Введение к работе
Актуальность и степень проработанности проблемы.
В экономике России немалую роль играют крупные предприятия нефтеперерабатывающей промышленности. Развитие таких производств, обладающих высокой энергонасыщенностью, сопровождается ростом количества и масштабов пожаров и взрывов на них не только в России, но и за рубежом. Ежегодно в мире на объектах нефтепереработки происходит около 1500 крупных аварий с человеческими жертвами, суммарные материальные потери от которых составляет свыше 100 млн. дол. Из них около 60% составляют пожары и взрывы, наносящие ущерб не только самим предприятиям, но также населению и окружающей среде.
Пожары на объектах нефтепереработки характеризируются быстрой динамикой развития в начальной стадии, обусловленной наличием большого количества легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
Исследования данных о пожарах, показывают, что средняя частота возникновения пожаров составляет 11 пожаров в год. При этом только 50 % пожаров было потушено в начальной стадии, в 35 % случаев потребовалось привлечение дополнительных сил и средств, 15 % пожаров переходили в затяжные. Успешное тушение пожаров (на начальной стадии) объектов нефтепереработки в значительной степени зависит от своевременного обнаружения возгорания и оповещения о нем соответствующих служб.
Основой для формирования автоматизированных систем противопожарной защиты таких объектов служит система сбора и обработки информации о состоянии объекта - автоматическая пожарной сигнализации. Ее главной задачей является раннее обнаружение возгорания, когда возможна своевременная эвакуация людей и ликвидация пожара без значительных экономических и экологических последствий.
В настоящее время, в литературе отсутствует объективный анализ преимуществ и ограничений в применении систем пожарной сигнализации различного вида на промышленных объектах, позволяющий оптимизировать их выбор при проектировании.
В Академии ГПС МЧС России одним из приоритетных направлений научных исследований является разработка новых методов и технических средств обнаружения пожара. Важные результаты в разный период времени были получены известными учеными Топольским Н.Г., Поляковым Ю.А., Шароваром Ф.И. В последние годы широкую известность получили работы, выполненные под руководством профессоров Членова А.Н. и Федорова А.В.
Вместе с тем, в данных работах при рассмотрении вопросов уменьшения времени обнаружения пожара основное внимание уделяется разработке новых и совершенствованию существующих пожарных извещате-лей. Однако существуют и другие важные факторы, оказывающие не менее значительное влияние на время реагирования на появление пожароопасной ситуации. Исследование этих факторов и разработка научно обоснованных предложений по их учету и использованию должно обеспечить повышение эффективности системы противопожарной защиты на объектах нефтепереработки.
Целью диссертационной работы является синтез модульной структуры автоматизированной системы противопожарной защиты объектов нефтепереработки, обеспечивающей повышение быстродействия обнаружения и сигнализации о пожаре.
Достижение этой цели позволит на основе научно обоснованной технической разработки обеспечить решение важной для экономики задачи -в результате повышения эффективности автоматизированной системы противопожарной защиты объектов нефтепереработки повысить уровень пожарной безопасности в России.
Для достижения цели в диссертации поставлены и решены следующие научные задачи:
-
Анализ современного состояния разработки и производства технических средств и систем пожарной сигнализации для работы в составе промышленного объекта.
-
Разработка метода оценки эффективности обнаружения и тушения пожара на промышленном объекте.
-
Разработка предложений по повышению эффективности АСПЗ на
основе рационального выбора и размещению технических средств сбора и обработки информации о пожароопасном состоянии объекта, а также интеграции СПС с системой видеонаблюдения.
-
Синтез модульной структуры АСПЗ промышленного объекта.
-
Разработка предложений по техническому и нормативному обеспечению формирования интегрированной АСПЗ промышленного объекта.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Пожарная безопасность в Российской Федерации на период до 2012 года», а также планом научно-исследовательских работ Академии ГПС МЧС России на 2011-2012 гг.
Объектом исследования являются автоматизированная система противопожарной защиты промышленных объектов, а предметом исследования - процесс формирования модульной структуры автоматизированной системы противопожарной защиты объектов нефтепереработки.
