Трунева В. А. Совершенствование методов определения расчётных величин пожарного риска для производственных зданий и сооружений нефтегазовой отрасли
Диссертация по методам определения пожарного риска для нефтегазовых объектов: новые подходы к сценариям, моделям развития пожара и оценке последствий.
Объём оцифровки: 295,354 знаков. Ссылки внутри текста ведут на карточки источников и публикаций библиотеки.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ
ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Всероссийский ордена
«Знак Почета» научно – исследовательский институт противопожарной обороны»
(ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ)
На правах рукописи
Трунева Виктория Александровна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ
ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность
(отрасль нефтегазовая, технические науки)
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель:
кандидат технических наук
Гордиенко Денис Михайлович
Москва − 2015
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ
1.1 Общий обзор по методам оценки риска
1.2 Критерии поражения людей опасными факторами пожара
1.3 Критерии допустимого пожарного риска
1.4 Основные этапы количественной оценки пожарного риска для зданий, сооружения и применяемые при этом методы
1.4.1 Выявление расчетных сценариев
1.4.2 Моделирование динамики опасных факторов (интегральная, зонная, полевая модели)
1.4.3 Определение расчетного времени эвакуации
1.5 Выбор направления исследований
ГЛАВА 2. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭВАКУАЦИИ
С ЭТАЖЕРКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Описание объекта
2.2 Описание эксперимента
2.3 Результаты эксперимента
2.4 Выводы по разделу
ГЛАВА 3. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО И СОЦИАЛЬНОГО
ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
3.1 Подходы к определению социального пожарного риска
3.2 Предложения по совершенствованию методики определения индивидуального пожарного риска
ГЛАВА 4. АПРОБИРОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ, РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
НА ПРИМЕРАХ
4.1 Цех производства гранулированной серы
4.2 Высотное (100 м) производственное здание. Корпус твердофазной поликонденсации полиэтилентерефталата
4.3 Склад готовой продукции
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ПРИ РАСЧЕТАХ ПОЖАРНОГО РИСКА
Приложение Б. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования.
Пожарный риск является одним из ключевых понятий Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Порядок проведения расчетов по оценке пожарного риска определяется
Постановлением Правительства РФ от 31.03.2009 № 272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска», согласно которому в 2009 г. была разработана и утверждена в установленном порядке «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» (далее - Методика).
В настоящее время на объектах нефтегазовой отрасли осуществляется проектиро вание и строительство большого количества сложных и, зачастую, новых для нашей страны производственных зданий и сооружений, в которых осуществляются различные пожаровзрывоопасные технологические процессы. Пожарная опасность таких зданий и сооружений характеризуется возможностью реализации различных сценариев пожара, в том числе, и с участием веществ, при горении которых выделяются токсичные продукты.
Современные производственные установки, в том числе с использованием лицензионных зарубежных технологических процессов, представляют собой сложные комплексы, характеризующиеся высокой концентрацией оборудования и трубопрово дов, значительными геометрическими размерами. При этом используются этажерки, представляющие собой многоярусные каркасные сооружения, предназначенные для размещения и обслуживания технологического оборудования и трубопроводов.
Степень разработанности темы исследования. Не смотря на большое количест во отечественных и зарубежных исследований, связанных с вопросами оценки пожарно го риска (Маршалл В, Pitersen С., Hurst N., Горский В.Г., Шебеко Ю.Н., Болодьян И.А.,
Шевчук А.П., Присадков В.И., Косачев А.А, Елохин А.Н., Черноплеков А.Н.,
Дешевых Ю.И., Гилетич А.Н., Гордиенко Д.М., Швырков С.А., Молчанов В.П.,
Брушлинский Н.Н., Пузач С.В., Холщевниковым В.В. и др.), многие вопросы, касающиеся данного исследования, остаются неохваченными.
Анализ ранее выполненных работ показал необходимость совершенствования методов оценки пожарного риска для зданий производственных объектов нефтегазовой отрасли с целью:
– повышения точности расчетных методов;
– обеспечения возможности учета более широкого перечня мероприятий по обес печению пожарной безопасности;
– возможности более точного учета воздействия опасных факторов пожара (ОФП) на человека, реализующихся при различных сценариях развития пожара.
Таким образом, целью диссертационной работы является совершенствование методов определения расчетных величин пожарного риска для промышленных зданий и сооружений нефтегазовой отрасли, учитывающих специфику пожарной опасности современных промышленных объектов.
Достижение поставленной цели потребовало решение следующих задач:
– совершенствование подхода к определению расчетных величин пожарного рис ка для производственных зданий на основе использования метода логических деревьев событий и учета вероятностного характера блокирования эвакуационных путей;
– совершенствование методов оценки времени блокирования эвакуационных путей ОФП с использованием комплексных критериев воздействия их на человека;
– проведение анализа экспериментального исследования процесса эвакуации с технологической установки по определению скорости движения людей по различным участкам путей эвакуации на наружных установках.
Объектом исследования являлись методы определения расчетных величин пожарного риска для производственных зданий и сооружений нефтегазовой отрасли.
В качестве предмета исследования рассматривались закономерности движения персонала технологической установки по различным участкам путей, влияющие на скорость эвакуации, вероятностный характер времени блокирования эвакуационных путей, комплексное воздействие токсичных продуктов сгорания на человека, а также метод логических деревьев событий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана усовершенствованная методика оценки пожарного риска для зда ний производственных объектов, учитывающая различные сценарии развития пожара,
эффективность технических решений по противопожарной защите, вероятностный характер эвакуации, а также комплексное воздействие ОФП на человека;
2. Получены новые экспериментальные данные по параметрам эвакуации персо нала по этажерке технологической линии завода сжиженных природных газов (СПГ), а именно, скорости передвижения по горизонтальным участкам путей, наклонным и вертикальным лестницам;
3. Получены значения стандартного отклонения расчетного времени эвакуации людей;
4. Получены новые значения по величинам потенциального и индивидуального пожарного риска для высотных производственных зданий.
Теоретическая и практическая значимость работы:
– получены количественные значения скоростей эвакуации по вертикальным лестницам;
– использование полученного количественного значения стандартного отклоне ния расчетного времени эвакуации людей при определении вероятности эвакуации;
– предложен метод учета возможности потери строительными конструкциями несущей способности.
Методология и методы исследования. Моделирование динамики распростране ния опасных факторов пожара в здании проводилось при помощи программ FDS (Fire
Dynamic Simulator), реализующей вычислительную гидродинамическую модель тепло массопереноса при горении, и CFAST (Consolidated Fire Growth and Smoke Transport
Model), реализующей двухзонную модель для расчета тепломассопереноса при пожаре.
Расчеты времени эвакуации людей из зданий проводились при помощи упрощенной аналитической модели движения людского потока.
Положения, выносимые на защиту:
1. Результаты анализа экспериментального исследования процесса эвакуации персонала с технологической установки, а именно, по определению скорости движения людей по различным участкам путей эвакуации на наружных установках;
2. Комплекс предложений по совершенствованию методов определения расчет ных величин пожарного риска для производственных объектов, включающий:
– метод логических деревьев событий;
– учет вероятностного характера времени блокирования эвакуационных путей
ОФП;
– учет вероятностного характера потери строительными конструкциями несущей способности при определении вероятности эвакуации;
– учет комплексного воздействия токсичных продуктов сгорания на человека.
Степень достоверности полученных результатов и выводов, сформулированных в диссертации, подтверждается:
– использованием современных, поверенных измерительных приборов, обеспечи вающих высокую точность измерения времени с относительной ошибкой не менее 5%;
– внутренней непротиворечивостью полученных данных;
– положительными результатами внедрения.
Материалы диссертации реализованы при разработке:
– «Пособия по определению расчетных величин пожарного риска для производ ственных объектов»: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2012 г.;
– проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте «ГТЭС Щербинка мощностью 375 МВт и 433 Гкал/час.» по адресу г. Москва,
Коммунальная зона «Щербинка», район Южное-Бутово;
– проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объекте «Новый комплекс по производству олефинов ОАО «Нижнекамскнефтехим»
по адресу Республика Татарстан, г. Нижнекамск, ОАО «Нижнекамскнефтехим»;
– проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности на объектах ООО «Татнефть - Пресскомпозит» по адресу Республика Татарстан, г. Елабуга, территория промышленной площадки «Алабуга», ул. 22.1, к. 48/3.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на:
– XXIV Международной научно-практической конференции по проблемам по жарной безопасности, посвященной 75-летию создания ФГБУ ВНИИПО МЧС России
(г. Балашиха, ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2012);
– V Международном салоне «Комплексная безопасность – 2012» (г. Москва,
Всероссийский выставочный центр, 2012);
– IV экологической конференции ОАО «Газпром нефть» (г. Москва, 2013);
– VIII Международном салоне «Комплексная безопасность – 2015» (г. Москва,
Всероссийский выставочный центр, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Содержание работы изложено на 175 страницах машинописного текста, включает в себя 38 таблиц, 36 ри сунков, список литературы из 109 наименований.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ
ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
1.1 Общий обзор по методам оценки риска
В области оценки и анализа риска накоплен определенный зарубежный и отечест венный опыт. Активно осуществляется разработка и совершенствование методологии оценки пожарного риска.
В последние годы принят ряд международных стандартов и руководящих доку ментов по анализу, оценке и менеджменту риска [1-14], в том числе стандартов, ориен тированные на некоторые виды наиболее опасных производственных объектов. Следует отметить, что некоторые из этих международных стандартов приняты в России в каче стве соответствующих гармонизированных национальных стандартов (например, [1-4]).
Как показывает анализ литературных источников [1-19], в настоящее время за ру бежом отсутствует общепризнанный единый метод оценки пожарного риска. При этом способы анализа риска устанавливаются для объектов, представляющих повышенную опасность, например, атомных электростанций, объектов производства, транспортиров ки и хранения значительных количеств пожаровзрывоопасных веществ и материалов.
Например, в странах ЕЭС вопросы количественной оценки уровня опасности промыш ленных объектов отражены на законодательном уровне Директивой Севезо II о предот вращении крупных аварий [15-17].
Для остальных объектов устанавливаются лишь общие принципы, по которым должен оцениваться пожарный риск, тогда как методики расчетов издаются в качестве рекомендаций (например, [6]), сопровождающих соответствующие стандарты (напри мер, [4, 5]). В качестве расчетных методов допускается применять как качественный анализ, так и количественный, включая индексные методы и расчетно-аналитические.
Выбор метода должен производиться в соответствии с целями проведения анализа риска и имеющимися данными об объекте.
Целью анализа риска может быть, как установление количественных значений риска для сравнения его с предельно допустимым значением и оценки достаточности уровня обеспечения пожарной безопасности, так и определение относительного уровня опасности для сравнения различных объектов, либо выбора альтернативных проектных решений на одном объекте.
Для оценки пожарного риска применимы общие методы оценки риска технологи ческих систем, проектов, оборудования [1-3] с учетом специфики пожара как одного из видов техногенной аварии.
Стандарт [1] устанавливает указания по выбору и реализации методов анализа риска технологических систем, под которыми понимаются составные объекты любого уровня сложности, которые могут включать персонал, процедуры, материалы, инстру менты, оборудование, средства обслуживания, программное обеспечение.
Общий процесс анализа и оценки риска в соответствии с [1] приведен на рисунке 1.1.1.
Рисунок 1.1.1 – Процесс анализа, оценки и управления риском
Методы анализа риска в соответствии со стандартом [1] приведены в таблице 1.1.1.
Таблица 1.1.1 – Методы анализа риска в соответствии со стандартом [1]
Метод Описание применения
Анализ «дерева событий» Совокупность приемов идентификации опасности и анализа частот, в которых используется индуктивный подход с целью перевода различных инициирующих событий в возможные ис ходы
Анализ видов и последствий Совокупность приемов идентификации главных источников отказов, а также анализ ви- опасности и анализа частот, с помощью которых анализируют дов, последствий и критично- ся все аварийные состояния данной единицы оборудования на сти отказов (FMEA) предмет их влияния как на другие компоненты, так и на систе му в целом
Анализ «дерева неисправно- Совокупность приемов идентификации опасности и анализа стей» частот нежелательного события, с помощью которых опреде ляются все пути его реализации. Используется графическое изображение
Исследование опасности и Совокупность приемов идентификации фундаментальной опас связанных с ней проблем ности, при помощи которых оценивается каждая часть системы
(HAZOP) с целью обнаружения того, могут ли происходить отклонения от назначения конструкции и какие последствия это может по влечь
Анализ влияния человеческо- Совокупность приемов анализа частот в области воздействия го фактора людей на показатели работы системы, при помощи которых оп ределяется влияние ошибок человека на надежность
Предварительный анализ Совокупность приемов идентификации опасности и анализа опасности частот, используемых на ранней стадии проектирования с це лью идентификации опасностей и оценки их критичности
Структурная схема надежно- Совокупность приемов анализа частот, на основе которых соз сти дается модель системы и ее резервов для оценки надежности системы
Согласно [1] методы, используемые для оценки риска, обычно являются количе ственными. Однако полный количественный анализ не всегда возможен из-за недостат ка информации о технологической системе. При таких обстоятельствах может оказаться
эффективным сравнительное количественное или качественное ранжирование риска специалистами в данной области.
Элементы процесса оценки величины риска являются общими для всех видов опасности. В том случае, если анализу подвергается промышленное оборудование, в первую очередь проводится анализ частот, во вторую очередь анализу подвергаются последствия реализации опасности.
В стандарте [1] приведены общие указания в части использования различных методов анализа риска. В частности, даны рекомендации по применению метода логи ческих деревьев событий.
