzymywania się płomienia części izolacyjnych w płomieniu o temperaturze 700°C oraz tego, czy powstają krople (krople mogą zapalić znajdujące się poniżej materiały palne).
• Wnioski z testu: Zakwalifikowane części izolacyjne nie uległy zapłonowi, nie wystąpiło kapanie, a czas utrzymywania się płomienia wyniósł 0 s, co spełnia wymagania przeciwpożarowe dotyczące stosów załadowczych; przedłożona próbka zapaliła się po 22 s spalania, a czas utrzymywania się płomienia wyniósł 9 s, co spowodowało kapanie, co uznano za niekwalifikujące się, co pomogło przedsiębiorstwom uniknąć ryzyka związanego z certyfikacją produktu.

3.2.4 Obszar badań i rozwoju materiałów: Ocena właściwości trudnopalnych tworzyw konstrukcyjnych
Instytuty naukowo-badawcze często wykorzystują LISUN ZY-3 Palnik igłowy do oceny wydajności nowych materiałów zmniejszających palność. Instytut badań materiałowych przetestował zmodyfikowany materiał PA66 (z dodatkiem bezhalogenowego środka zmniejszającego palność):
• Cel testu: sprawdzenie odporności materiału na ogień w warunkach małych płomieni oraz dostarczenie podstawy do doboru materiałów obudów urządzeń elektrycznych i elektronicznych.
• Zmienne testowe: Zmień ilość dodanego środka zmniejszającego palność (10%, 15%, 20%) i porównaj czas zapłonu i czas utrzymywania się płomienia przy różnych dodanych ilościach.
• Wynik badań: Przy dodaniu 20% środka zmniejszającego palność materiał nie uległ zapłonowi; przy dodaniu 15% czas zapłonu wyniósł 15 s, a czas utrzymywania się płomienia 3 s; przy dodaniu 10% czas zapłonu wyniósł 8 s, a czas utrzymywania się płomienia 15 s. Ostatecznie ustalono, że optymalna ilość dodatku to 15% (równoważąca odporność ogniową i koszty).

4. Weryfikacja wydajności i zgodności ze standardami LISUN ZY-3 Palnik igłowy
4.1 Dane weryfikacji wydajności
Aby sprawdzić dokładność testowania LISUN ZY-3 Do powtórnych badań wybrano próbkę standardową palnika igłowego (płytka z tworzywa fenolowego określona w normie GB/T 5169.5-2020). Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli:

Z danych wynika, że ​​kluczowe wskaźniki LISUN ZY-3 Palnik igłowy, takie jak wysokość płomienia, czas narastania temperatury i dokładność pomiaru czasu, spełniają standardowe wymagania, a dokładność określania zapłonu sięga 100% przy dobrej powtarzalności testu, co może zapewnić wiarygodność wyników testu.

4.2 Zgodność ze standardem
LISUN ZY-3 Palnik igłowy ściśle przestrzega szeregu międzynarodowych i krajowych norm, aby zapewnić globalne uznanie wyników testów:
• Normy podstawowych metod testowania: GB/T 5169.5-2020 „Badanie zagrożenia ogniowego produktów elektrycznych i elektronicznych – Część 5: Płomienie testowe – Metoda badania płomieniem igłowym”, IEC 60695-11-5:2016 „Badanie zagrożenia ogniowego – Część 11-5: Płomienie testowe – Metoda badania płomieniem igłowym”.
• Normy specyficzne dla produktu: GB 7000.1-2015 „Oprawy oświetleniowe – Część 1: Wymagania ogólne i badania”, GB/T 4943.1-2022 „Sprzęt informatyczny – Bezpieczeństwo – Część 1: Wymagania ogólne”, GB/T 2408-2021 „Tworzywa sztuczne – Oznaczanie palności”, IEC 62368-1:2023 „Urządzenia audio/wideo, informatyczne i telekomunikacyjne – Część 1: Wymagania bezpieczeństwa”.
• Normy branżowe: ISO 6722-1:2019 „Pojazdy drogowe – Kable, przewody i wiązki przewodów – Część 1: Wymagania ogólne i metody badań” (badania wiązek przewodów samochodowych), UL 94:2024 „Norma dotycząca badań palności tworzyw sztucznych na części urządzeń i sprzętów” (badania ognioodporności tworzyw sztucznych).

5. Wnioski 
LISUN ZY-3 Palnik igłowy Integruje kluczowe funkcje, takie jak precyzyjna kontrola temperatury, automatyczny pomiar czasu i rejestracja danych, dzięki modułowej konstrukcji, rozwiązując problemy tradycyjnego sprzętu, takie jak „niska dokładność parametrów, złożoność obsługi i wysokie ryzyko bezpieczeństwa”. Ścisła zgodność z normami i elastyczność adaptacji czynią go kluczowym urządzeniem do testowania bezpieczeństwa pożarowego w takich dziedzinach jak elektryka i elektronika, oświetlenie oraz elektronika samochodowa. Od kontroli jakości w fabrykach przedsiębiorstw, przez certyfikację zewnętrzną, po badania i rozwój materiałów w instytutach naukowo-badawczych, urządzenie to może dostarczać wiarygodnych danych testowych, pomagając produktom spełniać wymagania dotyczące dostępu do rynku i zmniejszać ryzyko pożaru.