Основные методы исследования.
Для решения поставленных задач были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, методы математического моделирования и анализа, методы обработки экспериментальных данных.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем впервые:
-
Разработана математическая модель процесса обнаружения и тушения пожара, характеризующая влияние временных характеристик обнаружения пожара на эффективность функционирования АСПЗ.
-
В результате анализа разработанных математических моделей, а также экспериментальных исследований процесса обнаружения пожара проведена оценка влияния выбора и условий размещения точечных пожарных извещателей на время обнаружения пожара.
-
Разработана модульная структура АСПЗ промышленного объекта, в которой за счет применения разработанных модулей первичного сбора и обработки сигналов пожарных извещателей а также модулей видеонаблюдения достигнута минимизация времени обнаружения пожара и формирования команд управления.
Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:
-
Разработаны предложения по уменьшению времени обнаружения пожара АСПЗ на основе рационального выбора и размещения пожарных извещателей, модернизации системы сбора и обработки данных о пожароопасном состоянии промышленного объекта, а также применения средств видеонаблюдения.
-
Разработан модуль обнаружения, сбора и первичной обработки сигналов пожарных извещателей, предназначенный для использования в адресно-аналоговых системах пожарной сигнализации.
-
Разработана быстродействующая модульная структура АСПЗ объектов нефтепереработки.
-
Разработаны предложения по совершенствованию нормативного обеспечения АСПЗ промышленного объекта в составе комплексной интегрированной системы безопасности.
Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы использованы:
в научных исследованиях Академии ГПС МЧС России по совершенствованию систем производственной и пожарной автоматики;
в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по специальности «Пожарная безопасность»;
ООО «Пожинжиниринг», г. Санкт-Петербург при проведении исследований и внедрении научно-технических разработок в АСПЗ объектов нефтепереработки;
НОУ «Институт электронных систем безопасности» при подготовке и повышении квалификации технических специалистов пожарной безопасности.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, приведенных в диссертационной работе, достигнута за счет применения для решения поставленных задач апробированных математических методов, значительного объема данных для статистических исследований,
подтверждения теоретических результатов экспериментальными исследованиями.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы были доложены и получили одобрение на следующих 8 научно-практических конференциях:
- «Системы безопасности» - Москва, Академия государственной
противопожарной службы МЧС России, 2009, 20010, 2011 гг.;
Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем», Воронежский институт МВД России, 2010 г.;
Научно-практическая конференция на международной специализированной выставке «Пожарная безопасность XXI века», г. Москва, 2010 г.;
Научно-практическая конференция «Организационные и научно-технические проблемы обеспечения пожарной безопасности» - Ташкент: Высшая техническая школа пожарной безопасности МВД Республики Узбекистан, 2011 г.
Научно-практическая конференция «Молодые ученые 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-техническая конференция молодых ученых и специалистов «Проблемы техносферной безопасности», Москва, Академия государственной противопожарной службы МЧС России, 2012 г.
Публикации.
По тематике диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 10 статей, 7 из которых из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 11 докладов на конференциях, получено два патента РФ на полезную модель. 5 работ опубликовано без соавторов.
В работах, опубликованных в соавторстве в изданиях из перечня ВАК, лично автором предложено и обосновано:
[1] -перспективы развития индустрии пожарной сигнализации в России;
[3] - предложения по корректировке терминологии технического ре-
гламента о требованиях пожарной безопасности;
[5] - обосновано применение средств видеонаблюдения для сокращении временных задержек в АСУ противопожарной защитой промышленного объекта;
[6] - обоснованы исходные условия и применение теории вероятности к построению стохастической модели процесса обнаружения и тушения пожара на промышленном предприятии;
[7] - разработана математическая модель обнаружения пожара дымовыми точечными пожарными извещателями, учитывающая начальный этап развития пожара.
В остальных опубликованных в соавторстве работах присутствует единое и неделимое единство.
Структура и объем работы.