Указанный метод представляет собой совокупность приемов количественных или качественных, которые используются для идентификации возможных исходов иниции рующего события и, если это требуется, их вероятностей. Метод логических деревьев
событий широко используется для объектов, характеризующихся особенностями проек та, которые способствуют снижению аварийности и позволяют выявлять последова тельности событий, которые, в свою очередь, приводят к появлению определенных последствий инициирующего события. Предполагается, что каждое событие в последо вательности представляет собой либо исправность, либо неисправность (ветвление
«Да»/«Нет»). В [1] приведен пример дерева событий для взрыва пыли с указанными на нем условными вероятностями реализации различных ветвей (см. рисунок 1.1.2).
Следует отметить, что вероятности на дереве событий являются условными вероятно стями. Метод логических деревьев событий представляет собой индуктивный тип анализа, в котором основным задаваемым вопросом является «что случится, если …?».
Он обеспечивает взаимосвязь между функционированием (или отказом) разнообразных защитных систем и опасным событием, следующим после того, как происходит единич ное инициирующее событие.
Рисунок 1.1.2 – Пример логического дерева событий [1]
Стандарт [2] устанавливает общие требования к менеджменту риска при проекти ровании. В частности, в [2] указывается, что анализ риска может быть выполнен как качественными, так и количественными методами.
При анализе риска могут быть применены следующие методы [2]:
• анализ дерева неисправностей;
• анализ видов и последствий отказов;
• анализ дерева событий, чувствительности, статистические методы анализа.
Стандарт [3] устанавливает метод анализа дерева неисправностей и содержит руководство по его применению. Дерево неисправностей — это организованное графи-
ческое представление условий или других факторов, вызывающих нежелательное собы тие, называемое вершиной событий. Представление приводят в форме, которая может быть понята, проанализирована и, по мере необходимости, перестроена таким образом, чтобы облегчить идентификацию:
• факторов, воздействующих на надежность и характеристики эффективности системы, например режимов неисправностей компонентов, ошибок оператора, условий окружающей среды, ошибок программного обеспечения;
• противоречивых требований или спецификаций, которые могут влиять на надежность и эффективность системы;
• общих событий, воздействующих более чем на один функциональный компо нент, который может уменьшить преимущества резервирования.
Анализ дерева неисправностей является в основном дедуктивным (нисходящим) методом анализа, нацеленного на точное определение причины или комбинации причин, приводящих к вершине событий. Пример дерева неисправностей или дерева отказов приведен на рисунке 1.1.3.
Рисунок 1.1.3 – Пример логического дерева неисправностей (отказов) [1]
При проведении количественной оценки риска дерево неисправностей использу ется для оценки частоты или вероятности возникновения аварийной ситуации, а дерево событий – при анализе различных путей развития аварийной ситуации и определении ее последствий.
Таким образом, к настоящему времени на уровне международных стандартов разработан и с успехом применяется формальный аппарат анализа риска, включающий построение логических деревьев (дерево неисправностей, позволяющее анализировать совокупность событий, приведших к наступлению заданного результата; дерево собы тий, позволяющее анализировать последствия данного инициирующего события).
Применительно к вопросам оценки пожарного риска следует отметить стандарт
[4] и руководящие документы [5-7]. Указанные документы содержат указания в отно шении общих принципов оценки пожарного риска и в значительной степени ориентиро ваны на оценку пожарного риска для зданий.
Стандарт [4] устанавливает основные положения и основные принципы менедж мента риска, включающего в том числе количественный анализ и оценку пожарного риска.
Согласно [4] пожарный риск (fire risk):
а) Риск события или сценария – сочетание вероятности реализации этого события или сценария и его последствия, часто выражаемый в виде произведения вероятности и величины последствий;
б) Риск объекта защиты – сочетание вероятности и последствий событий или сценариев для соответствующего объекта защиты, часто выражаемый в виде суммы рисков этих событий или сценариев.
Согласно [4] оценка пожарного риска (fire risk assessment) – это установленная процедура оценки пожарного риска объекта защиты (конструкций здания и сооружений, а также других объектов исследований) с учетом установленных критериев допустимо сти риска.
В соответствии с [4] менеджмент риска включает оценку риска, интерпретацию полученных результатов, принятие риска (сравнение с критериями) и обмен информа-
цией о риске. При этом может потребоваться повторная оценка риска (см. рисунок
1.1.4). Оценка пожарного риска может также быть использована для оценки приемлемо сти альтернативных проектных решений объекта при проектировании или реконструк ции с точки зрения достижение выполнения критериев допустимости и соответствия установленным требованиям пожарной безопасности.
Исходные требования к конструкции или пересмотр требований для непри-
Цели и критерии приемки риска емлемой конструкции и обработка по жарного риска
Оценка пожарного риска
Количественная оценка
Сравнительная оценка
Неприемлемый пожарный
Приемлемый пожарный риск риск
Принятие пожарного риска и обмен информацией о нем
Рисунок 1.1.4 – Схема менеджмента пожарного риска [4]
В стандарте [4] рассмотрены условия, при которых целесообразно проведение оценки пожарного риска, установлены основные этапы оценки пожарного риска. Отме чается необходимость рассмотрения различных сценариев возникновения и развития пожара при проведении оценки пожарного риска.
Количественную оценку пожарного риска согласно [4] проводят в случае, когда есть возможность установить возможные сценарии пожара, вероятности реализации и последствия событий.
Важный этап оценки пожарного риска − это идентификация опасностей, необхо димых при определении и выборе сценариев, используемых при оценке риска.
Для анализа выбирают один сценарий и оценивают вероятность и последствия его реа лизации. Эту процедуру повторяют до тех пор, пока не будет проведен анализ всех отобранных сценариев. В этом случае объединенный пожарный риск объекта вычисля ют как сумму пожарного риска по всем сценариям, если они являются статистически независимыми.
Вычисления пожарного риска можно проводить путем использования так назы ваемых экспресс - методов. В этом случае на заключительном этапе оценки риска риск, соответствующие сценариям, не суммируют, а выбирают сценарии с наибольшим пожарным риском.
В [4] отмечается, что количество различных сценариев пожара может быть столь велико, что не представляется возможным провести анализ каждого из них. Поэтому при любой оценке пожарного риска должна быть разработана структура сценария
«управляемого размера», а количественная оценка риска такого сценария должна быть разумной и гарантировать оценку общего пожарного риска. Основными методами достижения этой цели являются: идентификация опасных событий, объединение сцена риев в группы и исключение сценариев с незначительным риском.
Любой источник потенциального вреда или ситуацию с потенциальной возмож ностью нанесения вреда определяют как опасность. Каждая опасность может быть основанием для одного или нескольких сценариев пожара, в которых условия возникно вения опасности также определяют вид пожара, который может произойти.
Каждый сценарий пожара включает качественное описание развития пожара во времени, при этом идентифицируют ключевые события, которые характеризуют пожар и отличают его от других возможных пожаров.
Место возникновения пожара должно быть точно определено непосредственно в помещении очага пожара. Расположение очага пожара может сильно повлиять на последующее развитие пожара. Распространение пожара должно быть исследовано не только с учетом геометрических особенностей помещения, но также с учетом
проемов и теплофизических свойств ограждающих поверхностей. На развитие пожара может сильно повлиять наличие автоматических установок пожаротушения.
Характеристики здания и находящихся в нем людей являются основными элемен тами, определяющими сценарий развития пожара. Они могут включать в себя состав, местоположение находящихся в здании горючих веществ, которые могут определять развитие пожара. Также сюда следует отнести места размещения, физические и другие особенности людей (например, наличие маломобильных групп населения и т.д.).
Важным этапом оценки пожарного риска является этап определения частоты
(вероятности) реализации событий, рассмотрение которых требуется при проведении оценки пожарного риска.
При этом определение необходимой частоты реализации инициирующих пожар событий, вероятности изменения состояния рассматриваемой системы, в том числе вероятности безотказной работы систем противопожарной защиты.
При этом существуют общие ошибки, которых следует избегать, учитывая следующие особенности.
• Обычно имеет место недооценивание событий с низкой частотой (вероятно стью) и переоценивание событий со слишком высокой частотой (вероятностью).
• Не всегда справедливо предположение о том, что все состояния и события независимы. Для событий, имеющих общую причину с высокой вероятностью реализа ции, вероятность одновременной реализации выше, чем произведение составляющих вероятностей.
• Обычно при определении вероятностей возникновения пожара используются базы данных по произошедшим пожарам с их детальным описанием. Это может привес ти к некоторым заблуждениям при оценке вероятностей возникновения пожара, так как
базы данных включают только необходимую часть информации о происшедших пожа рах, в которой преобладают данные о пожарах с высоким уровнем потерь и со смер тельным исходом. Таким образом, могут быть пропущены менее опасные пожары, где фактически происходит большинство смертельных случаев, а также наиболее круп ные пожары, наносящие большой ущерб имуществу.
• Не следует считать, что резервирование систем обеспечения пожарной безо пасности обеспечивает высокую надежность этих систем.
• Не благоразумно не учитывать сценарии, которые никогда не были докумен тально описаны в доступных базах данных пожаров.
Оценка частоты может быть также проведена на основе моделирования [4]. Глав ное преимущество использования моделирования состоит в том, что в отличие от дру гих методов оценки, оно обычно обеспечивает получение не только количественных оценок, необходимых для анализа риска рассматриваемого объекта, но также дает возможность проследить взаимосвязь изменений в рассматриваемом объекте с измене ниями полученных значений вероятности. Эта зависимость полезна в случае, когда при оценке пожарного риска при первоначальном состоянии рассматриваемого объекта не получена приемлемая оценка пожарного риска.
Использование метода моделирования не исключает использование эксперимен тальных или экспертных данных, но снижает потребность в данных по другим перемен ным. Может возникнуть необходимость оценки качества модели с точки зрения сложно сти, достоверности и соответствия научным данным, а также требуемой неопределенно сти исходных данных для модели по сравнению с неопределенностью данных при их непосредственном применении.
Метод Монте-Карло не является альтернативным методом оценки вероятности, но является численным методом вычисления пожарного риска для установленного набора распределений вероятностей. Эти распределения используют при отборе сцена риев с полностью равными вероятностями, так что выборочное среднее последствий для таких сценариев является наилучшей оценкой взвешенных по вероятности последствий для всего подмножества.
Если экспериментальные данные об ущербе использованы в качестве данных для числовых вычислений, могут быть установлены данные об ущербе для исследуемо го здания, для всех зданий данного типа или для любой большой группы свойств зданий. Каждый из этих вариантов имеет преимущества и недостатки с точки зрения их применимости уровня детализации, доступности и величины базы данных для поддержки точности оценок.
Количественные оценки вероятностей могут быть получены путем вычисления оценок вероятностей некоторых характеристик полного сценария. Например, вероят ность пожара на территории производственного предприятия из-за искр, возникающих от взаимодействия частей оборудования, может быть оценена путем расчета вероятно сти появления искр и вероятности возникновения пожаров. В таких вычислениях очень важно, чтобы предположения о статистической независимости событий были обоснова ны. Независимость должна быть подтверждена.
Самый серьезный пример нарушения независимости исходных событий с общей причиной, такие как землетрясение, в процессе которого одновременно могут возникать многократные возгорания и пожары, и поломки трубопровода. Каждый отдельный пожар и поломка трубопровода являются редкими событиями, но вероятность одновре менного появления не равна произведению вероятностей этих событий, потому что землетрясение может стать общей причиной всех этих событий.
Вероятность нахождения систем пожарной безопасности в различных режимах относится к условиям во время возгорания. Вероятность безотказной работы обычно связана с вероятностями событий после возгорания, например, срабатывание или несрабатывание датчика или оросителя.
Это примеры вероятностей, которые не являются вероятностями возгорания, но которые необходимо учитывать при оценке пожарного риска. Оценка вероятностей необходима также при рассмотрении сценариев поведения людей.
В процедуре оценки пожарного риска одним из ключевых этапов является оценка последствий пожара.
При оценке последствий существуют некоторые общие ошибки, которые следует учитывать. К типичным ошибкам относятся описанные ниже:
• Обычно при оценке последствий принято использовать упрощения. Сценарий, последствия которого могут варьироваться в пределах от умеренного до серьезного, обычно относят к умеренным или серьезным последствиям.
• Серьезные ошибки связаны с недооценкой или переоценкой работы систем противопожарной защиты, для которых отсутствуют данные. Например, неверно пред-
полагать, что срабатывание той или иной системы, будет полностью успешно или полностью неуспешно.
• Сложно оценить последствия с помощью технического анализа для случая, где одна или несколько систем противопожарной защиты частично или полностью неэффективны, но значительная доля пожарного риска соответствует сценариям, где одна или несколько систем противопожарной защиты обладают низкой безотказностью.
Для оценки последствий использование детерминированных критериев намного более эффективно, чем оценка на основе экспериментальных данных о последствиях.
Однако использование этих критериев для оценки последствий может создать проблемы при оценки вероятности, если для установленных данных и методов достижение одина кового уровня детализации невозможно.
Общая математическая формула суммы вероятностей и последствий для всех сценариев при вычислении пожарного риска имеет вид [4] (суммирование ведется по всем сценариям):
Риск = Σƒ (вероятность, последствие для данного сценария).
Наиболее часто используют следующие формулы:
а) Риск = Σ (вероятность сценария, умноженная на последствия данного сценария).
б) Риск = Сумма вероятностей всех сценариев, где последствия превышают установленный порог безопасности.
Первая из вышеприведенных формул определяет пожарный риск для сценария как математическое ожидание, т.е. произведение вероятности и последствий сценария,
и определяет объединенную оценку пожарного риска как сумму рисков для всех сцена риев. Обычно используют именно этот подход. При этом метод деревьев событий явля ется обычной формой для оценки пожарного риска, где используют математическое ожидание в качестве показателя пожарного риска.
