Varför termisk transientanalys i elskåp är viktigt för inspektioner efter brand

Efterdyningarna av en omfattande elbrand är alltid röriga. Det finns gott om visuella tecken på skador, t.ex. smälta kablar, brända höljen eller den kvardröjande lukten av bränd isolering som är omöjlig att tvätta bort från kläderna. Inuti dessa tecken finns dolda ledtrådar som våra kriminaltekniska experter letar efter, som temperaturmönster, termiska gradienter och värmeutbredningsvägar.

Vårt mål är att fastställa det exakta händelseförloppet med hjälp av evidensbaserade förfaranden och erfarna insikter. Det är här som termisk transientanalys är avgörande för vårt arbete. Vi kan modellera hur värme rör sig genom ett elskåp över tid och fastställa inte bara vad som gick sönder, utan också hur, varför och när, vilket försäkringsbolag och juridiska experter behöver för att fastställa ansvar.

Gränserna för visuell inspektion vid utredningar efter brand

De flesta utredningar efter bränder förlitar sig alltför mycket på brännmönster, fysisk deformation, bågkartläggning eller tecken på mekaniska fel. Även om dessa insikter ger viss information saknar de ofta en förståelse för hur extern brand skador kan dölja interna felorsaker, eller att märkena efter ljusbågar alltför snabbt kan förväxlas med sekundära tändpunkter.

Vi ser förbi sekventiella komponentfel som ofta verkar vara samtidiga efter termisk kollaps. Vårt mål är att minska tvetydigheten om vad som hände genom att följa strikta riktlinjer, till exempel NFPA 921 (Guide for Fire and Explosion Investigations), där vetenskaplig modellering blir allt viktigare i takt med att fysiska bevis försämras. Det är här vi förlitar oss starkt på termisk transientanalys.

Vad är termisk transientanalys?

Grundtanken med termisk transientanalys är att återskapa vad som hände genom att simulera värmeöverföringar över tid i ett hölje, t.ex. ett kretskort eller en utrustning. Det kommer att hjälpa till att fastställa datapunkter som:

• Värmekällans intensitet
• Värmekällans varaktighet
• Värmekonduktivitet (inklusive materialanalys)
• För lite eller för mycket luftflöde (inuti höljet)
• Ytans emissivitet
• Påverkan av omgivande förhållanden
• Komponentavstånd, geometri och skyddande avskärmning

Våra erfarna och licensierade kan kriminaltekniker på ett effektivt sätt rekonstruera den termiska miljö under en viss period. Vi kan sedan skapa en tidslinje över nedbrytningen och svara på frågor som när brytaren gick sönder, om värmesäkringen skadades eller om kylmekanismerna utlöstes.

Varför termiska transienter är viktiga i elektriska kapslingar

Problemet med de flesta kommersiella och industriella elsystem är att brytarpaneler, kontrollskåp och kopplingsdosor snabbt kan bli tryckutrymmen under en brand. Ju högre temperaturen är, desto större är risken att ledarna smälter, isoleringen förkolnar eller att metaller förångas så att resten av kapslingen spricker (och brinnande material slungas utåt).

Utan en termisk transientanalys för att fastställa orsaken till dessa utskjutningar kan det vara svårt att avgöra om branden startade inuti eller utanför skåpet, eller om skåpet bröts igenom av en extern brand och havererade på grund av någon annan faktor.

Många teststudier av team som NIST (National Institute of Standards and Technology) har undersökt bränder i industriella ställverk för att avgöra om termisk spridning sker inuti kapslingar eller leder till sekundära ljusbågar vid ledarterminaler. På så sätt har ingenjörer som vårt team mer bevis för att skilja mellan falska positiva resultat och spåra den faktiska källan till skadan under en visuell inspektion.

Vanliga indata för korrekta termiska simuleringar

Det mest effektiva sättet att genomföra en termisk transientanalys är att samla in så mycket tillförlitlig data och information som möjligt. Det kan innebära att man tittar närmare på:

• Materialkomponenter och egenskaper hos ledare, strömskenor, plasthöljen etc.
• Beakta skåpets geometri, särskilt i förhållande till ventilationskonfigurationer
• Insamling av tids- och temperaturdata med hjälp av infraröda kameror och temperaturmätare/loggrar
• Uppskattning av tändpunkter med hjälp av röntgenbilder eller bågkartläggning
• Titta närmare på omgivningsförhållandena vid den beräknade tidpunkten för händelsen, t.ex. temperatur, luftfuktighet och luftflöde

I vissa unika fall, vårt expertteam på Dreiym Engineering kommer att närma sig termisk modellering efter brand baserat på termisk avbildning som utförts under systemtestning i skarpt läge. Det ger en baslinje som vi kan använda för att jämföra data efter branden. Vi använder en kombination av moderna verktyg och procedurer, allt från datainsamling i fält till simuleringsprogramvara och laboratorieanalys.

