Защита проводов и кабелей на промышленных объектах

Защиту проводов и кабелей на промышленных объектах выбирают по сочетанию механических нагрузок, влаги, химии, температуры, УФ и пожарных требований. Универсального материала для всех производственных условий нет: одна и та же трасса может одновременно подвергаться вибрации, воздействию масла, мойке водой и перепадам температуры, поэтому кабель, защитную трубу, фитинги, вводы и крепление необходимо рассматривать как единую систему.

В каталоге ООО «НПП «Нобис»» раздел защита для проводов и кабелей включает пластиковые и металлические трубы Weyer, фитинги, кабельные вводы, кабельные цепи и другие компоненты. Конкретное исполнение выбирают по условиям участка трассы и технической документации на компоненты, а не только по названию материала или заявленной степени IP.

Как выбрать защиту проводов и кабелей для промышленного объекта

Выбор системы защиты следует начинать не с трубы или кабельного ввода, а с условий эксплуатации конкретного участка трассы. Сначала определяют факторы, способные воздействовать на кабель, затем проверяют свойства самого кабеля и только после этого выбирают внешнюю защиту и соединительные компоненты.

Для стационарной промышленной трассы последовательность выбора обычно включает:

• Определение способа прокладки и мест расположения кабеля;
• Выявление механических нагрузок, вибрации и возможных контактов с оборудованием;
• Оценку воздействия воды, пыли, масел, СОЖ и химических веществ;
• Определение рабочей, минимальной и максимальной температуры;
• Проверку воздействия солнечного излучения при наружной прокладке;
• Проверку пожарных и специальных требований объекта;
• Выбор материала и конструкции защитной системы;
• Подбор совместимых фитингов, кабельных вводов и других соединительных элементов;
• Проверку допустимых размеров, изгибов и условий монтажа по документации изготовителя.

Если кабель совершает постоянные циклические перемещения вместе с механизмом, критерии выбора меняются: необходимо учитывать траекторию, радиус изгиба, скорость, ускорение и ресурс по циклам. Для таких участков применяют специализированные решения, в том числе кабельные цепи Weyer. Динамическая прокладка относится к отдельному классу задач и далее подробно не рассматривается.

Какие воздействия нужно учитывать

Механические нагрузки и вибрация

Удары, сдавливание, истирание, растягивающие нагрузки и вибрация требуют отдельной оценки наиболее уязвимых участков трассы. В зависимости от условий применяют защищённую конструкцию кабеля, трубы, закрытые элементы трассы, ограждение, корректное крепление и разгрузку мест ввода.

Подробно выбор решений для этого вида воздействий рассмотрен в отдельном материале «Комплексная защита кабелей от механических повреждений на промышленных объектах».

Вода, пыль, мойка и конденсат

Во влажном или запылённом помещении важно защищать не только участок кабеля внутри трубы, но и соединения трубы с оборудованием. Вода может проникать через ввод, неплотный фитинг, повреждённое уплотнение или другой переход даже при использовании подходящей защитной трубы.

При регулярной мойке оборудования дополнительно учитывают направление и интенсивность воздействия воды и выбирают компоненты с документированными характеристиками для требуемых условий. При значительных перепадах температуры необходимо учитывать возможность образования конденсата и места его потенциального накопления.

Степень IP отдельного компонента нельзя автоматически переносить на всю собранную трассу. Требуемая защита должна обеспечиваться тем сочетанием трубы, фитинга, уплотнений, ввода и корпуса оборудования, для которого соответствующие характеристики подтверждены изготовителями.

Масла и смазочно-охлаждающие жидкости

Возле станков, приводов и другого технологического оборудования защитная система может контактировать с маслами, смазками и смазочно-охлаждающими жидкостями. В таких условиях проверяют стойкость материала трубы, фитингов и уплотнений к конкретной среде, а не используют общее обозначение «маслостойкий» без учёта фактического состава жидкости и температуры.

В ассортименте Weyer имеются полиамидные и другие исполнения, для которых изготовитель заявляет стойкость к маслам. Однако пригодность конкретной серии необходимо подтверждать по её техническим данным и реальным условиям эксплуатации.

Кислоты, щёлочи и растворители

Химическая стойкость является одним из основных критериев выбора системы для химического, нефтехимического и другого технологического оборудования. Разные полимеры и эластомеры по-разному взаимодействуют с кислотами, щелочами, растворителями и технологическими смесями.

Название материала само по себе не подтверждает совместимость с конкретным реагентом. Например, наличие в характеристиках изделия стойкости к кислотам или щелочам не означает пригодность для любого вещества при любой концентрации и температуре.

Поэтому химическую совместимость необходимо проверять для конкретной серии трубы, фитинга и материала уплотнений.