Следует отметить, что стандартом [4] какие-либо конкретные методы расчета риска, моделирования процессов возникновения и развития аварий не устанавливаются.
Общие положения гармонизированного национального стандарта РФ [4] не соответст-
вует нормативным правовым актам [20, 21]. Поэтому во введении стандарта [4] указано, что при использовании этого ГОСТ Р следует помнить, что оценку пожарного риска для конкретного объекта защиты необходимо выполнять в соответствии с требованиями нормативно-правовых актов Российской Федерации в области обеспечения пожарной безопасности.
Целью руководства [5] является содействие в определении методов оценки пожарного риска. Согласно [5] имеющиеся методы анализа и оценки пожарного риска классифицируются следующим образом.
• Качественные методы. В качественных методах как вероятность, так и последствия выражаются на уровне качественного описания. Примером может служить заполнение проверочных листов (в виде ответа на вопросы «Что будет,
если …?»), составление «матриц риска» (таблиц, столбцы которых соответствуют раз личной тяжести последствий, от незначительных до катастрофических, а строки – час тоты (вероятности) событий, от пренебрежимо малой до высокой, с соответствующей классификацией ячеек таблицы по степени риска от низкого до высокого). Качествен ные методы также включают и анализ логических деревьев событий, если результат анализа формулируется на описательном уровне (высокий или низкий уровень риска, незначительный риск и т. д.).
• Полуколичественные методы. В полуколичественных методах часть аспектов рассматривается количественно, а другая часть рассматривается на качественном уров не. К таким методам можно отнести построение логических деревьев событий при пожаре и расчет вероятности реализации различных сценариев без исследования по следствий каждого сценария. Примером может служить построение логического дерева событий с целью определения вероятности тушения пожара системами автоматического пожаротушения, распространения на смежные помещения и т. д. Наоборот, качествен ные доводы могут использоваться для выбора одного или нескольких сценариев аварии, а исследования сценариев могут проводиться количественно на основе математического моделирования с привлечением различных моделей. К данному типу относится тради ционный анализ при рассмотрении «наихудших» сценариев пожара. К этому же классу относятся и методы индексирования и ранжирования риска [19], в которых качествен-
ные доводы используются при формировании набора атрибутов (факторов), опреде ляющих пожарную опасность и защищенность объекта. Выбранные атрибуты оценива ются в некоторых внутренних единицах (баллах) с последующим выведением итоговой оценки и ее интерпретацией с точки зрения обеспеченности пожарной безопасности объекта.
• Количественные методы. Количественные методы оценки риска включают
расчет обеих составляющих риска (частоты и последствий). Риск определяется как веро ятность наступления тех или иных опасных последствий пожара (гибель людей, матери альный ущерб, экономические потери) в единицу времени – как правило, за год. Такое количественное определение риска является общепринятым и широко используется при анализе различных опасностей техногенного характера. Для расчета вероятности и по следствий различных сценариев пожара могут применяться методы статистического анализа, детерминистское, имитационное и стохастическое моделирование, анализ ло гических деревьев событий и отказов.
• Технико-экономические методы. Рассматриваемые методы включают в себя определение затрат на альтернативные проектные решения, обеспечивающие достиже ние заданных уровней риска.
В [5] приводится следующие общие выражения для определения пожарного риска:
n
Rt = ∑ C i Fi , (1.1.1) i =1
где: n – количество событий; Ci – последствия реализации события; Fi – частота реализации события.
В документе [6] рассмотрены вопросы использования концепции пожарного рис ка в стандартах и нормах Национальной противопожарной ассоциации США (NFPA).
В частности, в документе [6] рассмотрены вопросы критериев предельно допустимого пожарного риска и методологии оценки пожарного риска.
В документе [6] метод деревьев событий также рассматривается как основной при проведении оценки пожарного риска. Пример логического дерева событий из доку мента [6] для сценария пожара в здании приведен на рисунке 1.1.5.
Рисунок 1.1.5 – Пример дерева событий для сценария пожара в здании [6]
Целью создания руководства [7] по оценке пожарного риска является предостав ление рекомендаций по использованию методологии оценки риска на стадии проекти рования и оценки эффективности систем противопожарной защиты зданий. Данное руководство дает рекомендации по выбору и использованию методов оценки риска
в процессе проектировании систем противопожарной защиты. Руководство [7] устанав ливает рекомендуемый порядок использования методик оценки риска, также в нем при веден список имеющихся подробных источников по методикам оценки рисков, проце дурам и источникам данных.
Также в международной практике для оценки риска опасных производственных объектов широкое распространение получило использование руководств TNO (Органи зация прикладных научных исследований, Нидерланды) [11-14], в которых подробно рассматриваются методы выявления возможных аварийных ситуаций, подходы к оценке частот их реализации, методы моделирования аварий и их последствий. Указанные руководства ориентированы, прежде всего, на оценку риска для наружных установок опасных производственных объектов, моделирование физических процессов, проте кающих при авариях, связанных с утечкой пожаровзрывоопасных веществ.
В нашей стране также активно ведутся работы по разработке методов оценки пожарного риска для различных объектов.
В СССР еще в 1976 г. в рамках государственного стандарта [22] было введено нормирование вероятности воздействия опасных факторов пожара на человека.
В 1998 г. начал действовать государственный стандарт [23], в рамках которого регла ментированы предельно допустимые значения индивидуального и социального рисков для населения, проживающего вблизи опасных предприятий, а также представлены методы расчета указанных рисков и величин опасных факторов пожара на промышлен ных объектах. В 2001 г. Госгортехнадзором России утверждены методические указания
[24], в которых устанавливаются методические принципы, термины и понятия анализа риска, общие требования к процедуре и оформлению результатов, а также представля ются основные методы анализа опасностей и риска аварий на опасных производствен ных объектах.
В отечественных исследованиях по оценке пожарного риска обычно выделяют три основных аспекта [25-28]:
• анализ риска;
• оценка риска;
• управление риском.
Под анализом риска понимается выявление нежелательных событий, влекущих за собой реализацию опасности (например, пожара), анализ механизмов возникновения подобных событий, выявление и характеристика возможных негативных последствий реализации опасности.
Оценка риска предусматривает процедуру количественного определения риска.
Управление риском – это совокупность мероприятий, направленных на преду преждение, устранение причин аварий (пожаров) или снижение их последствий, т. е. практическая деятельность, направленная на снижение риска. Сюда же включается и государственное регулирование пожарной безопасности.
Все известные методы, используемые для оценки и анализа риска, могут быть сгруппированы в три основные группы.
Первая группа включает методы, основанные на индексации опасности возникно вения аварии (пожара) и ожидаемого ущерба от нее. В большинстве случаев эти методы
базируются на обобщении опыта специалистов, занимающихся проблемами обеспече ния пожаровзрывобезопасности, и поэтому относятся к эмпирическим методам. Досто инства и недостатки подобных методов подробно рассмотрены в работах [27, 29]. Необ ходимо отметить, что возможности использования индексных методов для решения практических задач весьма ограничены из-за абстрактности показателей (индексы, баллы), не имеющих физической интерпретации.
Вторая группа включает методы, которые предполагают использование статисти ческих данных об авариях, причинах их возникновения и ущербе. При наличии объек тивных статистических данных указанные методы позволяют получать достоверные результаты. Такие методы наиболее приемлемы для оценки риска на объектах с большим опытом практической деятельности, где имеется необходимая информация.
В настоящее время наибольшее распространение получила третья группа методов
– расчетно-аналитические. В литературе описаны два различных подхода к оценке риска с помощью расчетно-аналитических методов [27, 28, 30]:
• классический, основанный на рассмотрении деревьев событий, приводящих к реализации того или иного опасного фактора;
• основанный на имитационном моделировании аварий с расчетом их поражаю щих факторов (разновидность известного метода Монте-Карло). Следует отметить, что методы имитационного моделирования используются также при оценке частот возникновения инициирующих аварию событий (см. например, работу [31]).
В работе [32] проводится достаточно подробный обзор проблемы анализа риска для химико-технологических объектов, рассматривается полная схема процедуры оцен ки риска. При этом выделяются следующие основные этапы:
• определение объекта исследования, вида оцениваемого риска;
• выявление основных опасностей рассматриваемого объекта;
• анализ и количественная оценка последствий аварий;
• определение частот или вероятностей аварийных событий;
• определение данных об ожидаемом ущербе и потерях от аварий, которые объе диняются с данными по частотам их появления, и вычисление общего риска.
Отмечается, что важной операцией является разработка алгоритма для расчета выбранного вида риска.
В [33] приводятся требования к порядку проведения анализа опасности химико технологического объекта. Указывается, что анализ опасности должен завершаться
определением возможных аварий и аварийных ситуаций, вероятных причин их возник новения, наиболее опасных путей развития, тяжести последствий. При этом определе ние сценариев возникновения и динамики развития аварийных ситуаций проводиться с помощью типовой схемы анализа вероятных моделей возникновения и развития аварий (логическое дерево событий, при построении которого не учитывается влияние имеющихся защитных мероприятий), предусматривающей постадийное развитие аварий. Отмечается, что каждая аварийная ситуация может иметь несколько стадий
развития при сочетании определенных условий, может быть приостановлена, перейти в следующую стадию развития или на более высокий уровень.
Концепция и алгоритмы оценки пожарного риска для зданий расчетно аналитическим методом наиболее полно представлены в основополагающих отечест венных стандартах по пожарной безопасности [23, 34], работах [28, 35, 36], методике
[37].
Работа [25] посвящена рассмотрению вопросов анализа и управления риском в промышленности. В указанной работе проанализированы методы оценки потенциаль ной опасности промышленных объектов. Особое внимание уделено концепции анализа риска. При этом указывается, что оценка риска включает в себя решение следующих задач:
• построение всего множества сценариев возникновения и развития аварии;
• оценка частот реализации каждого из сценариев возникновения и развития аварии;
• построение полей поражающих факторов, возникающих при различных сцена риях развития аварии;
• оценка последствий воздействия поражающих факторов аварии на человека.
В работе [25] также рассмотрены методы построения полей поражающих факто ров, возникающих при различных сценариях возникновения и развития аварии, методы оценки последствий воздействия поражающих факторов аварии на человека и другие материальные объекты, способы интерпретации результатов анализа.
В методических указаниях [24] устанавливаются принципы, термины и понятия
анализа риска, общие требования к процедуре и оформлению результатов, а также пред ставлены основные методы анализа опасностей и риска аварий на опасных производст венных объектах. В соответствии с указаниями [24] процесс проведения анализа риска включает такие этапы, как идентификацию опасностей, оценку риска и разработку рекомендаций по его снижению. Основной задачей этапа идентификации опасностей является выявление и описание всех возможных аварий и сценариев их реализации.
Основной задачей этапа оценки риска является определение частот возникновения ини-
циирующих аварию событий, оценка последствий возможных аварий и обобщение оце нок риска.
В работе [30] приводится анализ подходов к управлению уровнем риска и мето дов его расчета, предложена методика оценки уровня пожаровзрывоопасности наруж ных технологических установок с использованием понятий индивидуального и соци ального риска. Отмечается, что общим для большинства существующих методов явля ется использование дерева событий и моделирование последствий для каждой из его ветвей.
Предложенная в работе [30] методика оценки риска аварий с пожарами и взрыва ми для наружных технологических установок вошла в нормы [38], на основе которых в свою очередь был разработан свод правил [39].
Стандарт [40], разработан для опасных производственных предприятий ОАО
«Газпром», включает, в том числе, указания по проведению анализа риска для объектов, входящих в состав магистральных газопроводов и конденсатопродуктопроводов.
В документе достаточно подробно представлена процедура по проведению анализа риска.
Руководство [41] не распространяется на оценку риска для людей и соответствен но не может быть применено для проведения расчетов по оценке пожарного риска в соответствии с требованиями нормативных правовых актов [20, 21]. Однако некоторые из подходов к оценке частоты аварийных утечек нефти вдоль трассы нефтепровода и воздействия аварийных разливов нефти на окружающую среду могут быть использо ваны при оценке пожарного риска.
За последние годы в России было проведено большое количество работ, направ ленных на разработку и совершенствование методов оценки пожарного риска для раз личных промышленных объектов (например, морских нефтегазодобывающих платформ
[42-46], объектов хранения нефти и нефтепродуктов [47-50], автозаправочных станций
[51-55] и других объектов [56-63]).
Проектирование и строительство уникальных производственных объектов с использование альтернативных способов обеспечения пожарной безопасности обусло-
вило необходимость разработки методов оценки риска, основывающихся как на отече ственных, так и на зарубежных подходах (например, документ [64]).
На основе опыта оценки пожарного риска для промышленных предприятий, опы та применения стандарта [23], указаний [24] и руководств [11-14] в 2006 г. было разра ботано руководство [65]. В дальнейшем на основе этого документа и с учетом опыта его применения была разработана методика [66].
Таким образом, количественная оценка риска сводится к выявлению возможных сценариев развития пожароопасной ситуации и определению последствий каждого сце нария развития пожара. К настоящему времени разработан и с успехом применяется аппарат анализа риска, включающий построение логических деревьев событий и отказов
(например, дерево неисправностей может быть использовано для оценки вероятности возникновения аварийной ситуации, а дерево событий – при анализе различных путей развития аварийной ситуации и определении ее последствий).
Применительно к проблемам пожаровзрывобезопасности вероятностные методы наиболее широкое применение нашли для оценки риска на производственных объектах, связанных с хранением и переработкой опасных веществ, в том числе наружных устано вок.
