CC BY
52
УДК 629.114.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ ПРИЧИН ВОЗГОРАНИЙ ТРАКТОРОВ «БЕЛАРУС» ПРОИЗВОДСТВА ОАО «МТЗ» СЕРИИ 3022
С.Д. Макаревич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник научно-практического центра учреждения «Могилевское областное управление МЧС Республики Беларусь»
E-mail: [email protected]
Аннотация. Статья посвящена вопросам испытания и исследования состояния пожароопасных узлов и агрегатов тракторов «Беларус» серии 3022 производства ОАО «МТЗ», разработке методик исследования пожаров на тракторах при их эксплуатации.
Ключевые слова: термические повреждения, пожароопасные узлы и агрегаты, лабораторные испытания и исследования, причина пожара.
Abstract. The article is devoted to the question of testing and state research of fire hazardous units and assemblies of 3022 series «Belarus» tractors manufactured by OJSC «MTW», the development of the methods for the tractors' fires studying during their operation.
Key words: temperature damage, fire hazardous units and assemblies, laboratory research, fire reason.
Обеспечение пожарной безопасности основывается на минимизации вероятности возникновения пожара, а если он все-таки произойдет - снижение материального ущерба, причиненного им.
Во исполнение научно-исследовательской опытно-конструкторской работы по установлению причины возгорания тракторов «Беларус» серии 3000 научно-практическим центром Могилевского областного управления МЧС проведены лабораторные исследования пожароопасных узлов и агрегатов тракторов, а также стендовые испытания и исследования состояния пожароопасных узлов и агрегатов в условиях эксплуатации.
При исследовании работающих двигателей тракторов пирометром была установлена температура наружной части теплоизоляционного кожуха выхлопной трубы. Максимальная температура на теплоизоляционном кожухе составила 128°С (104-128°С). Температура на металлических элементах выхлопной трубы без теплоизоляционного кожуха достигала 300°С. Указанная температура в 300°С превышает предельные пожаробезопасные температуры для встречающегося при возделывании сельскохозяйственных полей горючих материалов (сено - температура тления 204°С, солома - температура воспламенения 200°С) [1].
Также для оценки степени термических повреждений, выделения зон термических поражений ферромагнитных материалов магнитным методом исследования применялся прибор «КИМ-2М» (рис.1) на металлических поверхностях моторного отсека трактора в соответствии с разработанной методикой.
Объектами исследования явились холоднодеформированные стальные изделия, полученные методом холодной штамповки, высадки, протяжки, а также каленные и кованые изделия, изготовленные при температурной обработке ниже температуры Кюри.
Магнитный полевой метод, состоящий в измерении коэрцитивной силы ферромагнитного материала по значению тока размагничивания, и остаточной индукции в комплексе мероприятий по осмотру разрушенных узлов, имеющихся следов температурного воздействия на металл и объяснений очевидцев, позволил установить расположение место очага возникновения пожара при полном уничтожении трактора (лакокрасочного покрытия, резинотканевых, пластмассовых и других изделий).
Измерения происходят после намагничивания контролируемого участка детали до технического насыщения накладным преобразователем прибора. В режиме измерения коэрцитивной силы после импульсного намагничивания детали в обмотку размагничивания преобразователя подается ступенчато нарастающий ток, нарастание которого прекращается в момент равенства нулю магнитного потока через датчик Холла. В режиме измерения остаточной магнитной индукции после намагничивания детали в обмотку размагничивания преобразователя подается ступенчато нарастающий ток заданной величины. После отключения тока размагничивания на экран выводится амплитуда сигнала датчика Холла, которая пропорциональна магнитной индукции после частичного размагничивания.
< ►
Г ) I мом
Рисунок 1 - Коэрцитиметр импульсный микропроцессорный КИМ-2М
Для проведения исследования использовались следующее Оборудование, инструменты, материалы:
1. Измерительные приборы (линейка, рулетка и т.п.).
2. Коэрцитиметр импульсный микропроцессорный КИМ-2М ТУ4276-001-33044610-02 (прибор «КИМ-
2М»).
3. Инструмент для зачистки поверхности (нож, шпатель, щетка по металлу, ветошь, сметка и т.п.).
При проведении исследования прибором был составлен план расположения стальных изделий в масштабе. Шаг исследования выбирался в зависимости от степени поражения и размеров конструкций и изделий в пределах от 20 см до 1 м.
