Правильне поводження з обладнанням для зварювання поліетиленових труб - запорука успішної та безпечної експлуатації

У даній статті мова піде не тільки про правильне підключенні зварювальних апаратів до джерела живлення, яким може бути як генератор, так і звичайна мережу (одно- і трифазна), а й про безпечну експлуатацію цього обладнання. Це загрожує не тільки поломкою зварювального устаткування, а й тим, що неправильна експлуатація може призвести до ураження електричним струмом і навіть летального результату. Практика показує, що користувачі зварювального устаткування досить часто просто не вміють правильно підключати і експлуатувати його.  Найголовніше при роботі, особливо зі зварювальним устаткуванням, - обов'язкова наявність заземлення! У випадку роботи з генератором - це має бути переносне заземлення, при роботі зі стаціонарною мережею - заземлюючі клеми в щитку, від якого береться живлення, або заземлюючий вивід в самій розетці.

До того ж далеко не кожна стаціонарна мережа може забезпечити достатній рівень напруги для нормальної роботи. У смузі великих міст це не проблема, але що робити в сільській місцевості? 

Виходом з подібної ситуації є використання стабілізатора напруги, тобто при великому діапазоні вхідної напруги (від 180 до 250 В) на виході ви отримаєте ті ж необхідні для роботи 220 В. Однак потрібно зауважити, що цей пристрій не рятує, якщо напруга живильної лінії (незалежно, що за джерело живлення) має багато спотворень (гармонік) (рис.1), або через поганий генератора, або через іншого споживача на живильної лінії.

Перевірка рівня напруги і його стабілізація

І ще одна порада, що стосується генераторів: ні в якому разі не використовуйте генераторну станцію з яким-небудь додатковим пристроєм, вже вбудованим в неї (найчастіше це може бути зварювальний апарат) - при першому ж включенні живлення від такої станції обладнання вийде з ладу. Якщо пощастить, це відбудеться не відразу, але все одно відбудеться.  Що стосується стаціонарних мереж - то, враховуючи те, що прислухатися не до чого, бажано час від часу проводити контрольний замір напруги, щоб знати стан живильної лінії і не помилитися при виборі перетину кабелю.  У сільській місцевості є й інша проблема - занижена напруга (іноді може досягати значення в 140 В, замість 230 В - робочої). Для чого і стане в нагоді стабілізатор (нормалізатор) напруги.  На українському ринку чимало вітчизняних виробників, які можуть запропонувати такий стабілізатор, тому проблема купити його не складе труднощів.

Стабілізатор являє собою звичайний трансформатор, але з можливістю перемикання витків вхідної обмотки і процесорним управлінням для контролю за вхідною і вихідною напругою (рис. 4). Одна порада: при купівлі будь-якого стабілізатора обов'язково беріть його з запасом по потужності не менше 20%.

Заземлення електрообладнання і система захисту

Результат пробою на корпус двигуна гідростанції або нагрівального елемента, враховуючи, що на їх захисті стоять запобіжники мінімум в 10 А (гідростанція) або 20 А (нагрівальний елемент), а заземлення не було підключено, так як місцевому електрику було лінь прикрутити ще один провід в щитку, або вилку кабелю, або увіткнути штир переносного заземлення в землю при черговому переміщенні обладнання на наступне місце зварювання - ураження електричним струмом. Тому ніколи не варто знімати з рахунків і людський фактор! Питання електробезпеки дуже жорстко регламентовані як міжнародними, так і діючими в Україні стандартами (ГОСТ 25861-83) і нормами ПУЕ (Правила улаштування електроустановок) [1].  У загальному списку порушень використання «робочого нульового» (N-провідник) ще й у якості «нульового захисного» (PE-провідник, що має жовто-зелений колір оболонки), м'яко кажучи, дуже необачно. При обриві нульового проводу на щитку або механічному пошкодженні кабелю, що йде від генератора (переїхали трактором, наприклад), при однофазному живленні на корпусі обладнання спостерігається напруга в 220 В, де не повинно бути взагалі напруги, а при трифазному - те ж плюс різнойменна фаза на нульовому провіднику. Практика показує, що це роблять самі ж власники, тому що вважають себе достатніми фахівцями, щоб не викликати електриків. У разі, якщо під рукою немає висновку захисного заземлення від електрощита або іншого джерела (наприклад генератора) - не сполучайте взагалі «нульовий робочий» (N) і «нульовий захисний» (PE) провідники, оскільки за євростандартами «нульовий захисний» (PE) провідник безпосередньо пов'язаний з корпусом електроприладу.