Высокая и низкая температура

Температурный режим проверяют одновременно для кабеля и всех компонентов внешней защиты. Система ограничивается элементом с наиболее узким допустимым температурным диапазоном: подходящая по температуре труба не компенсирует неподходящий фитинг, уплотнение или кабельный ввод.

При высокой температуре также важно установить её источник: постоянная температура окружающей среды, локальный нагрев от оборудования или технологического процесса и кратковременный температурный пик являются разными режимами эксплуатации.

В линейке Weyer представлены как полимерные системы, так и металлические трубы Weyer, включая исполнения с различными наружными оболочками. Окончательный выбор выполняют по допустимому диапазону конкретной серии.

Ультрафиолет и наружная эксплуатация

Для открытой наружной прокладки учитывают не только осадки, но и солнечное излучение, отрицательные и положительные температуры, образование льда, ветер и коррозионную активность среды. Для полимерной системы должна быть подтверждена пригодность выбранного исполнения к наружной эксплуатации и воздействию УФ.

Например, для отдельных чёрных полиамидных труб Weyer изготовитель указывает устойчивость к ультрафиолету и возможность наружного применения. Эти свойства относятся к конкретным сериям и исполнениям, а не автоматически ко всем трубам из полиамида.

Пожарные требования

Пожарные свойства кабеля и внешней системы защиты необходимо проверять раздельно. Защитная труба с самозатухающим или иным огнезащитным исполнением не заменяет выбор кабельного изделия, соответствующего требованиям конкретного объекта.

ГОСТ 31565-2012 устанавливает классификацию и требования пожарной безопасности для кабельных изделий, предназначенных для прокладки в зданиях и сооружениях. При выборе защитных труб и фитингов дополнительно учитывают пожарные характеристики самих компонентов и требования проектной документации.

Как материал системы защиты влияет на её применимость

Разные материалы выбирают не по принципу «лучше — хуже», а по требуемому сочетанию гибкости, механической стойкости, химической совместимости, температуры и условий прокладки. Даже внутри одного материала свойства заметно различаются между сериями.

ООО «НПП «Нобис»» поставляет пластиковые трубы Weyer из PE, PP, PA6, PA12 и специальных полимерных исполнений, а также металлические системы. При подборе необходимо ориентироваться на характеристики конкретного артикула, а не переносить свойства одного исполнения на весь материал.

Как проверить химическую совместимость

Химическую стойкость защитной системы проверяют по конкретному веществу и режиму контакта, а не только по общему классу материала.

Для подбора желательно определить:

• Вещество или смесь — масло, СОЖ, кислота, щёлочь, растворитель, моющее средство и т. д.;
• Концентрацию вещества, если она влияет на условия эксплуатации;
• Рабочую и максимальную температуру;
• Характер контакта — случайные брызги, периодическая мойка, длительный контакт или постоянное воздействие;
• Все материалы системы — не только трубу, но также фитинг, уплотнение и кабельный ввод;
• Подтверждение изготовителя для конкретной серии или материала.

Если химическая совместимость конкретного компонента с фактической средой не подтверждена, одной общей фразы «стойкий к кислотам и щелочам» недостаточно для окончательного выбора.

Как подобрать защиту по сочетанию условий эксплуатации

На промышленном объекте редко действует только один фактор. Поэтому рациональнее выбирать систему по комбинации нагрузок и проверять наиболее уязвимый элемент всей трассы.

Если на одном участке одновременно действуют несколько факторов, выбирать решение только по одному из них нельзя. Например, труба может подходить по температуре и механической прочности, но оказаться неподходящей к технологической жидкости либо требуемому способу герметизации.

Почему трубу, фитинг и кабельный ввод нужно выбирать как систему

Слабым местом защищённой кабельной трассы часто становится не середина трубы, а переход между элементами. Типичные участки — соединение трубы с фитингом, ввод в шкаф управления, переход через стенку корпуса и место фиксации кабеля.

Поэтому при подборе нужно проверить:

• Совместимость типа и размера трубы с фитингом;
• Материал фитинга и его стойкость к окружающей среде;
• Тип и материал уплотнений;
• Резьбу и способ присоединения к оборудованию;
• Диаметр кабеля для кабельного ввода;
• Заявленную степень защиты именно для необходимой конфигурации;
• Температурный диапазон каждого компонента.

Для построения такой системы ООО «НПП «Нобис»» поставляет фитинги Weyer и кабельные вводы различных исполнений.

Что проверить при подборе компонентов стационарной системы

После выбора материала необходимо проверить геометрию и монтажную совместимость компонентов. Даже правильно выбранная по температуре и химической стойкости труба не решит задачу, если её размер или способ монтажа не соответствуют кабелю и трассе.