Методика анализа риска на основе логических деревьев применима и для анализа риска при пожарах в зданиях и сооружениях. В зависимости от интересующего типа опасности возможно построение нескольких деревьев событий. Так, при оценке риска для жизни людей наиболее адекватным является дерево событий, в которое включены характер развития пожара, срабатывание или отказ системы пожарной сигнализации
и оповещения, работа систем автоматического пожаротушения и противодымной защи ты, напрямую влияющие на распространение дыма по зданию и возможность своевре менной эвакуации людей. Если же оценивается материальный риск, целесообразно строить дерево событий с учетом огнестойкости преград и возможности распростране ния пожара на соседние помещения [18, 19].
Возможный пример дерева событий при пожаре в помещении приведен на рисунках 1.1.5 и 1.1.6 [6, 44].
Мгновенное Воспламене- Закрытие запорной арматуры систе- Воспламене- Срабатывание Сраба- Воспламенение Номер пер воспламене- ние с задерж- мы аварийного отключения и задей- ние с задерж- системы флег- тывание с задержкой вичного ние кой до 2 мин ствование системы сброса давления кой до 3 мин матизации АУПТ более 3 мин сценария
Да А.1
Да
Да Нет А.2
Да А.3
Нет
Нет А.4
Ис- А.5
Да течение
Да А.6 Нет Да Да А.7 Нет Да А.8 Нет Нет Нет А.9 Да А.10 Нет Да А.11 Нет Да А.12 Нет Нет А.13
Рисунок 1.1.6 – Пример дерева событий для аварии, связанной с разгерметизацией технологического оборудования и истечением горючих газов (паров) и/или ЛВЖ в технологическом помещении, оборудованном системой флегматизации с инерционностью срабатывания 3 мин
При этом на рисунке 1.1.6 в качестве инициирующего события рассматривается разгерметизации единицы технологического оборудования и поступление в помещение горючих веществ, что характерно для помещений с технологическим оборудованием.
Каждая ветвь дерева событий дает сценарий, который имеет существенные особенности
с точки зрения динамики нарастания опасных факторов пожара, действия систем проти воаварийной и противопожарной защиты, поэтому возможность своевременной эвакуа ции должна оцениваться для каждого сценария отдельно. Лишь определив в каждом случае риск невозможности безопасной эвакуации, можно определить суммарный инди видуальный риск в заданном сооружении.
Достоинством вероятностного подхода к количественной оценке риска является формализованная процедура системного анализа на основе логических деревьев, кото рые в наглядном виде позволяют представить возможные события и взаимосвязь между ними. Для оценки риска для людей, связанного с поражающими факторами аварий
с пожарами и взрывами, широкое применение нашел аппарат пробит-функций, позво ляющий связать условную вероятность поражения различного типа (гибель людей, ожо ги различной степени тяжести и т. п.) с интенсивностью и продолжительностью воздей ствия определенного поражающего фактора (например, [10, 13, 30, 38-40, 65-68]).
Для пожаров в помещениях, где существенную роль в развитии пожара и распро странении опасных факторов пожара играет взаимодействие с ограждающими конст рукциями, простые аналитические модели, как правило, отсутствуют. Кроме того, спе цифической особенностью является необходимость учета действия или отказа систем
противопожарной защиты и расчета времени эвакуации с учетом поведенческих осо бенностей людей (задержка начала эвакуации в зависимости от контингента, типа сис темы оповещения, возможность возникновения паники и т. п.) [37, 69-71].
На начальной стадии пожара, наиболее важной с точки зрения эвакуации людей, необходимо более совершенное моделирование динамики опасных факторов пожара
(в том числе и с учетом работы систем противопожарной защиты), что ограничивает применимость простых интегральных моделей для среднеобъемных характеристик и требует использования зонных или полевых моделей [28, 37, 72].
Значительный объем расчетов, проводимых при оценке пожарного риска, обуславливает необходимость разработки специального программного обеспечения.
На данный момент в мире имеется ряд программных пакетов для оценки пожарного риска.
В Приложении 1 представлен обзор программных комплексов, используемых при расчетах пожарного риска. Рассмотрены такие программные комплексы, как FDS (Fire
Dynamics Simulator) [73-80], программа CFAST (Consolidated Fire Growth and Smoke
Transport Model – единая модель развития пожара и перемещения дыма) [81, 82], программные комплексы «СИТИС: Блок», «СИГМА ПБ» [83], ADLPV v 2.0 [70], система
EGRESS [71].
1.2. Критерии поражения людей опасными факторами пожара
Рассмотрим критерии блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара.
В последние годы в мире уделялось большое внимание усовершенствованию кри териев воздействия на людей опасных факторов пожара. Следует отметить, что в [34] при воздействии ОФП на человека нормируются лишь основные токсические вещества, выделяющиеся при горении наиболее распространенных видов пожарной нагрузки. Од нако для оценки поражающего воздействия ОФП на человека следует учитывать более полный спектр выделяющихся токсичных веществ при пожаре. В таблице 1.2.1 пред ставлены основные виды летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре [84].
Таблица 1.2.1 – Концентрации летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре и их воздействие
Название и химиче-
Описание воздействия Концентрация Симптомы ская формула
Оксид углерода, угар- В результате соединения с гемо- 0,2-1% об. Гибель человека ный газ, СО глобином крови, образуется не- за период от 3
Название и химиче-
Описание воздействия Концентрация Симптомы ская формула активный комплекс – карбокси- до 60мин.
гемоглобин, вызывающий на рушение доставки кислорода к тканям организма. Выделяется при горении полимерных мате риалов. Выделению способству ет медленное горение и недоста ток кислорода.
Диоксид углерода, уг- Вызывает учащение дыхания и 12 % об. Потеря созна лекислый газ, СО2 увеличение легочной вентиля- ния, смерть в ции, оказывает сосудорасши- течении не ряющее действие, вызывает скольких минут.
сдвиг pH крови, также вызывает повышение уровня адреналина. 20 % об. Немедленная потеря сознания и смерть.
Хлороводород, хлори- Снижает возможность ориента- 2000-3000 мг/м3 Летальная кон стый водород, HCl ции человека: соприкасаясь с центрация при влажным глазным яблоком, пре- действии в те вращается в соляную кислоту. чении несколь-
Вызывает спазмы дыхания, вос- ких минут.
палительные отеки и, как след ствие, нарушение функции ды хания. Образуется при горении хлорсодержащих полимеров, особенно ПВХ.
Циановодород, (циа- Вызывает нарушение тканевого 240-360 мг/м3 Смерть в тече нистый водород, си- дыхания вследствие подавления нии 5-10 мин нильная кислота), HCN деятельности железосодержа щих ферментов, ответственных 420-500 мг/м3 Быстрая смерть за использование кислорода в
Название и химиче- Описание воздействия Концентрация Симптомы ская формула окислительных процессах. Вы зывает паралич нервных цен тров. Выделяется при горении азотсодержащих материалов (шерсть, полиакрилонитрил, пе нополиуретан, бумажно слоистые пластики, полиамиды и пр.) Фтороводород, (фто- Вызывает образование язв на 45-135 мг/м3 Опасен для ристый водород, HF) слизистых оболочках глаз и ды- жизни после не хательных путей, носовые кро- сколько минут вотечения, спазм гортани и воздействия бронхов, поражение ЦНС, пече ни. Наблюдается сердечно сосудистая недостаточность. Выделяется при горении фтор содержащих полимерных мате риалов. Диоксид азота, NO2 При попадании в кровь, образу- 510-760 мг/м3 При вдыхании в ются нитриты и нитраты, кото- течении 5 мин рые переводят оксигемоглобин в развивается метгемоглобин, что вызывает бронхопневмо кислородную недостаточность ния организма, обусловленную по ражением дыхательных путей. 950 мг/м3 Отек легких Предполагается, что при пожа рах в жилых домах отсутствуют условия, необходимые для ин тенсивного горения. Однако из вестен случай массовой гибели людей в клинической больнице
Название и химиче- Описание воздействия Концентрация Симптомы ская формула из-за горения рентгеновской пленки. Аммиак, NH3 Оказывает сильное раздражаю- 375 мг/м3 Допустимая в щее и прижигающее действие на течении 10 мин слизистые оболочки. Вызывает обильное слезотечение и боль в 1400 мг/м3 Летальная кон глазах, удушье, сильные при- центрация ступы кашля, головокружение, рвоту, отеки голосовых связок и легких. Образуется при горении шерсти, шелка, полиакрилонит рила, полиамида и полиуретана. Акролеин (акриловый Легкое головокружение, прили- 13 мг/м3 Переносимая не альдегид, СН2=СН- вы крови к голове, тошнота, более 1 мин СНО) рвота, замедление пульса, поте ря сознания, отек легких. Ино- 75-350 мг/м3 Летальная кон гда отмечается сильное голово- центрация кружение и дезориентация. Ис точники выделения паров - по лиэтилен, полипропилен, древе сина, бумага, нефтепродукты. Сернистый ангидрид На влажной поверхности слизи- 250-500 мг/м3 Опасная кон- (диоксид серы, серни- стых оболочек последовательно центрация стый газ, SO2) превращаются в сернистую и серную кислоту. Вызывает ка- 1500-2000 мг/м3 Смертельная шель, носовые кровотечения, концентрация спазм бронхов, нарушает об- при воздействии менные процессы, способствует в течение не образованию метгемоглобина в скольких минут. крови, действует на кроветвор ные органы. Выделяется при го-
Название и химиче-
Описание воздействия Концентрация Симптомы ская формула рении шерсти, войлока, резины и др.
Сероводород. Н2S Раздражение глаз и дыхатель- 700 мг/м3 Тяжелое отрав ных путей. Появление судорог, ление потеря сознания. Образуется при горении серосодержащих 1000 мг/м3 Смерть в тече материалов. нии нескольких минут
Дым, парогазоаэро- В его составе находятся твердые - - зольный комплекс частицы сажи, жидкие частицы смолы, влаги, аэрозолей конден сации выполняющих транспорт ную функцию для токсичных веществ при дыхании. Кроме того, частицы дыма сорбируют на своей поверхности кислород, уменьшая его содержание в га зовой фазе. Крупные частицы (>
2,5 мкм) оседают в верхних ды хательных путях, вызывая меха ническое и химическое раздра жение слизистой оболочки.
Мелкие частицы проникают в бронхиолы и альвеолы. При по ступлении в большом количест ве возможна закупорка дыха тельных путей.
В настоящее время, нормируются предельные значения опасных факторов пожа ра, рассмотренные независимо друг от друга. Современные данные показывают, что при одновременном поступлении продуктов горения в организм человека, наблюдается
сложный эффект совместного воздействия. Выделяется три типа воздействия: суммиро вание/аддитивность (конечный результат одновременного действия нескольких ядов ра вен сумме эффектов каждого из них), потенцирование/синергизм (конечный результат больше арифметической суммы отдельных эффектов) и антагонизм (снижение эффекта совместного действия ядов по сравнению с предполагаемой суммой отдельных эффек тов), таблице 1.2.2 [84].
Таблица 1.2.2 – Примеры различных типов влияния опасных факторов пожара, выде ляющихся при горении
Взаимодействую-
Описание воздействия Тип воздействия щие вещества
СО + недостаток Биологические эффекты суммируются Аддитивность кислорода
СО + СО2 Снижение токсичности СО в присутствии СО2. Антагонизм
СО + HCl При концентрации близкой к летальной НСl отя- Аддитивность гощает интоксикацию СО (суммирование эффек- /антагонизм тов). При невысоких концентрациях, НСL реф лекторно уменьшает частоту дыхания, ограничи вая поступление СО в организм (антагонистиче ское влияние).
СО + СО2 + недоста- Нивелирует антагонистическое влияние СО2 на Сложное комплекс ток О2 токсичность СО ное воздействие
СО+NО2+ SО2 Присутствие СО и NО2 существенно усиливает Синергизм токсичность СО и отчасти друг друга
СО+NО2+ НСl+сажа Ведущая роль в формировании токсического эф- Сложное комплекс фекта принадлежит СO. При низких уровнях со- ное воздействие держания СО, проявляются показатели, характе ризующиеся интоксикацией хлороводорода.
Влияние аэрозольного компонента проявляется следующим образом. При размере частиц сажи с размером 2-5 мкм обнаружился общий усили вающий, а свыше 5 мкм – ослабляющий эффект.
Кроме того, пожарная опасность современных производственных зданий и со оружений характеризуется возможностью реализации различных сценариев пожара, в том числе и с участием веществ, при горении которых выделяются токсичные продукты, отличные от рассматриваемых в существующей методике.
1.3 Критерии допустимого пожарного риска
С принятием Федерального закона от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техниче ском регулировании» [85] в России началась масштабная реформа в сфере технического регулирования, затрагивающая, в частности, систему нормирования в области пожарной
безопасности. Реализация положений этого закона обусловила необходимость разработ ки и принятия Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регла мент о требованиях пожарной безопасности» [20], который установил основные требо вания пожарной безопасности в России и порядок их применения.
Одним из ключевых понятий Федерального закона [85] является понятие риска.
В нем он определен как вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда. Согласно этому закону безопасность продукции и связанных с ней процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации – это состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений. Таким образом, в законе [85] безопасность определена как отсутствие недопустимого риска.
В Федеральном законе [20], который был разработан и принят в развитие
Федерального закона [85], понятие риска также является одним из ключевых. Согласно
[20] каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности.
При этом система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в обязательном
порядке должна содержать комплекс мероприятий, исключающих возможность превы шения значений допустимого пожарного риска.
Для регулирования размещения различных объектов относительно опасного производственного объекта используется понятие потенциального пожарного риска.