Наступне питання - перетин дроту захисного заземлення. У випадку застосування як живильного кабелю марки ПВС - все дуже просто, провід захисного заземлення має спеціальне забарвлення ізоляції (зелено-жовте) і його розтин є відповідним. Але що якщо в живильному u1082 кабелі немає дроту заземлення? Його можна кинути додатково з живильним кабелем, але при цьому треба враховувати перетин живильних кабелів і тип навантаження (одно- або трифазне). Переріз провідників слід вибирати згідно з вимогами техніки безпеки і ПУЕ: 

• Однофазні двох- і трипровідні лінії, а також трифазні, чотири -і п'ятипровідні лінії при живленні однофазних навантажень, повинні мати переріз нульових робочих (N) провідників, що дорівнює перерізу фазних провідників; 
• Трифазні чотири- і п'ятипровідні лінії при живленні трифазними симетричними навантаженями повинні мати переріз нульових робочих (N) провідників, який дорівнює перерізу фазних провідників, якщо фазні провідники мають перетин до 16 мм² по міді та 25 мм² по алюмінію, а при великих перетинах - не менше 50% перерізу фазних провідників; 
• Перетин PE (заземлюючих) провідників повинен дорівнювати перерізу фазних при перетині останніх до 16 мм², 16 мм² - при перерізі фазних провідників від 16 до 35 мм² і 50% перерізу фазних провідників при більших перерізах; 
• Перетин PE провідників, які не входять до складу кабелю, має бути не менше 2,5 мм² - за наявності механічного захисту і 4 мм² - при його відсутності, тобто якщо вам потрібно окремо зробити заземлення до вашого споживача, а в кабелі даний провідник відсутній. Його можна прикріпити до основного кабелю, наприклад ізолентою, але при цьому пам'ятати: що перед роботою завжди слід обов'язково перевіряти його стан (цілісність). 

Якщо необхідно зробити заземлення і поруч є які-небудь інженерні споруди - можна скористатися ними, але з дотриманням правил ПУЕ та відповідних стандартів. Розглянемо питання про можливість використання природних заземлювачів. 
Як природні заземлювачі рекомендується використовувати (згідно ПУЕ, п. 1.7.109 [1]): 

• прокладені у землі металеві труби, за винятком трубопроводів горючих рідин, горючих і вибухових газів і сумішей, каналізації та центрального опалення; 
• обсадні труби свердловин; 
• металеві та залізобетонні конструкції будівель і споруд, що знаходяться в зіткненні з землею; 
• металеві шунти гідротехнічних споруд, водоводи, затвори тощо; 
• свинцеві оболонки кабелів, прокладених в землі. Використовувати як природні заземлювачі алюмінієві оболонки кабелів не допускається. Якщо оболонки кабелів служать єдиними заземлювачами, то в розрахунку заземлюючих пристроїв вони повинні враховуватися при кількості кабелів не менше двох; 
• заземлювачі опор повітряних ліній (ПЛ), з'єднані з заземлювальним пристроєм електроустановки за допомогою грозозахисного троса ПЛ, якщо трос не ізольований від опор ПЛ; 
• нульові проводи ПЛ до 1 кВ з повторними заземлювачами при кількості ПЛ не менше двох; 
• рейкові шляхи магістральних неелектрофікованних залізниць і під'їзні шляхи при наявності навмисного влаштування перемичок між рейками.