Для стационарной системы проверяют:

• Наружный диаметр и количество прокладываемых кабелей;
• Внутренние размеры защитной трубы;
• Допустимый изгиб кабеля и трубы по документации изготовителей;
• Наличие места для монтажа фитингов и кабельных вводов;
• Отсутствие недопустимого натяжения кабеля в месте ввода;
• Необходимость промежуточного крепления;
• Возможность осмотра, обслуживания и замены кабеля;
• Совместимость всех соединительных элементов.

Для трассы с постоянными циклическими перемещениями этих критериев недостаточно: такую систему рассчитывают как динамическую.

Открытая проводка в производственном помещении: что выбрать

Для открытой проводки в производственном помещении способ защиты зависит от конкретного места прокладки, а не только от того, находится ли кабель внутри здания. В одном цехе могут одновременно присутствовать безопасные участки вдоль стены, зоны возле станков, влажная мойка, технологические жидкости и участки с риском механического удара.

Прокладка вдоль стен и строительных конструкций

На участках без выраженных внешних воздействий кабели могут прокладываться в предусмотренных проектом лотках, каналах, коробах или трубных системах. Открытый лоток помогает организовать и поддерживать трассу, но сам по себе не является универсальной защитой от прямого удара, сдавливания, воды или химической среды.

Спуск к станку или другому оборудованию

Переход от стационарной трассы к оборудованию обычно требует отдельного внимания. Здесь возможны вибрация, случайный контакт с деталями машины, масло или СОЖ, а также воздействие воды при уборке. Для таких участков часто используют гибкую защитную трубу, совместимый фитинг и правильно подобранный кабельный ввод.

Участки возле трубопроводов и технологического оборудования

При сближении кабельной трассы с горячими поверхностями, трубопроводами или оборудованием необходимо оценить возможный нагрев, утечки технологической среды и вероятность механического контакта. Если опасное воздействие можно исключить рациональным изменением трассы, перенос кабеля нередко оказывается надёжнее усложнения локальной защиты.

Зоны возможного механического повреждения

К зонам повышенного риска относятся участки, где открыто проложенный кабель может попасть под удар, сдавливание, истирание или натяжение. На производстве это прежде всего проходы и проезды транспорта, рабочие зоны станков, места перемещения грузов, участки возле дверей и ворот, спуски кабеля к оборудованию, а также трассы на небольшой высоте, доступные для случайного контакта с инструментом или деталями оборудования.

Если кабель можно вывести из такой зоны изменением маршрута или высоты прокладки, это обычно следует рассматривать в первую очередь. Когда изменить трассу невозможно, для опасного участка предусматривают дополнительную защиту — например, защитную трубу, закрытый короб, кожух, ограждение или другое решение, соответствующее характеру ожидаемого воздействия.

Особое внимание нужно уделять не только протяжённым участкам трассы, но и местам выхода кабеля из трубы или короба, ввода в оборудование и перехода между разными способами прокладки. Именно на таких участках кабель может оказаться механически незащищённым, даже если основная часть трассы закрыта.

Подробно виды механических воздействий и выбор труб, коробов, бронированных кабелей, креплений и других решений рассмотрены в статье «Комплексная защита кабелей от механических повреждений на промышленных объектах».

Взрывоопасные зоны: отдельные требования к компонентам

Для оборудования и компонентов, применяемых во взрывоопасной среде, обычной промышленной характеристики или высокой степени IP недостаточно. Необходимо проверять соответствие конкретного Ex-компонента требованиям проекта, его маркировку взрывозащиты, допустимую область применения и документы о соответствии.

ТР ТС 012/2011 устанавливает требования безопасности для оборудования, предназначенного для работы во взрывоопасных средах, и предусматривает специальную маркировку оборудования и Ex-компонентов.

В каталоге ООО «НПП «Нобис»» представлены взрывозащищённые металлические кабельные вводы Weyer нескольких серий:

• HSM-EX предназначен для неармированного кабеля и имеет виды взрывозащиты Ex eb IIC Gb и Ex tb IIIC Db.
• Серии HSM-EX1 и HSM-EX3 применяются с неармированным кабелем и имеют взрывозащиту Ex d IIC Gb, при этом HSM-EX3 выполнен с одинарным уплотнением.
• Для армированного кабеля предусмотрены HSM-EX2 и HSM-EX4 с взрывозащитой Ex d IIC Gb, причём HSM-EX4 также относится к исполнению с одинарным уплотнением.

Поэтому при выборе ввода для взрывоопасной зоны недостаточно указать только диаметр кабеля или требуемую степень IP. Необходимо учитывать класс и условия взрывоопасной зоны, газовую или пылевую среду, требуемый вид и маркировку взрывозащиты, конструкцию кабеля, диапазон его уплотнения, присоединительную резьбу, рабочую температуру и требования проектной документации. Комплект документов и допустимость применения необходимо проверять для конкретного артикула и исполнения.

