CC BY
22Попов В. И., Песикин А. Н., Животягина С. Н., Пуганов М. В.
ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Одной из распространённых причин возникновения пожара на автомобилях является неисправность электросетей и электроприборов. Особую пожарную опасность представляет модуль топливного насоса отечественных легковых автомобилей. В работе представлены результаты исследований пожарной опасности модуля топливного насоса.
Для снижения взрывопожароопасности электосе-тей и оборудования автомобиля предлагается изменить конструкционную схему модуля топливного насоса и разработать пропитку изоляции для защиты её от повреждения животными.
Ключевые слова: электропроводка, электрооборудование автомобиля, топливный насос, изоляция, источник зажигания, аварийный режим.
В последние годы в России возникновение пожаров на автотранспорте занимает второе место после пожаров в жилых домах. Наиболее распространённой причиной возникновения данных пожаров (более 20 %) является нарушение правил установки и эксплуатации электрооборудования автомобилей [1-5].
Электрооборудование автомобиля представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратуры, обеспечивающих работу всех его систем: пуск двигателя, воспламенение рабочей смеси, освещение, сигнализация, питание контрольных приборов, дополнительной аппаратуры и т. д. С каждым
Рисунок 1. Схема подачи топлива в двигатель ВАЗ-2110, 2111, 2112 [5]:
1 - штуцер для проверки давления в системе питания;
2 - топливная рампа; 3 - форсунки; 4 - топливопровод;
5 - топливный бак; 6 - модуль топливного насоса (в топливном баке); 7 - топливный фильтр; 8 - тройник
годом в конструкции автомобилей увеличивается количество электрических приборов. Питание электрических приборов происходит от постоянного тока напряжением 12 В. Источниками тока на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея.
Под напряжением всегда находятся цепи звуковых сигналов, прикуривателя, сигнала торможения, плафонов освещения салона, штепсельной розетки для переносной лампы, питания аварийной сигнализации.
Большинство цепей бортовой сети автомобиля защищены плавкими предохранителями, основная часть которых установлена в монтажном блоке.
Наибольшую опасность в качестве источника зажигания представляют модуль топливного насоса и высоковольтное оборудование.
На рисунке 1 приведена схема подачи топлива в современных отечественных легковых автомобилях. Модуль топливного насоса установлен в топливном баке и включает в себя электрический топливный насос, сетчатый фильтр, регулятор давления топлива, электрические разъёмы и датчик указателя уровня топлива (рис. 2).
Рисунок 2. Модуль топливного насоса в сборе:
1 - электродвигатель модуля топливного насоса; 2 - штуцер под установку топливопроводов с быстросъёмными наконечниками; 3 - электрический разъём; 4 - датчик указателя уровня топлива; 5 - поплавок датчика указателя уровня топлива; 6 - фильтр грубой очистки
Рисунок 3. Обгоревшие контакты электрических разъемов топливного модуля
Анализ пожаров в автомобилях показывает, что наиболее частыми причинами их возникновения являются короткое замыкание при неисправности электрооборудования и переходные сопротивления.
Короткое замыкание происходит в результате нарушений изоляции электропроводки и из-за неисправности электрооборудования.
Переходные сопротивления возникают в местах соединения проводов, присоединения их к выключателям, электроприборам, в соединительных колодках. Провод в месте контакта с большим переходным сопротивлением может нагреться до температуры воспламенения изоляции. На рисунке 3 представлен вид соединительной колодки модуля топливного насоса при длительном воздействии температуры переходного сопротивления в контактной паре.
Одной из причин разрушения электропроводки и электрооборудования автомобилей, приводящей к коротким замыканиям, искрениям и возникновению повышенных переходных сопротивлений, является повреждение изоляции и конструкций электрообо-
Рисунок 4. Высоковольтная электропроводка автомобиля поврежденная крысами
рудования крысами и мышами. Животными повреждается изоляция высоковольтной проводки и сетей 12 В (рис. 4). В данной ситуации возникает электрическая дуга между проводами, а так как в автомобиле не предусмотрена система защиты от указанной аварийной работы, то при неисправности топливной системы (подтекание топлива) высока вероятность возникновения пожара.
На кафедре пожарной безопасности объектов защиты Ивановской пожарно-спасатель-ной академии ГПС МЧС России разработан стенд и проведены исследования пожарной опасности электросетей и агрегатов модуля топливного насоса. Общий вид стенда представлен на рисунке 5.
Проведены исследования изменения температуры поверхностей топливного модуля при различных режимах работы. На диаграммах (рис. 6-10) приведены результаты изменения температуры модуля.
При исследовании влияния модуля топливного насоса на возможность образования от него источника зажигания при нормальном и возможных аварийных режимах установлено следующее. Температура модуля топливного насоса не превышает температуры самовоспламенения бензина (меньше на 150 °С) и не может являться источником зажигания. Температура ротора электродвигателя насоса при заклинивании достигает температуры близкой к самовоспламенению бензина.
При исследовании возможности образования источника зажигания при аварийных режимах (короткое замыкание, переходное сопротивление) в электросети модуля топливного насоса в каждом случае происходила вспышка паровоздушной смеси паров бензина с воздухом. Также происходила вспышка от искрения коллектора электродвигателя
Рисунок 5. Стенд для исследования пожарной опасности модуля топливного насоса:
1 - преобразователь; 2 - вторичный прибор измерения температуры; 3 - макет топливного бака; 4 - аккумуляторная батарея 12 В; 5 - вольтметр М362 (ГОСТ 8711-60, диапазон измерений прибора 150-0-150 В);
6 - амперметр М 367 (ГОСТ 8711-60); 7 - мультиметр DT-832
Время, мин.