Для штучних заземлювачів (якщо немає можливості знайти місце підключення до природних заземлювачів або потрібно зробити переносне заземлення) слід застосовувати сталь. Штучні заземлювачі не повинні бути пофарбовані. Найменші розміри сталевих штучних заземлювачів наведені нижче.  Діаметр круглих (пруткових) неоцинкованих заземлювачів - 10 мм; оцинкованих - 6 мм; перетин прямокутних заземлювачів - 48 мм2; товщина прямокутних заземлювачів - 4 мм; товщина полиць кутовий стали - 4 мм.  Не слід розташовувати (використовувати) заземлювачі в місцях, де земля підсушується під дією тепла трубопроводів і т. п. У разі небезпеки корозії заземлювачів повинно виконуватися однин з таких заходів - збільшення перерізу заземлювачів з урахуванням розрахункового терміну їх служби; застосування оцинкованих заземлювачів; застосування електричного захисту.  Але повернемося до проблеми - як заземлитися при використанні генератора і частій зміні місця дислокації обладнання. Найпростіший спосіб - використовувати одиничний заземлювач - металевий прут, відповідний, наприклад, вимогам такого виробника зварювального устаткування для поліетиленових труб, як Fusion. У їх каталозі при покупці генератора можна знайти такий аксесуар, як прут, призначений для забивання в землю в місці роботи зварювального устаткування. Але заземлення обов'язково має відповідати вимогам, так як за нормативами ПУЕ опір заземлення для споживачів, розрахованих на 220/380 В не повинен перевищувати 4 Ом!

А як можна отримати 4 Ома всього на одному стрижні? Виходить, що ця опція з їх каталогу - просто трата грошей, і захист практично відсутній. Хоча може бути це і виправдано при малій потужності споживача, так як заземлення виконує лише функцію зниження напруги в місці пробою напруги на корпус електрообладнання до значення, безпечного для людини, тобто воно має становити не більше 36 В.

У випадку з невеликим зварювальним верстатом варіант такого прута цілком може бути достатній для захисту. Але для стикового зварювального апарату, починаючи від діаметра труби 400 мм, прут вже не допоможе! У даній ситуації переважно використання тільки природних заземлювачів або стаціонарного заземлення.  Ще кілька порад щодо виконання заземлення. Перше, що потрібно знати - в місці виведення заземлюючого гвинта не повинно бути ніякої фарби або будь-якого іншого діелектрика. Якщо на корпусі того ж зварювального апарата немає самого заземлення (гвинта заземлення з маркуванням, що саме це місце для підключення заземлення, як показано на рис. 6), а його вилка не має заземлюючого виводу або він є, але всередині кабелю немає висновку заземлення (слід уточнювати при покупці) - необхідно просвердлити отвір в корпусі апарату під гвинт заземлення, а місце поряд з отвором добре зачистити до голого металу (для доброго контакту).  Однак, у випадку недоступності або складності вирішення проблеми із заземленням можна і потрібно скористатися додатковим способом убезпечити себе від електричного удару - застосувати пристрій захисного відключення (ПЗВ). Хоча це і не дозволяє повністю відмовитися від заземлення (за вимогами техніки безпеки), але захищає від удару струмом при дотику до елементів під напругою.

ПЗВ відстежує струми витоку, що виникають при дотику людини до струмоведучих проводів, корпусу пристрою, на якому знаходиться фаза, пошкодженні ізоляції і т. п. 

Найбільш поширені ПЗВ із струмом відсічення 10, 30 і 300 мА. У більшості випадків застосовуються ПЗВ зі струмом відсічення 30 мА. Основне завдання пристрою - захист від ураження електричним струмом і від виникнення пожежі. 

Розглянемо принцип роботи ПЗВ. При нормальній роботі струм, що проходить через блок ПЗВ (трансформатор струму ПЗВ), нульовий. Як тільки виникає пробій по одній з фаз на корпус приладу, відбувається перекіс струму по вхідним проводам жиалення, на що і спрацьовує датчик блоку ПЗВ, відключаючи живлення електроприладу (рис. 7).

Тому, щоб не думати як його встановити, при покупці у вигляді моноблока або окремого блоку під ДИН рейку, куди його можна поставити і де дістати корпус для нього, набагато простіше взяти варіант з уже готовим пристроєм ПЗВ, виконаним у вигляді блоку (вилки в розетку), для якого тільки потрібно підключити дріт від споживача. Як приклад - лінійка пристроїв ПЗВ виробництва російської компанії ІЕК, при цьому виконане вже під категорію захисту IP44 (рис. 9). Підключення до джерела живлення Здавалося б, цілком проста дія - взяти кабель, підключити до його кінців вилку і розетку - і все, можна працювати, однак тут є «але» - граничний допустимий струм, на який розраховано перетин цього кабелю. Понад цієї потужності кабель починає грітися, плавитися, при його великій довжині йде велике падіння напруги. Таким чином, якщо заміряти вольтметром напругу, що приходить на апарат, то спостерігається наступна картина: при вимкненому апараті генератор видає 230-240 В, а при включеному апараті (крім терморезисторов - вони у включеному стані, але при бездіяльності, майже не споживають потужності - для такої перевірки на них потрібно запустити сам процес зварювання фітинга і тільки тоді вже заміряти напругу) становитиме в межах 190-200 В (в кращому випадку) або 150-180 В (при перетині кабелю, обраного навмання). У разі самостійного виготовлення подовжувача радимо звернути увагу на провід, так як не всі види кабелю підходять для цього через підвищеного ступеня механічного впливу на нього в процесі роботи. Є два основні варіанти при виборі кабелю - мідь або алюміній. Відразу відзначимо, що алюміній використовується суто для монтажу і прокладки там, де відсутні механічні навантаження.