В соответствии с [86] были внесены изменения, в частности, в положения, касающиеся нормативных значений пожарного риска для производственных объектов.
В результате установлены следующие значения пожарного риска для производственных объектов:
– величина индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях и на территориях производственных объектов не должна превышать одну миллионную в год (т. е. 10–6 год–1);
– для производственных объектов, на которых обеспечение величины индивиду ального пожарного риска, равной одной миллионной в год, невозможно в связи со спе цификой функционирования технологических процессов, допускается повышение инди видуального пожарного риска до одной десятитысячной в год (т. е. до 10–4 год–1).
При этом должны быть предусмотрены меры по обучению персонала действиям при пожаре и по социальной защите работников, компенсирующие их работу в условиях повышенного риска;
– величина индивидуального пожарного риска в результате воздействия опасных факторов пожара на производственном объекте для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, не должна превышать одну стомиллионную в год (т. е. 10–8 год–1);
– величина социального пожарного риска воздействия опасных факторов пожара
на производственном объекте для людей, находящихся в жилой зоне, общественно деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, не должна превы шать одну десятимиллионную в год (т. е. 10–7 год–1);
– для производственных объектов, на которых для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, обеспечение величины индивидуального пожарного риска, равной одной стомиллион-
ной в год (т. е. 10–8 год–1), и (или) величины социального пожарного риска, равной одной десятимиллионной в год (т. е. 10–7 год–1), невозможно в связи со спецификой функцио нирования технологических процессов, допускается увеличение индивидуального пожарного риска до одной миллионной в год (т. е. до 10–6 год–1) и (или) социального пожарного риска до одной стотысячной в год (т. е. до 10–5 год–1). При этом должны быть предусмотрены средства оповещения о пожаре на производственном объекте людей,
находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назна чения, а также дополнительные инженерно-технические и организационные мероприя тия по обеспечению их пожарной безопасности и социальной защите.
В Федеральном законе [20] с использованием понятия пожарного риска установ лены критерии соответствия объекта защиты требованиям пожарной безопасности (пре вышение или не превышение допустимых значений пожарного риска, которые опреде лены через нормативные значения пожарного риска). Критерии предельно допустимого риска используются в различных странах с целью нормирования безопасности населе ния вблизи производственных объектов и персонала на территории производственных объектов. Поэтому особое значение приобретает определение этих критериев.
Интересно сравнить принятые в настоящее время в России критерии предельно допустимого пожарного риска для производственных объектов с критериями, исполь зуемыми в других странах. Необходимо при этом отметить, что эти критерии относятся к риску гибели не только от пожаров, но и по другим причинам.
Великобритания. В соответствии с [87, 88] индивидуальный пожарный риск в Великобритании определяется как риск, которому подвержены физические лица на объекте. Он, как правило, рассматривается как смертельный риск и может быть выражен в виде годовой частоты гибели людей.
Критерии этого риска в Великобритании заданы следующим образом:
- область пренебрежимо малого риска – значение риска ниже безусловно прием лемой величины. В этом случае частота возникновения опасных факторов настолько мала, что никаких мер по снижению риска не требуется;
- средняя (промежуточная) область – значение риска между безусловно приемле мым и предельно допустимой величинами. В этом случае риск допустим только тогда, когда приняты меры, позволяющие сделать частоту и последствия аварии настолько низкими, насколько это практически целесообразно (так называемый принцип ALARP –
As Low As Reasonably Possible);
- область недопустимого риска – значение риска превышает предельно допусти мую величину. В этом случае обязательны меры по снижению риска или соответствую щие проектные изменения.
Общие критерии индивидуального пожарного риска для персонала, устанавли ваемые надзорным органом Великобритании Health and Safety Executive (HSE):
- предельно допустимый индивидуальный риск – 10–4 год–1
- безусловно приемлемый индивидуальный риск – 10–6 год–1.
Критерии потенциального пожарного риска, используемые HSE для регулирова ния размещения общественных зданий и сооружений вблизи опасных производствен ных объектов:
- предельно допустимый потенциальный риск – 10–5 год–1;
- безусловно приемлемый потенциальный риск – 10-6 год–1.
Критерии индивидуального пожарного риска HSE для морских платформ:
- предельно допустимый индивидуальный риск для персонала – 10–3 год–1;
- безусловно приемлемый индивидуальный риск – 10–5 год–1.
Критерии индивидуального риска для персонала должны охватывать все опасно сти, в том числе риск, связанный с транспортировкой персонала.
США. Как указано в [6], критерии предельно допустимого пожарного риска в США устанавливаются не надзорными органами, а имеющими мировое признание общественными организациями.
Индивидуальный пожарный риск в США определяется как частота воздействия опасных факторов события на человека, находящегося на определенном расстоянии от источника риска. При этом существуют критерии максимального уровня риска, кото-
рому люди могут быть подвержены. Эти критерии выражаются как максимальная часто та воздействия таких событий, как токсичные выбросы, тепловое излучение, волна дав ления, и других опасных факторов на человека.
Критерии индивидуального риска, рекомендуемые Национальной ассоциацией пожарной безопасности США (National Fire Protection Association – NFPA), приведены на рисунке 1.3.1. Следует отметить, что в [6] не указано, для какой категории людей
(персонал или население) применимы эти критерии. Однако исходя из приведенных на рисунке 1.3.1 значений, можно сделать вывод о том, что эти критерии относятся к на селению.
Рисунок 1.3.1 – Критерии индивидуального риска, рекомендуемые NFPA
Австралия. Критерии потенциального пожарного риска, используемые для размещения различных объектов относительно опасных производственных объектов
[89, 90]:
►в штате Новый Южный Уэльс:
– больницы, школы, детские сады и дома престарелых – вне контура 10–7 год–1;
– жилые здания, включая отели и туристические курорты – вне контура 10–6 год–1;
– офисы, склады и рестораны – вне контура 5∙10–6 год–1;
– спортивные комплексы и стадионы – вне контура 10–5 год–1
– другие производственные объекты – вне контура 10–5 год–1;
►в Западной Австралии:
– жилая зона, больницы, школы, детские сады и дома престарелых – вне контура
10–6 год–1;
– офисы, склады и рестораны вне контура – вне контура 5∙10–6 год–1;
– другие производственные объекты – вне контура 5∙10–5 год–1.
Критерии социального пожарного риска, установленные в [89] с использованием
F/N диаграммы, приведены на рисунке 1.3.2.
Рисунок 1.3.2 – Критерии социального пожарного риска, применяемые в Австралии [90]
Гонконг. В этой стране установлено [90, 91], что индивидуальный пожарный риск за пределами площадки опасного производственного объекта не должен превышать
10–5 год–1. Критерии социального риска, определенные в [91] с использованием
F/N диаграммы, приведены на рисунке 1.3.3.
Рисунок 1.3.3 – Критерии социального риска, установленные в Гонконге [92]
Малайзия. Критерии потенциального риска, используемые для размещения различных объектов относительно опасного производственного объекта:
– жилая зона - вне контура 10–6 год–1;
– другие объекты - вне контура 10–5 год–1 [90].
Сингапур. В этой стране приняты следующие критерии потенциального риска, используемые для размещения различных объектов относительно опасного производст венного объекта:
- производственные объекты – вне контура 10–5 год–1;
- другие объекты – вне контура 10–6 год–1 [90].
Нидерланды. В Нидерландах критерии потенциального риска, используемые для размещения различных объектов относительно опасных производственных объек тов, следующие [90, 92]:
– жилые здания, больницы, школы – вне контура 10–6 год–1;
– промышленные зоны, офисные и административные здания – вне контура
10–5 год–1.
Социальный риск не должен превышать 10–5 год–1 для ожидаемого числа погиб ших 10 и более чел. и 10–7 год–1 для ожидаемого числа погибших 100 и более чел.
Норвегия. В стандарте этой страны [10] приводятся общие рекомендации по выбору тех или иных видов критериев риска. При этом рассматриваются следующие виды количественных критериев приемлемости риска:
– критерии частоты потери основной функции обеспечения безопасности;
– F/N диаграмма;
– критерии на основе значений безусловно приемлемого и безусловно неприем лемого риска с областью ALARP (аналогично критериям, используемым в Великобрита нии).
Сравним критерии предельно допустимого пожарного риска, принятые в нашей и других странах. На основе исследований, выполненных в работе [93], разработана сводная таблица допустимых значений индивидуального риска, принятых для населе ния, проживающего вблизи опасных предприятий (таблицы 1.3.1, 1.3.2), и работников этих предприятий (таблицы 1.3.3, 1.3.4). При этом объектом рассмотрения стали страны, в которых значения допустимого риска имеют двух- и однопороговую структуру.
Двухпороговая структура характерна наличием двух предельных значений риска. Выше верхнего предельного значения риск является недопустимым, ниже нижнего предельно го значения – безусловно допустимым. Для определения значений риска, находящихся между указанными предельными значениями, должен быть применен принцип ALARP
(as low as reasonably practible) – риск должен быть снижен настолько, насколько это практически целесообразно, принимая во внимание стоимость защитных мероприя-
тий. Однопороговая структура характерна наличием одного предельного значения риска, ниже которого риск допустим, а выше – недопустим.
Таблица 1.3.1 – Предельно допустимые значения индивидуального риска для населения при двухпороговой структуре
Значение риска, год-1 Страна Примечания нижнее верхнее
Бразилия, штат Сан-Пауло (для
- трубопроводов)
Бразилия, штат Рио Гранде (для
- трубопроводов)
Великобритания, HSE (Комитет
1,0∙10–5 1,0∙10–4 - по здоровью и безопасности)
International Maritime Organiza tion (IMO) – Международная мо- Применяется для пассажиров и населе реходная организация для суще- ния на берегу ствующих судов
Новые предприятия. Если на границе существующего предприятия риск пре-
Австралия, штат Виктория вышает 10–5 год–1, должны быть пред ложены меры по снижению риска
Бразилия, штат Сан Пауло (для Для новых предприятий и существен-
1,0∙10–7 1,0∙10–5 предприятий) ной реконструкции старых
Бразилия, штат Рио Гранде Для новых предприятий
Венгрия -
Применяется для пассажиров и населе-
IMO (для новых судов) ния на берегу
Величина недопустимого риска заболе-
–8 –6 США, штат Нью-Джерси (про- вания населения раком (10–6/ 10–4 часто- 1,4∙10 1,4∙10 грамма качества воздуха) та гибели от рака в течение жизни чело века продолжительностью 70 лет)
Таблица 1.3.2 – Предельно допустимые значения индивидуального риска для населения при однопороговой структуре
Значение рис-
Страна Примечания ка, год–1
Контур риска 5∙10-5 год-1 не должен выходить за территорию нового предприятия. Для су ществующих предприятий требуются меро-
Австралия, штат Квинсленд приятия по снижению риска, если контур
5,0∙10–5 риска 5∙10–5 год–1 выходит за территорию предприятия
Контур риска 5∙10-5 год-1 может выходить за
Сингапур территорию предприятия только в промыш ленной зоне
Для новых предприятий. Для существующих предприятий, на которых превышен указан-
Гонконг ный уровень риска, должны быть разработаны мероприятия по его снижению
Данная величина применяется для районов с
Канада, Совет по основным низкой плотностью населения. Для районов с
1,0∙10–5 опасностям высокой плотностью населения применяется величина 10-6 год-1
Чехия Для существующих предприятий
Бразилия, штат Рио-де-
Жанейро (для предприятий и Для существующих предприятий трубопроводов)
–6
Контур риска 5∙10–6 год–1 не должен выходить
5,0∙10 Сингапур за пределы промышленной зоны
США, риск заболевания ра-
Вычислено для случая, когда данный вид ком в результат инцидентов с
2,0∙10–6 риска не должен превышать 0,1 % от риска выходом радиоактивных ве заболеваний раком от всех причин ществ
Применяется:
1,0∙10–6 Нидерланды
1) для новых предприятий;
2) новых земельных планов строительства;
3) транспортировки опасных грузов, в том числе и для трубопроводного транспорта
Применяется для новых предприятий. Для
Австралия, штат Западная существующих предприятий должны быть
Австралия разработаны мероприятия по снижению риска до указанного уровня
Австралия, штаты Новый Более низкие значения (5∙10–7 год–1) установ-
Южный Уэльс и Квинсленд лены для уязвимых групп населения
Бразилия, штат Рио-де-
Жанейро (предприятия и тру- Для новых предприятий бопроводы)
Чехия Для новых предприятий
США (для предприятий, ра ботающих с взрывчатыми - веществами)
Если риск превышает указанную величину,
США, штат Калифорния, требуется дополнительная оценка социально графство Санта Барбара го риска
Контур риска 1,0∙10–6 не должен выходить за
Сингапур пределы промышленной, складской и парко вой зон
Малайзия -
Вычислено, исходя из критерия, что данный
США, риск гибели от ядер- вид риска не должен превышать 0,1 % от рис-
4,0∙10–7 ного инцидента ка гибели от всех других причин
(4,0∙10–4 год–1)
Верхний предел риска гибели от рака (часто-
1,4∙10–7 США та гибели 10–5 за 70 лет жизни)
Таблица 1.3.3 – Предельно допустимые значения риска для персонала опасных предпри ятий при двухпороговой структуре
Значение риска, год-1
Страна Примечания нижнее верхнее
Великобритания, HSE
(Комитет по здоровью и -
1,0∙10–6 1,0∙10–3 безопасности)
IMO (для существующих
Для команды судов судов)
Применяется для существующих пред приятий. Если риск превышает 10–3
Австралия, штат Запад-
1,0∙10–4 1,0∙10–3 ∙год–1, должны быть разработаны меро ная Австралия приятия для снижения риска до задан ного уровня
Австралия, штат Запад-
1,0∙10–4 5,0∙10–4 Применяется для новых предприятий ная Австралия
Таблица 1.3.4 – Предельно допустимые значения риска для персонала опасных предпри ятий при однопороговой структуре
Значение риска, год–1 Страна Примечания
США, обращение со
–4
1,0∙10 взрывчатыми материа- - лами
–5
США, комитет по ох- Вероятность заболевания раком 10–3 в те-
2,2∙10 ране труда чение жизни (45 лет)
Верхний предел для вероятности заболе-
2,5∙10–6 США, нормы EPA вания раком (10–4) за 40 лет
Нижний предел для вероятности заболе-
2,5∙10–7 США, нормы EPA вания раком (10–4) за 40 лет
В работе [93] приведены предельно допустимые значения социального риска
(F-N кривая). Для N = 10 чел. предельно допустимые величины социального риска для различных стран находятся в диапазоне от 10–5 до 10–3 год–1.