Проведена подготовка поверхности. С поверхности удалены остатки лакокрасочного покрытия, пожарного мусора, копоти и т.п. путем сметания щеткой, веником. В случае наличия окалины толщиной более 0,1мм поверхность перед измерением зачищалась. После зачистки, используя мягкую щетку убрались следы механической обработки. Поверхность подготовлена на площади 15-12 см2 для стандартного накладного преобразователя. В каждой точке исследования проведено не менее шести измерений во взаимно противоположных направлениях, полученные значения зафиксированы.
Зона наибольших термических поражений соответствует наименьшим значениям показаний прибора.
На последней стадии изучаются и оцениваются полученные результаты, и формулируется вывод в следующей форме: «Зона наибольших термических поражений располагается (указывается место на плане расположения стальных изделий и № точек измерения на самих изделиях)».
Для анализа возможности возникновения пожара от термического проявления выхлопной трубы на базе испытательного центра МТЗ были проведены натурные испытания с трактором МТЗ-3022 (рис. 2).
В ходе данных испытаний имитировалась возможность контакта нагретой поверхности выхлопной трубы с твердыми горючими материалами (опилки, ветошь) и горючей жидкостью (дизельное топливо). В ходе данных испытаний загорание произошло в результате длительного контакта ветоши с нагретой поверхностью выхлопной трубы, а дизельное топливо привело к интенсивному распространению данного пожара. В течение 10 секунд пожар распространился по моторному отсеку. При этом непосредственный контакт дизельного топлива с выхлопной трубой к загоранию не произвел. Однако испытания производились при минусовых температурах, когда температура вспышки дизельного топлива (горючих жидкостей) начинается от 64°С. Также пожары тракторной техники происходят в основном в летний период при наружной температуре от 25°С, а внутриобъемная температура подкапотного пространства может достигать 60°С.
При проведении эксперимента для установления температуры нагретой поверхности выхлопного тракта использовался тепловизор №СР30, с непосредственным контактом горючего материала, имеющегося на сельскохозяйственных полях (соломой).
Эксперимент показал, что при длительном тепловом воздействии на солому от элементов выхлопного тракта происходит возгорание. Об этом свидетельствуют показания тепловизора в начале и конце эксперимента. На 17 минуте температура воздействия выхлопного тракта составляла 210,5 °С (рисунок 3 а) и б).
Рисунок 2 - Моделирование очага возникновения пожара
При данной температуре для соломы уже возможно ее воспламенение [1]. При более длительном воздействии в конце эксперимента на 107 минуте происходит возгорание данного горючего материала о чем свидетельствует плавное повышение температуры за пределы регистрации такой тепловизором (более 350 °С) в течение 60 минут (рисунок 3 в) и г). При температуре 310 °С и выше происходит самовоспламенение соломы согласно [1].
а)
б)
Рисунок 3 - Зафиксированные результаты тепловизором в эксперименте: в начале эксперимента на 17 минуте в ИК- изображении (а) и реальном изображении (б); в конце эксперимента на 107 минуте в ИК- изображении (в) и реальном изображении (г).
В результате проведенных испытаний в течении 107 минут изменение температуры на поверхности тракта выглядит следующим образом (рис.4)
Рисунок 4 - Изменение температуры на поверхности выхлопного тракта во времени
Электрическое оборудование трактора запитывается от двух аккумуляторных батарей (12ВД25АИ обеспечивающих кратковременную подачу тока до 950А), установленных в металлическом отсеке с правой стороны. Далее через выключатель массы и плавкие предохранители на 80А и 30А электричество подается на силовое реле, щит управления в кабине водителя и т.д. Расположение аккумуляторных батарей с правой стороны у основания кабины приводит к прокладке токопроводящих жил в районе коробки передач, выхлопной трубы. В том числе, при возможном соприкосновении поливинилхлоридных оболочек жгутов электрических проводников с выхлопной трубой. При этом, предельно допустимая кратковременная температура, при которой происходит разложение изоляции из поливинилхлоридных пластикатов, составляет 145-160°С. В свою очередь длительное термическое воздействие не должно превышать 70°С. При имеющемся термическом воздействии происходит изменение механических свойств изоляционного материала, он приобретает текучесть, что также влияет на ее разрушение в местах пересечения острых углов, краев крепящей арматуры и т.п. На основании изложенного, не исключается возможность возникновения аварийного режима (короткого замыкания) в работе электрической сети трактора в результате внешнего термического воздействия от нагретой поверхности выхлопной трубы.
