Введение к работе
Актуальность и степень проработанности проблемы
Атомная электростанция (АЭС) является критически важным объектом, возникновение пожара на котором может привести к экологической катастрофе, большому социальному и материальному ущербу в результате гибели людей, уничтожению и повреждению материальных ценностей, сооружений, оборудования, а также снижению выработки электроэнергии.
Особенно опасен пожар на объектах управления, которые являются элементами автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) и безопасностью функционирования АЭС. В помещениях АСУТП находятся шкафы с электронной и электротехнической аппаратурой, нарушение работоспособности которой вследствие аварии и пожара может привести к огромному прямому и косвенному ущербу. В данных помещениях существуют определенные сложности в обнаружении и тушении пожара, связанные с особенностью функционирования АЭС, а также конструкцией и дислокацией шкафов сигнализации и управления.
Наиболее эффективными для обеспечения пожарной безопасности объектов АЭС являются современные автоматизированные системы противопожарной защиты (АСПЗ). В последние годы происходит интенсивная разработка и внедрение в АСПЗ новой пожарной техники, в том числе установок пожаротушения, использующих новые виды огнетушащих веществ
и способы пожаротушения. Широко известны ученые и специалисты, внесшие значительный вклад в развитие теоретических и практических основ противопожарной защиты АЭС: А.К. Микеев, Н.Г. Топольский, Н.Л. Сальников, Д.И. Пуцев, А.Н.Членов и др. Вместе с тем, развитие технического прогресса требует непрерывного адекватного научного обеспечения развития пожарной автоматики.
В свете развития атомной электроэнергетики в мире в непростых условиях последних лет остро стоит вопрос повышения их безопасности. В республике Вьетнам принято решение о строительстве в ближайшие годы ряда АЭС при активном содействии России. Поэтому проведение научных исследований по повышению пожарной безопасности АЭС является перспективным и актуальным как для России, так и для Вьетнама в рамках реализуемого между ними международного сотрудничества.
Основной научной задачей диссертации является проведение исследований и разработок по созданию и применению новых средств и систем локального обнаружения и тушения пожара на объектах управления АЭС. Такие системы позволяют ликвидировать пожар на ранней стадии его развития, когда опасность причинения ущерба минимальна.
Целью диссертационной работы является совершенствование автоматизированной системы противопожарной защиты объектов управления АЭС на основе модульных установок локального газового пожаротушения.
Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной для экономики задачи - повысить уровень пожарной безопасности АЭС.
Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:
-
Анализ современного состояния противопожарной защиты объектов управления АЭС и формирование задач её совершенствования.
-
Теоретическая оценка результативности применения локальных средств газового пожаротушения на объектах АЭС.
-
Структурно-логический анализ и выбор метода повышения качества функционирования модульной установки локального газового пожаротушения.
-
Разработка предложений по совершенствованию автоматизации системы противопожарной защиты АЭС с модульными установками локального газового пожаротушения.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой "Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года", а также планами научно-исследовательских работ Академии ГПС МЧС России на 2011-2012 гг.
Объектом исследования являются автоматизированные системы противопожарной защиты промышленных объектов, а предметом исследования - автоматизация противопожарной защиты объектов управления АЭС на основе модульных установок локального газового пожаротушения.
Основные методы исследования
Для решения поставленных задач были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, структурно-логический анализ, методы математического моделирования.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:
-
-
Разработаны математические модели процесса обнаружения и тушения пожара, характеризующие влияние временных характеристик обнаружения и тушения пожара на качество функционирования автоматической установки пожаротушения (АУПТ).
Данные модели учитывают варианты возникновения очага пожара в свободном пространстве с круговым развитием по площади, а также в ограниченном замкнутом пространстве с вертикальным развитием по объёму.
-
-
Получены на основе разработанной методики минимальные значения мгновенной плотности вероятности обнаружения точечных дымовых и тепловых автоматических пожарных извещателей для различных условий обнаружения, которые могут быть использованы в научных исследованиях и инженерных расчётах при оценке качества функционирования систем пожарной сигнализации и автоматических установок пожаротушения.
-
Предложено и научно обосновано введение комплексного показателя качества функционирования автоматической установки пожаротушения, характеризующего вероятность, с которой установка решает поставленную задачу - тушение пожара за заданный промежуток времени при условии её исправности на момент включения.