В работе [94] проанализированы критерии предельно допустимого риска, приня тые в различных странах ЕЭС. Указаны два основных подхода к техническому регули рованию безопасности: предписывающий подход (без использования понятия риска), реализованный в Германии и Франции, и риск-ориентированный подход, применяемый в Нидерландах, Великобритании и некоторых других странах. При этом используется концепция нормирования допустимого индивидуального риска, основанная на двух по рогах (один порог, ниже которого риск принимается безусловно допустимым, и другой, выше которого риск безусловно неприемлем). Внутри промежутка между порогами может быть установлен так называемый целевой уровень (target level), который, безус ловно, не должен превышаться для новых предприятий. Для населения, проживающего вблизи опасных предприятий, верхний порог составляет 10–5 год–1, нижний порог –
10–8 год–1, целевой уровень – 10–6 год–1. В отношении нормирования социального риска предполагается использовать двухуровневые F-N диаграммы (аналогично индивидуаль ному риску): первый (верхний) уровень – линия, отвечающая зависимости 10–3/N2 год–1,
второй (нижний) уровень – линия, отвечающая зависимости 10–5/N2 год–1. Между вели чинами социального риска, описываемыми этими зависимостями, используется упомя нутый выше принцип ALARP. Для новых предприятий в качестве верхнего уровня может быть применена зависимость 10–4/N2 год–1.
Таким образом, сравнение российской практики определения критериев предель но допустимого пожарного риска для производственных объектов в России с междуна родной практикой показывает, что критерии предельно допустимого пожарного риска для персонала производственных объектов, установленные в России, в целом соответст вуют этим показателям в развитых странах мира.
1.4 Основные этапы количественной оценки риска для зданий, сооружений и применяемые при этом методы
1.4.1 Выявление расчетных сценариев
Анализ пожарной опасности производственного объекта предусматривает построение сценариев возникновения и развития пожаров, влекущих за собой гибель людей. При этом согласно п. 17 методики [66] для определения возможных сценариев возникновения и развития пожаров рекомендуется использовать метод логических деревьев событий, который позволяет проследить развитие возможных пожароопасных ситуаций и пожаров, возникающих вследствие реализации инициирующих пожароопас ную ситуацию событий. Анализ дерева событий представляет собой «осмысливаемый вперед» процесс, то есть процесс, при котором исследование развития пожароопасной ситуации начинается с исходного события с рассмотрением цепи последующих собы тий, приводящих к возникновению пожара. Ниже приводятся изложенные в приложении
2 положения методики [66] касающиеся процедуры построения логического дерева событий:
– выбирается пожароопасная ситуация, которая может повлечь за собой возник новение аварии с пожаром с дальнейшим его развитием;
– развитие пожароопасной ситуации и пожара должно рассматриваться постадий но с учетом места ее возникновения на объекте оценки риска, уровня потенциальной опасности каждой стадии и возможности ее локализации и ликвидации. На логическом дереве событий стадии развития пожароопасной ситуации и пожара могут отображаться в виде прямоугольников или других геометрических фигур с краткими названиями этих стадий;
– переход с рассматриваемой стадии на новую определяется возможностью либо локализации пожароопасной ситуации или пожара на рассматриваемой стадии, либо развития пожара, связанного с вовлечением расположенных рядом технологического оборудования, помещений, зданий и т.п. в результате влияния на них опасных факторов пожара, возникших на рассматриваемой стадии. Вероятности переходов пожароопасной
ситуации или пожара со стадию на стадию одной ветви или с ветви на ветвь определя ются, исходя из величин зон поражения опасными факторами пожара, объемно планировочных решений и конструктивных особенностей оборудования и зданий производственного объекта. При этом каждой стадии иногда присваивается идентифи кационный номер, отражающий последовательность переходов со стадии на стадию;
– переход со стадии на стадию, как правило, отображается в виде соединяющих линий со стрелками, указывающими направления развития пожароопасной ситуации и последующего пожара;
– для каждой стадии должен устанавливаться уровень ее опасности, характери зующийся возможностью перехода пожароопасной ситуации или пожара на соседние с пожароопасным участки объекта;
– при повторении одним из путей части другого пути развития для упрощения построения логического дерева событий иногда вводят обозначение, представляющее собой соответствующую линию со стрелкой и надпись «на стадию (код последующей стадии)».
При анализе логических деревьев событий руководствуются следующими поло жениями:
– возможностью предотвращения дальнейшего развития пожароопасной ситуации и пожара зависит от количества стадий и времени их протекания (то есть от длины пути
развития пожароопасной ситуации и пожара). Это обусловливается большей вероятно стью успешной ликвидации пожароопасной ситуации и пожара, связанной с увеличени ем времени на локализацию пожароопасной ситуации и пожара и количеством стадий, на которых эта локализация возможна;
– наличием у стадии разветвлений по принципу «или», одно из которых приходит на стадию локализации пожароопасной ситуации или пожара (например, тушение очага пожара, своевременное обнаружение утечки и ликвидация пролива, перекрытие запор ной арматуры и т.п.), свидетельствует о возможности предотвращения дальнейшего развития пожароопасной ситуации и пожара по этому пути.
Использование логических деревьев событий является классическим подходом
при построении множества сценариев возникновения и развития пожароопасных ситуа ций и пожаров. Наряду с указанным подходом, рекомендуемым для применения поло жениями методики [66], могут быть использованы и другие методы моделирования воз никновения и развития пожаров, например, методы теории надежности (построение и анализ деревьев отказов) или методы статистических испытаний типа Монте-Карло
(имитационные модели).
«Дерево отказов» – это графическое представление логических связей между отказами оборудования и аварийными ситуациями. При использовании метода построе ния и анализа «дерева отказов» фаза возникновения аварийной ситуации разбивается на компоненты, определяемые отказами оборудования. Указанный метод является мето дом «обратного осмысления», т.е. исследование начинается с аварийной ситуации
(обычно называемой верхним событием) и рассматриваются события, которые могут привести к реализации аварийной ситуации. Далее исследуются причины возникнове ния этих событий и т.д. до тех пор, пока не будут выявлены все первичные события.
Результатом анализа «дерева отказов» является перечень комбинаций отказов оборудования. Каждая такая комбинация (их называют минимальными прерывающими ся совокупностями) является минимальным набором отказов оборудования, реализация которых приводит к аварийной ситуации.
Однако следует отметить, что метод логических деревьев событий в настоящее время остается наиболее часто используемым для построения множества сценариев воз никновения и развития пожаров подходом.
В п. 10 методики [66] указаны наиболее вероятные причины возникновения пожароопасных ситуаций на производственных объектах:
– выход параметров технологических процессов за критические значения, который вызван нарушением технологического регламента (например, перелив жидко сти при сливо-наливных операциях, разрушение оборудования вследствие превышения давления по технологическим причинам, появление источников зажигания в местах образования горючих газопаровоздушных смесей);
– разгерметизация технологического оборудования, вызванная механическим
(влиянием повышенного или пониженного давления, динамических нагрузок и т. п.), температурным (влиянием повышенных или пониженных температур) и агрессивным химическим (влиянием кислородной, сероводородной, электрохимической и биохими ческой коррозии) воздействиями;
– механическое повреждение оборудования в результате ошибок персонала, паде ния предметов, некачественного проведения ремонтных и регламентных работ и т. п.
(например, разгерметизация оборудования или выход из строя элементов его защиты в результате повреждения при ремонте или столкновения с железнодорожным или автомобильным транспортом).
В п. 12 методики [66] для выявления пожароопасных ситуаций рекомендуется
осуществлять деление технологического оборудования (технологических систем) объек та на участки. Указанное деление выполняется, исходя из возможности раздельной гер метизации этих участков при возникновении аварии. Рассматриваются пожароопасные ситуации как на основном, так и вспомогательном технологическом оборудовании.
Кроме этого, необходимо учитывать также возможность возникновения пожара в здани ях и сооружениях (далее по тексту - здания) различного назначения, расположенных на территории производственного объекта.
Также согласно п. 12 методики [66] в перечне пожароопасных ситуаций примени тельно к каждому участку, технологической установке, зданию производственного объекта выделяются группы пожароопасных ситуаций, которым соответствуют одина ковые модели возникновения и развития. Кроме того, при анализе пожароопасных ситуаций, связанных с разгерметизацией технологического оборудования, следует рассмотреть утечки при различных диаметрах истечения.
1.4.2. Моделирование динамики опасных факторов пожара (интегральная, зонная, полевая модели)
Согласно статье 9 закона [20] к опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:
– пламя и искры;
– тепловой поток (интенсивность теплового излучения пламени);
– повышенная температура окружающей среды;
– повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
– пониженная концентрация кислорода;
– снижение видимости в дыму.
Все вышеуказанные опасные факторы пожара могут представлять существенную опасность для людей при пожарах в производственных помещениях и блокировать эвакуационные пути и выходы.
При этом для пожаров в помещениях, где существенную роль в развитии пожара и распространении опасных факторов пожара играет взаимодействие с ограждающими конструкциями, в отличие от пожаров на наружных установках простые аналитические модели, как правило, отсутствуют. Кроме того, специфической особенностью является необходимость учета действия или отказа систем противопожарной защиты.
В связи с этим возрастает роль методов математического моделирования, и осо бое значение приобретают вопросы верификации моделей и обоснованности их приме нения для оценки пожарной опасности и отработки систем противопожарной защиты конкретных объектов.
В работах [72, 95] указывается, что по степени детализации описания термогазо динамических параметров пожара можно выделить три типа детерминистических моде лей: интегральные, зонные (зональные) и полевые.
Интегральный (однозонный) метод является наиболее простым среди сущест вующих методов моделирования пожаров. Суть данного метода заключается в том,
что состояние газовой среды оценивается через усредненные по всему объему помеще ния термодинамические параметры. Соответственно температура ограждающих конст рукций и другие подобные параметры оцениваются как усредненные по поверхности.
Модели, реализующие интегральный метод для одного помещения реализованы, напри мер, в работах [96, 97].
Интегральный метод моделирования применим не только для отдельно взятого
помещения, но и для систем помещений и зданий в целом. При этом для рассматривае мой системы помещений строится схема гидравлических связей. Для каждого помеще ния записывается система уравнений, выражающих законы сохранения. Для гидравли ческих связей – уравнения для расчета расходов.
На основе интегрального метода были разработаны, в частности, рекомендации
[97], стандарты [23, 34], которые до 2009 г. (до утверждения методик [37, 66]) являлись основными нормативными документами, регламентирующими методы оценки опасных факторов пожара в помещениях.
Для расчета распространения продуктов горения по зданию при использовании интегрального метода составляются и решаются уравнения аэрации, тепло и массообме на как для каждого помещения в отдельности, так и для всего здания в целом
[23, 34, 37, 98].
Однако данные интегральные методы имеют ряд существенных недостатков и ограничений, не позволяющих при оценке пожарного риска учитывать специфику объемно-планировочных решений многих промышленных объектов. Если газовая среда характеризуется значительной неоднородностью, то информативность интегрального метода может оказаться недостаточной для решения практических задач. Подобная ситуация обычно возникает на начальной стадии пожара и при локальных пожарах, когда в помещении наблюдаются струйные течения с явно выраженными границами и, кроме того, существует достаточно четкая стратификация (расслоение) среды.
Таким образом, область применения интегрального метода, в которой предска занные моделью параметры пожара можно интерпретировать как реальные, практически ограничивается объемными пожарами, когда из-за интенсивного перемешивания газо вой среды локальные значения параметров в любой точке близки к среднеобъемным.
За пределами возможностей интегрального метода оказывается моделирование пожаров, не достигших стадии объемного горения, и особенно моделирование процессов, опреде ляющих пожарную опасность при локальном пожаре. Наконец, в ряде случаев даже
при объемном пожаре распределением локальных значений параметров пренебрегать нельзя.
Более детально развитие пожара можно описать с помощью зонных (или зональ ных) моделей, основанных на предположении о формировании двух слоев: верхнего слоя продуктов горения (задымленная зона) и нижнего слоя невозмущенного воздуха
(свободная зона). Таким образом, состояние газовой среды в зональных моделях оцени вается через усредненные термодинамические параметры не одной, а нескольких зон, причем межзонные границы обычно считаются подвижными.
В настоящее время более перспективной для моделирования опасных факторов пожара в производственных зданий является двухзональная модель пожара в помеще нии, т.к. она позволяет эффективно рассчитывать динамику пожароопасных факторов практически для всех вероятных вариантов развития пожара в производственных здани ях, являясь при этом относительно простой и удобной в сравнении с полевыми метода ми.
Одним из неоспоримых преимуществ данной модели является наличие доступных программных средств для использования этого метода на практике. Одним из них явля ется программный комплекс CFAST [81, 82].