Рисунок 6. Изменение температуры поверхности электродвигателя модуля топливного насоса при нормальном режиме работы:
^^ - температура жидкости; - температура на корпусе модуля
Время, мин.
Рисунок 7. Изменение температуры поверхности модуля топливного насоса при засоре фильтра: ^^^ - температура жидкости; - температура на корпусе модуля
138 128 118 108 98 88 78 68 58 48 38 28 18^ 0
10 15 20 Время, мин.
25
30
Рисунок 8. Изменение температуры модуля топливного насоса при отсутствии топлива: - температура жидкости; - температура на корпусе модуля
240
220
200
180
о 160
р 140
1- сс 120
ер I- 100
м 80
60
40
20
/ ^ / 1
Т Т Т 1
10
15 20 Время, мин.
25
30
35
Рисунок 9. Изменение температуры поверхности модуля топливного насоса при заклинивании насоса: - температура жидкости; - температура на корпусе модуля
5
0
5
Время, мин.
Рисунок 10. Изменение температуры ротора электродвигателя топливного насоса при заклинивании насоса: ^^ - температура ротора
во всех опытах при повреждении штуцера топливопровода на корпусе насоса.
В качестве вывода следует отметить, что электросети и модуля топливного насоса отечественных автомобилей с инжекторными двигателем характеризуются высокой вероятностью возникновения пожара при аварийных режимах работы насоса и повреждении изоляции сетей. Источником зажигания может стать электрооборудование модуля топлив-
ЛИТЕРАТУРА
1. Статистика пожаров за 2013 и 2014 год. ФГУ ВНИИПО МЧС России.
2. Исследование причин возгорания автотранспортных средств: Учебное пособие / Под ред. канд. техн. наук А.И. Кол-макова. - М.: ГУ ЭКЦ МВД России, 2005. - 82 с.
3. Пожарная безопасность. Энциклопедия / Под ред. С. К. Шойгу. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2007. - 416 с.
Рисунок 11. Электродвигатель до и после исследований при заклинивании насоса
ного насоса в период ремонтных работ, а также при отсутствии бензина в баке или низком его уровне.
Для снижения взрывопожароопасности электосетей и оборудования автомобиля следует изменить конструкционную схему модуля топливного насоса (разъемы электросетей вынести за пределы объема бензобака) и разработать пропитку изоляции для защиты её от повреждения животными.
4. Акимов С. В., Чижов Ю. П. Электрооборудование автомобилей ВАЗ: Учебник. - М.: За рулем, 2004. - 384 с.
5. Omazda A., Rybinski Ja., Szajewska A. The research of the development of a passenger car fire in a closed space // Bezpieczenstwo i technika pozarnicza. - 2012. - № 27. - С. 65-69.
Popov V., Pesikin A., Zhivotiagina S., Puganov M.
FIRE RISK FEATURES OF ELECTRICAL EQUIPMENT IN LIGHT MOTOR VEHICLES
ABSTRACT
Purpose. The article considers one of the common causes of fires in auto transport - emergency mode of electrical networks and electrical appliances. Insulation of electric systems breaks down as a result of continuous usage of vehicles and in case of damage by rodents (rats, mice). Special danger is represented by the electrical circuit and the devices that are in contact with the fuel (fuel pump block, engine electrical network etc.).
Methods. The authors have developed a stand for carrying out research of fire risk of electrical network and the units of the fuel pump module of VAZ vehicles with injection engines.
Findings. Studies of the domestic cars with fuel injection engines have shown a high fire risk in case of emergency modes of fuel pump operation as well as the failure of the fuel module outlet insulation. Being
a source of ignition, the electrical fuel pump control unit poses a particular threat during maintenance or in the absence of gasoline in the fuel tank or its low level.
Research application field. The results obtained are suggested to be used for reducing transport vehicles fire hazard.
Conclusions. To reduce fire and explosion risk within electrical networks and equipment of the vehicle it is proposed to change the fuel pump module design and to develop the impregnation of the insulation to protect it from being damaged by animals.
Key words: wiring, electrical equipment of a vehicle, fuel pump, insulation, source of ignition, short circuit, contact resistance, emergency mode.
REFERENCES
1. Fire statistics in 2013, 2014. Moscow, VNIIPO of EMERCOM of Russia Publ., 2014.
2. Issledovanie prichin vozgoraniia avtotransportnykh sredstv [Study on the causes of fire vehicles. Ed by I.A. Kolmakov]. Moscow, GU EKTs MVD Rossii Publ., 2005. 82 p.
3. Pozharnaia bezopasnost'. Entsiklopediia [Fire safety. Encyclopedia. Ed. by S.K. Shoigu]. Moscow, VNIIPO MChS Rossii Publ., 2007. 416 p.
4. Akimov S.V., Chizhov Yu.P. Elektrooborudovanie avtomobilei VAZ [Electrical equipment of automobiles]. Moscow, Za rulem, 2004. 384 p.
5. Omazda A., Rybinski Ja., Szajewska A. The research of the development of a passenger car fire in a closed space // Bezpieczenstwo i technika pozarnicza. 2012, no. 27, pp. 65-69.
VLADiMiR POPOV ALEKSANDER PESiKiN SVETLANA ZHiVOTiAGiNA MiKHAiL PUGANOV
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia,
Ivanovo, Russia
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Candidate of Chemical Sciences
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