У випадку з мідним кабелем: є знову ж два варіанти - або багатожильна мідь, або одножильна (тобто жили являють собою або пучок тонких проводків, звитих в єдину жилу, або цільну жилу). Одножильна мідь застосовується, як і алюміній, тільки для монтажу і прокладки кабелю при відсутності механічних навантажень.  Для нашого випадку підходить саме багатожильний мідь. Наступне питання - це ізоляція проводу. Зазвичай це або гума, або ПВХ (полівінілхлоридна) оболонка. Використовувати гуму не рекомендується. Як показує практика, вона дуже швидко «трухне», тим самим руйнуючи і сам кабель всередині. ПВХ ізоляція набагато більш стійка до часу і механічних навантажень і краща для виготовлення подовжувачів. Найголовніше при використанні кабелю в польових умовах - він повинен мати обов'язково подвійну ізоляцію. Для зварювального устаткування найоптимальнішим і тим, що часто зустрічається у продажу є кабель марки ПВСн. Хоча буває, коли подовжувачі роблять з одножильного кабелю - найчастіше такий кабель доводиться міняти через півроку експлуатації, так як у багатьох місцях з'являються злами і розриви жил. І ще одна порада: при наявності двох кабелів - одного з міді, іншого алюмінієвого - ні в якому разі не скручувати їх разом, як це робиться зазвичай. Мідь і алюміній в такому разі застосування, в якості з'єднання в силовому кабелі, несумісні, оскільки між ними швидко утворюються окис, тліючий розряд, який приводить в свою чергу до швидкого нагріву і оплавлення даного з'єднання. Мідь і алюміній з'єднуються виключно через спеціальні муфти або наконечники (рис. 10), які є спаєм з цих двох матеріалів, але тільки в контрольованому газовому середовищі, без доступу кисню.

І наостанок - не рекомендуємо застосовувати кабелі марки КГ (мідний багатожильний кабель у гумовій ізоляції і гумовій оболонці). Досвід роботи з цим кабелем показав, наскільки неякісним він буває, починаючи від труднощів при зачистці кабелю і закінчуючи безліччю обривів всередині, і це найчастіше при відсутності механічних навантажень. У нашій практиці нерідко бували випадки з пред'явленням претензій про те, що обладнання не працює, хоча насправді виявлялося, що винне не обладнання, а недостатній перетин кабелю. Нижче наведені формули розрахунку напруги падіння (тобто різниці напруг між щитком або генератором і вхідним автоматом захисту самого зварювального апарату) на кабелі з тим чи іншим перетином і заданою довжиною. При необхідності придбання кабелю (при цьому перерізу ви не знаєте, але знаєте, яка довжина кабелю потрібна) також можна провести розрахунки, враховуючи, що в нормальних умовах допускається падіння не більше 10 В. Однак, можна це зробити і простіше - вибрати перетин кабелю по табл. 2, виходячи з потужності (струму) навантаження і взявши це перетин з запасом в 20-30%, однак при великій довжині кабелю вона не застосовна через падіння напруги!

де Uпад - падіння напруги на проводах, В; I - струм, споживаний навантаженням, А; Rуд - питомий опір матеріалу проводів (для міді за табл. 3, наприклад, 0,0175 Ом∙мм²/м згідно табличного значення або те значення, яке вказує виробник кабелю для даного перетину в Ом/м - це опір однієї жили, потрібно пам'ятати, що і при трифазній системі розрахунок проводиться тільки для однієї фази); L - довжина проводів, м; Sпр - площа перерізу проводів, мм².

Переріз дроту, якщо віе не відомий, знаходимо за формулою:

(Де π - 3,1415; d - діаметр проводу, мм) і округляємо до значення із стандартної лінійки силових кабелів. 