Полевые модели, обозначаемые в зарубежной литературе аббревиатурой CFD
(computational fluid dynamics), являются более мощным и универсальным инструментом, чем зональные, поскольку они основываются на совершенно ином принципе [72, 73, 95].
Вместо одной или нескольких больших зон в полевых моделях выделяется большое количество (обычно тысячи или десятки тысяч) маленьких контрольных объемов, никак не связанных с предполагаемой структурой потока. Для каждого из этих объемов с помощью численных методов решается система уравнений в частных производных, выражающих принципы локального сохранения массы, импульса, энергии и масс ком понентов. Таким образом, динамика развития процессов определяется не априорными предположениями, а исключительно результатами расчета.
Естественно, что такие модели, по сравнению с интегральными и зональными, требуют значительно больших вычислительных ресурсов. Однако в последние годы
в связи с быстрым развитием компьютерной техники полевые модели из чисто академи ческой концепции превратились в важный практический инструмент.
Полевой метод является наиболее универсальным из существующих детермини стических методов, поскольку он основан на решении уравнений в частных производ ных, выражающих фундаментальные законы сохранения в каждой точке расчетной области. С его помощью можно рассчитать температуру, скорость, концентрации ком понентов смеси и т.д. в каждой точке расчетной области. В связи с этим полевой метод может использоваться [72]:
– для проведения научных исследований в целях выявления закономерностей развития пожара;
– проведения сравнительных расчетов в целях апробации и совершенствования менее универсальных зональных и интегральных моделей, проверки обоснованности их применения;
– выбора рационального варианта противопожарной защиты конкретных объектов.
В [72, 95] приводятся следующие рекомендации по предпочтительным областям использования полевого метода моделирования:
– для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград;
– помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше остальных;
– помещений, где существует вероятность образования рециркулярных течений без формирования верхнего прогретого слоя (что является основным допущением клас сических зонных моделей);
– в иных случаях, когда зонные и интегральные модели являются недостаточно информативными для решения поставленной задачи, либо есть основания считать, что развитие пожара может существенно отличаться от априорных допущений зональных и интегральных моделей.
В своей основе полевой метод не содержит никаких априорных допущений о структуре течения, и в связи с этим принципиально применим для рассмотрения любого сценария развития пожара.
В соответствии с [66] выбор конкретной модели расчета времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара осуществляется исходя из следующих предпосылок:
интегральный метод:
для зданий, содержащих развитую систему помещений малого объема простой геометрической конфигурации;
для помещений, где характерный размер очага пожара соизмерим с характерными размерами помещения и размеры помещения соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз);
для предварительных расчетов с целью выявления наиболее опасного сценария пожара;
зонный (зональный) метод:
для помещений и систем помещений простой геометрической конфигурации, линейные размеры которых соизмеримы между собой (линейные размеры помещения отличаются не более чем в 5 раз), когда размер очага пожара существенно меньше размеров помещения;
для рабочих зон, расположенных на разных уровнях в пределах одного помеще ния (наклонный зрительный зал кинотеатра, антресоли и т.д);
полевой метод:
для помещений сложной геометрической конфигурации, а также помещений с большим количеством внутренних преград (атриумы с системой галерей и примы кающих коридоров, многофункциональные центры со сложной системой вертикальных и горизонтальных связей и т.д.);
для помещений, в которых один из геометрических размеров гораздо больше
(меньше) остальных (тоннели, закрытые автостоянки большой площади и.т.д.);
для иных случаев, когда применимость или информативность зонных и инте гральных моделей вызывает сомнение (уникальные сооружения, распространение пожа ра по фасаду здания, необходимость учета работы систем противопожарной защиты, способных качественно изменить картину пожара, и т.д.).
При использовании интегральной и зонной моделей для помещения, один из линейных размеров которого более чем в пять раз превышает хотя бы один из двух других линейных размеров [37], необходимо это помещение делить на участки, размеры которых соизмеримы между собой, и рассматривать участки как отдельные помещения, сообщающиеся проемами, площадь которых равна площади сечения на границе участ ков. Использование аналогичной процедуры в случае, когда два линейных размера превышают третий более чем в 5 раз не допускается [37].
Таким образом, в настоящее время имеется набор базовых методов оценки опас ных факторов пожара в помещениях, различающихся по степени детализации модели рования процессов, протекающих при пожаре в помещении. При этом имеются как модели позволяющие получить аналитические выражения для оценки времени блокирования эвакуационных путей опасными факторами пожара, так и модели, требующие использования численных методов моделирования с применением мощных вычислительных систем и специального программного обеспечения.
Существуют критерии применения тех или иных моделей в зависимости от объемно-планировочных решений зданий (помещений), необходимости учета влияния работы систем противопожарной защиты (систем дымоудаления, систем пожа ротушения) на время блокирования эвакуационных путей.
Очевидно, что использование более совершенных моделей моделирования пожара
в помещении (зонной и полевой) более предпочтительно по сравнению с менее совер шенной интегральной моделью. В особенности это относится к моделированию началь ной стадии пожара, наиболее важной с точки зрения эвакуации людей, когда необходи мо более совершенное моделирование динами опасных факторов пожара (в том числе и с учетом работы систем противопожарной защиты), что ограничивает применимость простых интегральных моделей для среднеобъемных характеристик и требует использо вания зонных или полевых моделей.
Вместе с тем, при проведении расчетов по оценке пожарного риска для крупного производственного объекта, в том числе объекта нефтегазового комплекса, требуется рассмотрение значительного количества сценариев возникновения и развития пожаров.
При размещении в различных помещениях различных технологических процессов, характеризующихся различным уровнем пожарной опасности, необходимо рассмотре ние возможности возникновения пожара как в каждом из помещений, так и нескольких сценариев пожара в каждом помещении (например, при рассмотрении нескольких типов утечек при разгерметизации технологического оборудования). Такой подход регламен тирован как методикой [66], так и международными стандартами по оценке пожарного риска.
Вместе с тем следует отметить, что использование более совершенных полевых моделей оценки опасных факторов пожара в помещениях требует значительных вычис лительных ресурсов. Это накладывает ограничения на сложность рассматриваемого объекта и снижает возможность проведения многовариантных расчетов. Даже для отно сительно небольшого, но технологически сложного объекта, включающего несколько десятков производственных помещений с различным технологическим оборудованием
(например, нефтегазодобывающая платформа) использование только полевого метода моделирования опасных факторов пожара практически невозможно.
Для того чтобы приблизить применение более совершенных моделей к требова ниям практики проведения расчетов по оценке пожарного риска, возможны два приема.
Первый из них состоит в уменьшении числа рассматриваемых сценариев: на основе предварительного анализа близкие по характеристикам сценарии объединяются в кластеры сценариев, и затем из каждого кластера выбирается один представительный сценарий, для которого и производится вероятностный анализ и анализ последствий.
Однако эта процедура не может быть формализована, хотя и описана в различных рабо тах [18]. При этом есть опасность отбрасывания части сценариев пожара, которые могут давать определяющий вклад в значения риска. Например, сценарии с малой вероятно стью и тяжелыми последствиями могут давать вклад в общий риск, сравнимый с часто реализуемыми, но незначительными по последствиям сценариями. В тоже время при выборе расчетных сценариев пожара могут быть отброшены как сценарии с малой вероятностью, так и сценарии незначительными последствиями.
Другим возможным приемом является рассмотрение большого числа сценариев, но использование максимально упрощенных моделей пожара, когда разнообразие рассматриваемых вариантов пожаров более важно, чем точность расчета каждого конкретного случая [18].
Поэтому интегральный и зональный методы моделирования также являются важными инструментами в оценке пожарной опасности объектов. Методикой [66] допускается использование зонной и полевой моделей оценки опасных факторов пожара.
1.4.3 Определение расчетного времени эвакуации
Методики [37, 66] допускают возможность использования различных моделей и методов для определения расчетного времени. Ниже рассмотрены модели расчета, допустимые для использования при определении расчетного времени эвакуации людей при пожаре [37, 66]:
– упрощенная аналитическая модель движения людского потока;
– математическая модель индивидуально-поточного движения людей из здания;
– имитационно-стохастическая модель движения людских потоков.
Упрощенная аналитическая модель движения людского потока (определение расчетного времени эвакуации людей из помещений и зданий по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей) описана в Приложении 2 Методики [37].
Математическая модель индивидуально-поточного движения людей из здания описана в Приложении 3 Методики [37].
Имитационно-стохастическая модель движения людских потоков описана в Приложении 4 Методики [37].
Следует отметить, что при использовании любого из вышеописанных способов вычисления расчетного времени эвакуации людей следует использовать приложение №4
Методики [37] для определения следующих параметров: принципы составления расчет ной схемы эвакуации людей, время начала эвакуации tнэ, параметры движения людей различных групп мобильности, а также значения площадей горизонтальных проекций различных контингентов людей.
1.5. Выбор направления исследований
Приведенный выше анализ положений различных документов показывает, что подходы к определению условной вероятности поражения человека опасными факторами пожара в зданиях (помещениях) в действующей методике [66] в некоторой степени расходится с подходами, установленными в международных стандартах, также имеется расхождения с другими зарубежными стандартами, руководствами и отдельны ми работами.
Имеется потребность повышения эффективности и совершенствования сущест вующих и разработки новых расчетных методов определения величин пожарного риска для промышленных объектов.
Кроме того, существующие в настоящее время в России методы оценки пожарно го риска в недостаточной степени учитывают специфику пожарной опасности ряда про мышленных предприятий, включая объекты нефтегазового комплекса.
Представляется целесообразным провести дополнительный анализ результатов проведенного эксперимента по исследованию процесса эвакуации с этажерки техноло гической установки, а так же совершенствование применяемых в действующей методи ке подходов в части:
– необходимости использования при расчетах риска для зданий метода логиче ских деревьев событий с учетом возможности как эффективного срабатывания, так и не эффективного срабатывания различных систем противопожарной защиты;
– определения условной вероятности эвакуации людей с учетом случайного распределение величин расчетного времени эвакуации людей из здания и времени бло кирования эвакуационных путей опасными факторами пожара;
– учета возможности разрушения строительных конструкций здания при пожаре;
– учета различной эффективности различных типов СОУЭ при определении времени начала эвакуации;
– использования усовершенствованных критериев поражения человека опасными факторами пожара.
ГЛАВА 2. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЭВАКУАЦИИ
С ЭТАЖЕРКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
Как показал анализ, существующие методики определения расчетного времени
эвакуации, регламентированные как нормативными правовыми актами, так и норматив ными документами по пожарной безопасности [23, 34, 37, 66], малоприменимы для эта жерок технологических установок, так как ориентированы на определение расчетного времени эвакуации для помещений и зданий и не учитывают специфику объемно планировочных решений таких сооружений, как этажерки. В частности, не учитывается влияние угла наклона маршевых лестниц на скорость передвижения людей. Поэтому скорость передвижения людей по эвакуационным путям этажерки может отличаться от значений скорости, предусмотренных [23, 34, 37, 66]. Важным моментом также явля ется то, что в соответствии с действующими нормативными документами по пожарной безопасности вертикальные лестницы не могут использоваться в качестве эвакуацион ных путей с технологических этажерок, хотя проектные решения технологической линии СПГ предусматривают именно такой вариант, опирающийся на опыт развитых стран.
В настоящее время в литературе имеются данные по скорости движения людей по вертикальным лестницам только для кораблей. Например, проведенные ранее в рабо тах [99, 100] исследования процесса эвакуации на макете морского судна показали, что скорость движения людского потока сверху вниз по вертикальным лестницам составляет около 1,5 м/с. Однако данные результаты были получены для коротких вертикальных лестниц длиной не более 4 м. При этом исследование [100] показывает, что для вертикальных лестниц, расположенных на большой высоте (более 12-15 мет ров), скорость спуска заметно замедляется. Следует учесть, что рабочая одежда
и экипировка средствами индивидуальной защиты персонала, производящего техниче ское обслуживание и осмотр оборудования на этажерке, может привести к дополни тельному уменьшению скорости перемещения человека по вертикальным лестницам.
Исходя из вышесказанного, целесообразно сделать дополнительный анализ проведенного экспериментального исследования процесса эвакуации людей с таких сооружений, на основе которых будет возможна разработка методик определения расчетного времени эвакуации, учитывающих особенности объемно-планировочных решений этажерок.
Исходя из вышесказанного, целесообразно сделать дополнительный анализ проведенного в 2007 году экспериментального исследования процесса эвакуации людей с этажерки технологической линии газоперерабатывающего завода, целью которого
было определение скорости передвижения персонала в рабочих условиях, приближен ных к реальным, по горизонтальным поверхностям, наклонным и вертикальным лестни цам, а также исследование особенностей групповой эвакуации с одного из ярусов до земли.
2.1 Описание объекта
Газоперерабатывающий завод является промышленным объектом повышенной пожарной опасности, на котором осуществляется строительство сложных и, зачастую, новых для нашей страны технологических объектов. Завод предназначен для приема, подготовки, переработки и сжижения газов и отгрузки СПГ морским путем в танкерах.
На завод сырьевой газ подается по магистральному трубопроводу.
Газоперерабатывающий завод представляют собой сложный комплекс зданий и сооружений, который характеризуются высокой концентрацией технологического оборудования и трубопроводов, значительными горизонтальными и вертикальными размерами. При этом используются этажерки, представляющие собой многоярусные каркасные сооружения, предназначенные для размещения и обслуживания технологиче ского оборудования и трубопроводов.