I de flesta fall kan vi generera omfattande rapporter som innehåller elektriska scheman, systemloggar, infraröd- och röntgenavbildning, 3D-modellering med mera. Dessa leveranser hjälper inte bara till att förhindra framtida problem i samma eller liknande system, utan de hjälper också försäkringsbolag att räkna ut hur man proaktivt kan förhindra sådana risker för andra kunder.

Hur modelleringsverktyg används i termisk transientanalys

Vi börjar vanligtvis med en visuell inspektion på plats och samlar sedan in data med hjälp av flera verktyg. Vårt mål är att göra en omvänd konstruktion av kapslingens geometri, med hänsyn till väggtjocklek, placering av ventiler och andra interna layouter. Vi kan använda oss av CAD-modellering eller tillämpa materialspecifika termiska parametrar (konduktivitet, specifik värme, emissivitet etc.).

Därefter strävar vi efter att fastställa en tidsbaserad termisk tillförsel med hjälp av en simulering som beräknar temperaturfördelningen över hela volymen av inneslutningen. Det skulle bättre kunna identifiera initieringen av en båge eller ankomst av eld. Vi försöker kalibrera information med hjälp av data från värmekameror (om sådana finns) eller andra enheter för att fastställa referenspunkter. Det kan också omfatta smältmönster, förskjutning av lödning och missfärgning av isolering.

Detta är bara några exempel på hur vi tillämpar modelleringsverktyg för termisk transientanalys. I årtionden har vi utfört analyser efter bränder åt kunder i Texas, Louisiana, Oklahoma, New Mexico och Colorado. Våra brandutredare är också Nationella föreningen för brandutredare (NAFI), certifierade brand- och explosionsutredare (CFEI) och certifierade fordonsbrandutredare (CVFI). Detta innebär att vi tar oss tid att säkerställa att informationen är så bevisbaserad och omfattande som möjligt för alla intressenter.

Varför modellering av termiska transienter är viktigare än någonsin

Den moderna konstruktionen av elskåp blir bara mer och mer komplex. Kommersiella och industriella tillämpningar gör det svårt att upptäcka felhändelser som ofta inte är så lätta att tolka. Det är vanligt med system med programmerbara logiska styrenheter (PLC), frekvensomriktare (VFD) och smart ansluten övervakning för fjärranmälningar i realtid. Detta resulterar i olinjärt belastningsbeteende och blandade värmeprofiler, vilket gör den kriminaltekniska utredningen ännu viktigare för att fastställa ansvaret.

Vi betraktar varje termisk modell utifrån vår tekniska bakgrund och vårt juridiska eller försäkringsmässiga sammanhang. Vår rättsmedicinska ingenjörer har ofta anlitats för att ge expertutlåtanden om vittnesmål i rättsliga förfaranden, så vi måste utforma de tekniska uppgifterna på ett sätt som gör dem mer tillgängliga för ingenjörer som inte är kriminaltekniker. Förmågan att kommunicera felpunkter för elskåp är en viktig hjälp för våra kunder att förstå vad som hänt, granska befintliga system och förbereda sig för framtida risker.

Teknisk insikt som går bortom askan

Den totala kostnaden för en kommersiell brand i USA (en kombination av skador som orsakats och pengar som spenderats på förebyggande, skydd och begränsning) är totalt $329 miljarder. Det var under 2011 och mäter cirka 2.1% av det totala USA:s bruttonationalprodukt.

Att låta ett erfaret och licensierat kriminaltekniskt team utföra termisk transientanalys hjälper till att identifiera orsaken till felet och ge ansvar för att avslöja eller minska kostnaderna. Vårt team på Dreiym Engineering finns här för att se till att du får all nödvändig information om vad som var ansvarigt, vad som misslyckades först och hur du kan förhindra att det händer igen.

Ring oss idag för att boka en konsultation, och låt oss se till att dina system är bättre skyddade för framtiden.