Практические примеры выбора защиты кабеля

Выход кабелей из шкафа управления промышленной машины

Производитель Weyer приводит пример применения полиамидной трубной системы на промышленном оборудовании: кабели выходят из шкафа управления и должны быть защищены от воды и пыли. Для такого участка применяется не отдельная «влагостойкая труба», а соединённая система из защитной трубы и соответствующих соединительных компонентов.

Практический смысл примера состоит в расположении уязвимого участка: основная стационарная проводка может находиться в благоприятных условиях, тогда как переход от шкафа к машине одновременно подвергается вибрации, загрязнению и воздействию воды. Поэтому требования определяет не среда помещения в целом, а условия конкретного участка трассы.

Химическое оборудование: выбор между PP и полиамидом

Weyer указывает химическое оборудование среди областей применения полипропиленовых труб и заявляет для соответствующих PP-серий стойкость к маслам, кислотам и щелочам. Для полиамидных серий изготовитель также указывает различные сочетания механической прочности, гибкости и химической стойкости.

Из этого не следует, что PP автоматически лучше PA6 или PA12 для любого химического производства. Если, например, на участке важны одновременно высокая гибкость, вибрация и периодическое воздействие конкретного реагента, выбор выполняют после проверки совместимости каждого рассматриваемого материала с фактической средой и температурой.

Практическое правило: сначала определяют воздействие, затем сравнивают подходящие материалы, а не выбирают материал заранее и после этого пытаются приспособить его к условиям объекта.

Нормативные документы для выбора и монтажа

Нормативные документы применяют только в пределах их области действия. Наличие ссылки на ГОСТ или СП не означает, что любое изделие автоматически соответствует всем его требованиям: соответствие конкретного оборудования и компонентов подтверждается их документацией.

Перед применением конкретного нормативного требования необходимо проверить актуальную редакцию документа, его область действия и проектные требования объекта.

Типичные ошибки при выборе защиты проводов и кабелей

Выбирать систему только по названию материала

Два изделия из PA6 или другого одинаково обозначенного материала могут отличаться по механической прочности, температурному диапазону, УФ-стойкости, пожарным свойствам и области применения. Выбирать нужно конкретную серию и исполнение.

Считать «химически стойкий» достаточной характеристикой

Без указания вещества, концентрации, температуры и режима контакта такое определение недостаточно для окончательного выбора.

Проверять только трубу

Если фитинг, уплотнение или кабельный ввод не соответствуют условиям среды, характеристики трубы не обеспечат требуемые свойства всей трассы.

Переносить IP отдельного компонента на всю систему

Степень защиты должна относиться к той конструкции и конфигурации, для которой она документирована. Особенно важно это для соединений и вводов в оборудование.

Считать открытый лоток универсальной защитой

Лоток организует и поддерживает кабельную трассу, но при прямом механическом воздействии, воде или агрессивной среде могут потребоваться дополнительные меры.

Использовать решение для стационарной трассы при постоянном движении

Циклическое перемещение кабеля требует отдельного расчёта динамической системы. Обычная гибкость защитной трубы не делает её автоматически подходящей для заданного количества рабочих циклов.

Считать высокую степень IP достаточной для взрывоопасной зоны

IP характеризует другой набор защитных свойств и не заменяет подтверждение взрывозащиты оборудования или Ex-компонента.

Смешивать пожарные свойства кабеля и защитной трубы

Требования к кабельному изделию и внешней системе защиты проверяются отдельно. Подходящая защитная труба не исправляет несоответствие самого кабеля требованиям проекта.

Что проверить перед подбором и монтажом

Для выбора системы защиты проводов и кабелей желательно заранее собрать следующие исходные данные:

• Место и способ прокладки;
• Стационарна трасса или кабель перемещается;
• Возможные механические нагрузки и вибрация;
• Наличие воды, пыли и регулярной мойки;
• Масла, СОЖ и другие технологические жидкости;
• Названия и концентрации химических веществ;
• Рабочую и предельную температуру;
• Наличие наружной эксплуатации и УФ;
• Пожарные требования;
• Наличие взрывоопасной зоны и соответствующие проектные требования;
• Количество и наружные диаметры кабелей;
• Места ввода в шкафы и оборудование;
• Требуемую степень защиты;
• Ограничения по габаритам и изгибам трассы;
• Требования к обслуживанию и возможности замены кабеля.

Надёжная защита кабельной трассы определяется не одним «самым стойким» материалом, а соответствием всей системы фактическим условиям эксплуатации. Для промышленного объекта необходимо согласовать кабель, защитную трубу или другой внешний элемент, фитинги, вводы и способ монтажа по механическим, климатическим, химическим и специальным требованиям конкретного участка.

---