Изучение образца проводника, полученного с места пожара трактора «Беларус» серии 3022 проводилось по металлографическому методу исследования на установке электрохимического полирования и травления ШЛИФ-2ТМ (рис. 5).
Установка электрохимического полирования травления ШЛИФ-2ТМ предназначена для окончательной доводки поверхности металлографических шлифов перед проведением исследования.
Технические характеристики установки ШЛИФ-2ТМ: Форма исследуемого образца произвольная Размеры плоского среза образца 0,5.. .6 мм Анодный потенциал, регулируемый в пределах 0 .60В Регулируемый ток блока управления 0.. ,1А
Питание установки от сети переменного тока напряжением 220 В±22 В/ 50 Гц±1 Гц Потребляемая мощность: 300Вт
Комплект установки:
Микроскоп металлографический агрегатный серии ЕС МЕТАМ РВ (модернизированный) Электролитическая ячейка с насосом для подачи электролита Блок питания и управления Сосуд для электролита
Рисунок 5 - Установка электрохимического полирования и травления ШЛИФ-2ТМ и образец шлифа
При металлографическом методе исследования [2, 3] проводилось изучение фазового состава и форма зерен в зонах расплавления. Изучение структурных особенностей зон оплавления проводилась на микрошлифах приготовленных в продольном сечении проводников. Во время полирования отдельные жилы не соединенные между собой, зацепляются за сукно, что существенно осложняет процесс приготовления шлифа.
Фрагмент медной многопроволочной токоведущей жилы длиной 21,4 см (рисунок 6), сечением около 5,0 мм2, который имеет следы термического воздействия в виде полного выгорания материала изоляции. Данный проводник имеет следы термического воздействия в виде полного уничтожения материала изоляции и частичного оплавления. При визуальном и микроскопическом исследовании оплавлений токоведущей жилы фрагмента медного электрического проводника, согласно [4], установлено, что оплавления имеют шарообразную форму, сечение жилы в зоне оплавления изменено значительно, на относительно малом протяжении. Согласно справочным данным [3], данные оплавления характерны для оплавлений, возникших в результате аварийных режимов работы электрической природы (короткого замыкания).
Таким образом, полученный на исследование фрагмент медной многопроволочной токоведущей жилы (фрагмент электропроводки трактора) имеет оплавления, которые характерные для оплавлений, возникших в результате аварийных режимов работы электрической природы (короткого замыкания).
Рисунок 6 - Фрагмент медной многопроволочной токоведущей жилы трактора
При исследовании топливной системы трактора было установлено что через рассматриваемую зону проходит топливопровод обратной системы между кабиной и двигателем. На данном участке металлической трубопровод диаметром 8мм с правой стороны через муфту крепится к резинотканевому топливопроводу диаметром 10мм, посредством которого соединяется с баком емкостью 510л. Максимальное ожидаемое давление на резинотканевом участке составляет 0,6МПА. При этом в случае нарушения герметичности данного участка дизельное топливо (горючая жидкость) поступит в объем моторного отсека без изменения параметров работы двигателя, т.е. может протекать незаметно до возникновения пожара.
Целью эксперимента явилось создание ситуации, при которой нарушена герметичность топливопровода в месте соединения резинотканевого и металлического топливопровода, путем срыва муфты крепления от давления в нем и установления течи дизельного топлива из топливопровода на нагретые поверхности в моторном отсеке или попадания различных искр для возникновения пламенного горения.
В результате проведенного эксперимента в зимний период при отрицательных температурах возгорания дизельного топлива не произошло. Но при проведении эксперимента в летний период при высокой температуре окружающей среды (25°С и более) происходит вспышка образовавшейся горючей смеси с последующим устойчивым горением.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочное издание в 2 частях. Ч. 2 / А.Н. Баратов. М., 1989. Ч. 2.
2. Исследование медных и алюминиевых проводников в зонах короткого замыкания и термического воздействия: Методические рекомендации. М.: В НИ МВД СССР, 1986.
3. Экспертное исследование металлических изделий (по делам о пожарах): Учебное пособие / Под ред. канд. техн. наук А.И. Колмакова. М.: ЭКЦ МВД России, 1998. 254 с.
4. Описание объектов криминалистического исследования: Справочное пособие / Под ред. канд. юрид. наук В.М. Филиппова. ЭКЦ МВД России, 1995.
А А А