-
По критерию максимума сформированного показателя качества с использованием метода структурно-логического моделирования определены перспективные варианты установок локального газового пожаротушения шкафов управления с комбинированным запуском и информационным каналом о срабатывании.
Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:
-
-
-
Предложено и обосновано применение модульной установки газового пожаротушения группы шкафов управления с линейным и кольцевым резервированием.
-
Разработана модульная структура АСПЗ объектов АЭС на основе установок локального газового пожаротушения, защищенная двумя патентами на полезную модель РФ.
-
Разработаны предложения по совершенствованию технического обеспечения АСПЗ на основе программно-технического комплекса российского производства.
-
Разработана обобщенная методика испытаний автономных установок локального газового пожаротушения в составе автоматизированной системы противопожарной защиты объектов АЭС.
Основные результаты работы отражены в опубликованных статьях и докладах на всероссийских и международных научно-практических конференциях.
Реализация результатов работы
Результаты диссертационной работы использованы:
в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России по совершенствованию систем производственной и пожарной автоматики критически важных промышленных объектов;
в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по специальности "Пожарная безопасность", а также в Институте пожарной безопасности Вьетнама при создании новой учебной дисциплины "Автоматизированная система противопожарной защиты электростанций";
при проектировании систем противопожарной защиты строящихся атомных и гидроэлектростанций, а также при формировании требований по повышению эффективности применения установок пожаротушения на потенциально опасных объектах Социалистической Республики Вьетнам.
На защиту выносятся:
Математические модели процесса обнаружения и тушения пожара, учитывающие условия возникновения очага пожара в свободном пространстве с круговым развитием по площади, а также в ограниченном замкнутом пространстве с вертикальным развитием по объёму, учитывающие влияние временных характеристик обнаружения и тушении пожара на качество функционирования автоматической установки пожаротушения.
Результаты оценки минимальных значений мгновенной плотности вероятности обнаружения точечных дымовых и тепловых автоматических пожарных извещателей, полученные на основе разработанной методики.
Комплексный показатель качества функционирования автоматической установки пожаротушения, определяющий вероятность тушения пожара исправной установкой за заданный промежуток времени, а также методика его определения на основе структурно-логического моделирования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, достигнута за счет применения для решения поставленных задач апробированных математических методов; значительного объёма выборок для статистических исследований, использования достоверных результатов исследований и испытаний других авторов.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на 5 научно-практических конференциях: "Системы безопасности" - Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2011, 2012 гг.; Научно-практической конференции "Молодые учёные о системе обеспечения безопасности в условиях природных и техногенных чрезвычайных ситуаций в первой половине XXI века" - Санкт-Петербург.: Санкт - Петербургский университет ГПС МЧС России, 17.10.2011 г.; Научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы техносферной безопасности", Москва, Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2012, 2013 гг.
Публикации
По тематике диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 10 статей, 8 которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 12 докладов на конференциях, получено два патента РФ на полезную модель, 4 работы опубликованы без соавторов.
В работах опубликованных в соавторстве в изданиях из перечня ВАК лично автором предложено и обосновано: показана важная роль сотрудничества России и Вьетнама в развитии атомной энергетики, использующей новые технологии обеспечения безопасности [1]; предложен подход к построению вероятностной модели обнаружения и тушения пожара, распространяющегося по поверхности [2]; получены выражения для вероятности тушения пожара с круговым развитием по площади, в ограниченном замкнутом пространстве с вертикальным развитием по объёму, а также проведены оценки минимальных значений мгновенной плотности вероятности обнаружения пожара точечными дымовыми и тепловыми автоматическими пожарными извещателями [3]; показана важность учёта параметров надежности установок пожаротушения при комплексной оценке качества их функционирования [4, 5]; представлены разработанные предложения по совершенствованию технического обеспечения АСПЗ промышленных объектов [6, 7, 8].
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка литературы (140 наименований) и трех приложений. Общий объём диссертации составляет 168 страниц машинописного текста, включая 16 таблицы и 29 рисунков. Приложения занимают 27 страниц.
Похожие диссертации на Автоматизация противопожарной защиты объектов управления атомной электростанцией на основе модульных установок локального газового пожаротушения
-
-
-
-