Однак, для того, щоб провести розрахунок за першою формулою необхідно знати значення струму навантаження. У нашому випадку воно може розраховуватися як для трифазного навантаження, так і для однофазного. Для умов трифазного навантаження струм розраховується за формулою:

Або однофазної мережі (навантаження):

де U = 220В, а cosφ - Кут зсуву між споживаним струмом і напругою (або ще простіше кажучи - ККД споживача). Якщо потрібно дізнатися який переріз кабелю необхідний для вашого навантаження при заданому допустимому падінні напруги, слід використовувати формулу:

де Uзад.пад - задане допустиме падіння напруги, В.

Відзначимо, що терморезисторні апарати фірми Kamitech не мають трипровідної системи підключення (тобто з наявністю виведення заземлення в кабелі), тому необхідно самостійно забезпечити примусове заземлення корпусу апарата! Чому так зроблено - невідомо, хоча самі апарати мають Schuko вилку, а їх же стикові апарати підключаються за нормальною триполюсною схемою. Приміром, на відміну від апаратів фірми Kamitech, терморезисторні апарати фірми Georg Fischer, Fusion, Friamat мають трипровідні підключення кабелю живлення і при цьому ще й міцну гнучку полімерну оболонку зі спеціальною ПВХ ізоляцією самих проводів, яка, як показує практика, витримує практично будь-які механічні навантаження без свого руйнування.  Дотримання щорічної повірки зварювального устаткування і правильна експлуатація обладнання  Ще одне важливе питання, яке стосується експлуатації в полі - це перевірка обладнання на електробезпеку (струми витоку на корпус, опір щодо корпусу приладу і якість контакту заземлення). Для проведення даних тестів потрібно спеціалізоване обладнання. У мінімальному варіанті - це мегаомметр, але він не забезпечує всіх тестів, а дає лише визначення значення опору щодо корпусу приладу. При цьому дане випробування застосовувати можна не для всіх видів електроприладів.

Найчастіше воно застосовується для нагрівальних елементів. У нашому сервісному центрі для атестації стикових і терморезисторних апаратів є спеціальний багатофункціональний тестер виробництва фірми Metrel, серії MI-2141 для перевірки обладнання на електробезпеку (зі своїми заданими стандартами і параметрами) або відповідність до стандартів IEC/EN і VDE (рис. 13). Будь  які електричні установки перевіряються відповідно до стандартів. За відсутності європейських норм по електричній безпеці установок ця область регулюється низкою національних стандартів. У Європі дані перевірки електробезпеки регламентуються наступними стандартами (табл. 4):

Всі ці стандарти базуються на міжнародному стандарті IЕС 364 і фактично копіюють його. Однак є нюанси і невеликі розбіжності між стандартами. У число необхідних тестів, запропонованих цими стандартами, входить перевірка заземлення, петлі, ПЗВ (RCD), ізоляції та її цілісності, послідовності фаз. При перевірці на електробезпеку не слід забувати, що з закінченням часу обладнання перестає відповідати нормам, тобто десь в гідросистемі починає труїти тиск, електронна система вимірювання температури показує неправильне значення, електронна система виміру рівня тиску починає давати велику погрішність, що загрожує недовареним стиком і невідповідністю його номінальному тиску. Ще одна серйозна проблема - просто недотримання правильних умов експлуатації устаткування. Часто в ремонт потрапляє обладнання зі значними механічними пошкодженнями, як на самому корпусі обладнання, так і на його контрольних роз'єміх (наприклад, на стикових автоматах, як наведено на рис.14 і 15). Але найгірше - це спроби самостійно ремонтувати обладнання. Після такого ремонту нерідко апарат везуть назад до нас на сервіс центр, але вже з більшими проблемами, ніж були раніше.

Література 
1.ПУЕ-86. Правила улаштування електроустановок. 

Джерело : журнал "Полімерні труби - Україна"

Читайте також

• Апарати серії ТРАСА для зварювання поліетиленових труб із застосуванням фітингів з заставним нагрівальним елементомТехнічні статті / 01.03.2010
• Зварювання поліетиленових труб ПЕ-80, ПЕ-100 встик.Технічні статті / 05.03.2010
• З'єднання армованих поліетиленових труб в газопроводах високого тискуТехнічні статті / 20.06.2006