2.2 Описание эксперимента
Этажерка газоперерабатывающего завода состоит из четырех ярусов, располо женных на высоте 10 м (Ярус "C2"), 17.5 м (Ярус "C1"), 29.55 м (Ярус "B") и 32.35 м
(Ярус "A") над уровнем земли (0 м, Ярус "Земля"). На каждом из ярусов имеются выхо ды на наклонные лестницы и на вертикальные лестницы, часть из которых ведут непо средственно на землю (минуя удаленные от пути спуска нижележащие ярусы), а большинство - на нижележащие ярусы.
Схема этажерки представлена на рисунке 2.2.1. Планы ярусов этажерки представлены на рисунках 2.2.2-2.2.5.
Рисунок 2.2.1 – Схема этажерки газоперерабатывающего завода
Рисунок 2.2.2 – План яруса “А”
Рисунок 2.2.3 – План яруса “В”
Рисунок 2.2.4 – План яруса “С1”
Рисунок 2.2.5 – План яруса “С2”
Параметры наклонных лестниц:
− максимальная высота марша 5м;
− максимальная высота ступеней 20 см;
− ширина лестниц 75 см;
− уклон марша 5/6.
Параметры вертикальных лестниц:
− максимальная высота пролета 6м;
− ширина лестниц 60 см.
Для получения достоверных результатов в испытаниях участвовали трое типич ных для персонала газоперерабатывающего завода, физически развитых сотрудника средних лет, допущенных к работе на технологических установках опасного производ ства. Время старта и финиша фиксировалось по показаниям двух секундомеров с погрешностью 1 с, после чего эти значения усреднялись. Эксперимент состоял из двух основных частей. В первой части исследовалась фактическая скорость эвакуации людей по различным типам путей – горизонтальным ярусам, наклонным и вертикальным лест ницам. Выбиралось минимум 3 участка одного типа, так как условия на разных ярусах и лестницах слегка варьировались (загроможденность этажа оборудованием, расстояния между лестничными пролетами). Вторая часть эксперимента заключалась в измерении времени эвакуации с ярусов А и С1 до земли группы людей при условии блокирования ближайшего эвакуационного выхода на лестницу. Типичные участки спуска с ярусов показаны на рисунках 2.2.6 – 2.2.8.
Рисунок 2.2.6 – Движение участника по ярусу C1
Рисунок 2.2.7 –Спуск участника по лестнице с яруса С1
Рисунок 2.2.8 – Спуск участника по вертикальной лестнице с яруса A до земли
2.3 Результаты эксперимента
В таблицах 2.3.1 – 2.3.3 представлены результаты измерения скорости движения людей по горизонтальным участкам.
Таблица 2.3.1 – Результаты измерения скорости движения по прямолинейному горизонтальному участку на ярусе A. Длина участка 66 м
Время движения, Средняя скорость дви- Средняя скорость движения
Участник мин жения, м/мин по ярусу, м/мин
№1 0,250
№2 0,200 330 290 ± 31
№3 0,246
Таблица 2.3.2 – Результаты измерения скорости движения по прямолинейному горизонтальному участку на ярусе B. Длина участка 125 м
Время движения, Средняя скорость дви- Средняя скорость движения
Участник мин жения, м/мин по ярусу, м/мин
№1 0,098
№2 0,105 378 350 ± 18
№3 0,093
Таблица 2.3.3 – Результаты измерения скорости движения по прямолинейному горизонтальному участку на ярусе C1. Длина участка 53 м
Время движения, Средняя скорость дви- Средняя скорость движения
Участник мин жения, м/мин по ярусу, м/мин
№1 0,093
№2 0,095 342 330 ± 15
№3 0,085
Как можно видеть, средняя скорость для разных ярусов менялась от 290 до 350 м/мин. Данный разброс объясняется разной степенью загруженности ярусов технологическим оборудованием и, соответственно, разной шириной проходов.
Полученные значения средней скорости движения значительно превосходят максималь ные значения скорости эвакуации, предусмотренные в [23, 34, 37, 66] (100 м/мин).
Это можно объяснить тем, что в эксперименте участвовал персонал завода, в состав которого допускаются только здоровые физически развитые люди, прошедшие соответ ствующее обучение, в то время, как [23, 34, 37, 66] устанавливает среднюю скорость для всех лиц, которые не относятся к маломобильным группам населения.
В таблицах 2.3.4-2.3.6 приведены результаты экспериментов по спуску по наклонным лестницам. Для получения чистой скорости движения по лестнице из полного времени спуска вычиталось время, затраченное на прохождение лестничных площадок, которое составляло в среднем 0.8-1 с на каждую площадку.
Таблица 2.3.4 – Результаты измерения скорости спуска по маршам наклонной лестницы
№5 (без учета времени, затраченного на площадках между лестничными пролетами) с яруса A. Число пролетов лестницы 10. Высотная отметка яруса 32.35 м
Полное Время движения Вертикальная Средняя верти- Средняя ско-
Участ- время по маршам на- скорость спуска кальная ско- рость движе ник спуска, клонной по маршам, рость спуска по ния по маршу, мин лестницы, мин м/мин маршам, м/мин м/мин
№1 0,622 0,622 0,488
№2 0,630 0,630 0,496 63 ± 4 100 ± 6
№3 0,725 0,725 0,558
Таблица 2.3.5 – Результаты измерения скорости спуска по маршам наклонной лестницы
№8 (без учета времени, затраченного на площадках между лестничными пролетами) с яруса B. Число пролетов лестницы 14. Высотная отметка яруса 29.55 м
Полное Время движе- Вертикальная Средняя верти- Средняя ско-
Участ- время ния по маршам скорость спуска кальная ско- рость движе ник спуска, наклонной по маршам, рость спуска по ния по маршу, мин лестницы, мин м/мин маршам, м/мин м/мин
№1 0,637 0,450
№2 0,635 0,448 66 63 ± 4 100 ± 6
№3 0,740 0,507
Таблица 2.3.6 – Результаты измерения скорости спуска по маршам наклонной лестницы
№1 (без учета времени, затраченного на площадках между лестничными пролетами) с яруса C1. Число пролетов лестницы 5. Высотная отметка яруса 17.5 м
Полное Время движения Вертикальная Средняя верти- Средняя ско-
Участ- время по маршам на- скорость спус- кальная ско- рость движе ник спуска, клонной лест- ка по маршам, рость спуска по ния по маршу, мин ницы, мин м/мин маршам, м/мин м/мин
№1 0,313 0,247
№2 0,297 0,230 76 72 ± 3 110 ± 5
№3 0,335 0,252
Результаты эксперимента показывают, что средняя скорость движения человека при спуске по наклонным лестницам составляет от 100 до 110 м/ мин (в проекции на вертикаль – 63-72 м/мин). Среднее значение скорости движения по маршу лестницы
– 100 м/мин, что совпадает с величиной скорости спуска человека по эвакуационной ле стнице в здании (согласно [23, 34, 37, 66]). Можно сделать вывод о том, что значения скорости движения, приведенные в [23, 34, 37, 66], являются, вероятно, несколько завышенными, т.к. физически более слабые люди будут передвигаться с меньшей ско ростью.
В следующей части эксперимента измерялась скорость спуска людей по верти кальным лестницам. Для получения значений скорости движения по маршам, как и в случае наклонных лестниц, из общего времени спуска вычиталось время, затраченное на прохождение площадок, которое составляло в среднем 2.6-3.2 секунды.
Полученные данные приведены в Таблицах 2.3.7-2.3.10.
Таблица 2.3.7 – Результаты измерения скорости спуска по вертикальной лестнице №6
(без учета времени, затраченного на площадках между пролетами вертикальной лестни цы) с яруса A до земли. Число пролетов вертикальной лестницы 8.
Высота спуска 34.75 м
Полное Время движения по Скорость спуска Средняя скорость
Участник время вертикальной по вертикальной спуска по вертикаль спуска, мин лестнице, мин лестнице, м/мин ной лестнице, м/мин
№1 1,138 0,878
№2 1,315 1,008 35 33 ± 7
№3 1,800 1,427
*Примечание. Высота спуска по вертикальной лестнице №6 отличается от вы сотной отметки яруса А.
Таблица 2.3.8 – Результаты измерения скорости спуска по вертикальной лестнице №1 A
(без учета времени, затраченного на площадках между пролетами вертикальной лестни цы) с яруса A до С1. Число пролетов вертикальной лестницы 4. Высота спуска 14.85 м
Полное вре- Время движения по Скорость спуска Средняя скорость Участ мя спуска, вертикальной ле- по вертикальной спуска по вертикаль ник мин стнице, мин лестнице, м/мин ной лестнице, м/мин
№1 0,538 0,392
№2 0,588 0,415 36 34 ± 5
№3 0,755 0,542
Таблица 2.3.9 – Результаты измерения скорости спуска по вертикальной лестнице №1
(без учета времени, затраченного на площадках между пролетами вертикальной лестни цы) с яруса A до С1. Число пролетов вертикальной лестницы 4. Высота спуска 14.85 м
Полное вре- Время движения по Скорость спуска Средняя скорость Участ мя спуска, вертикальной лест- по вертикальной спуска по вертикаль ник мин нице, мин лестнице, м/мин ной лестнице, м/мин
№1 0,423 0,277
№2 0,465 0,292 42 40 ± 4
№3 0,592 0,378
Таблица 2.3.10 – Результаты измерения скорости спуска по вертикальной лестнице №3
(без учета времени, затраченного на площадках между пролетами вертикальной лестни цы) с яруса A до С1. Число пролетов вертикальной лестницы 4. Высота спуска 14.85 м
Полное вре- Время движения по Скорость спуска Средняя скорость Участ мя спуска, вертикальной лест- по вертикальной спуска по вертикаль ник мин нице, мин лестнице, м/мин ной лестнице, м/мин
№1 0,423 0,277
№2 0,465 0,292 51 48 ± 6
№3 0,591 0,378
Таким образом, средняя скорость спуска по вертикальной лестнице для разных участников составила от 33 до 48 м/мин, что в 1.5-2 раза меньше, чем вертикальная ско- рость при спуске по наклонным лестницам (62-69 м/мин). Можно заключить, что данный вид эвакуационных лестниц является существенно менее эффективным по сравнению с наклонными, однако при невозможности реализации нужного числа наклонных лестниц, возможно использование большего количества вертикальных лест ниц, обеспечивающих необходимое время эвакуации персонала в случае проектной пожароопасной аварии.
Второй этап эксперимента заключался в измерении времени, за которое группа участников (2 или 3 человека) спускается с того или иного яруса на землю. Эксперимент моделировал ситуацию реальной аварии, при которой ближайший эвакуационный путь заблокирован. Полное время эвакуации отсчитывалось по последнему участнику, достигнувшему уровня земли.
В первом испытании группа из двух участников (Участники №2 и №3) двигались
36 м по ярусу A, затем спускались по вертикальной лестнице №3 (высота 14.85 м,
4 пролета) на ярус C1 и завершали спуск по наклонной лестнице №11 (высота 17.5 м,
5 пролетов).
Экспериментально измеренное время эвакуации группы из двух человек состави ло 73.2 с.
Расчетное время эвакуации группы может оцениваться по наибольшему времени движения одного человека в группе, т.е. по скорости движения самого медленного уча стника (Участник №3) по данному маршруту эвакуации, исходя из следующих условий:
− скорость движения Участника №3 по ярусу A составляет 270 м/мин;
− средняя вертикальная скорость спуска Участника №3 по маршу вертикаль ной лестницы составляет 31 м/мин;
− при спуске по вертикальной лестнице человек преодолевает 4 площадки
(включая площадку на ярусе A), расчетные затраты времени на каждую на каждую площадку составляют 3.2 с;
− средняя вертикальная скорость спуска Участника №3 по маршу наклонной лестницы составляет 62 м/мин;
− при спуске по наклонной лестнице Участника №3 преодолевает 5 площадок
(включая площадку на ярусе C1), расчетные затраты времени на каждую на каждую площадку оставляют 1.0 с.
Рассчитанное время эвакуации Участника №3 составило 71.2 с. Отклонение расчетного и фактического времени эвакуации составило 2 с (2.8%).
Во второй части эксперимента группа из трех участников должна была двигаться
119 м по ярусу С1 от вертикальной лестницы №1 до вертикальной лестницы №12, затем спуститься по вертикальной лестнице №12 (высота 17.5 м, 4 пролета) на землю
(см. рисунок 2.3.1).
Рис. 2.3.1 – Спуск группы участников по вертикальной лестнице с яруса С1 до земли
Однако, при движении по ярусу C1 группа пропустила нужный проход к верти кальной лестнице №12 на ярусе C1 и, увидев заблокированный проход (велись строи тельно-монтажные работы), вынуждена была вернуться. В результате фактический пройденный группой путь по ярусу C1 составил 215 м (вместо 119 м).
Экспериментально измеренное время эвакуации группы из трех человек состави ло 135 с, время движения по ярусу C1 – 81.5 с. Скорость движения группы по горизон тальной поверхности яруса C1 составила 160 м/мин, что значительно меньше средней скорости движения самого медленного участника (310 м/мин). Это объясняется неопре деленностью маршрута и необходимостью принимать решение о пути движения.
Анализ видеозаписи показал, что временной интервал в движении между участниками эксперимента составлял в среднем 4 с.
2.4 Выводы по разделу
На основании проведенных экспериментов были получены расчетные показатели скорости движения по различным эвакуационным путям с этажерки, в том числе в условиях, имитирующих эвакуацию персонала в случае аварии.
Средние скорости движения составили:
– по горизонтальным поверхностям – 320 м/мин;
– по наклонным лестницам – 100 м/мин (66 м/мин в проекции на вертикальное направление);
– по вертикальным лестницам – 39 м/мин.
Среднее время прохождения площадок наклонных лестниц составило 0.9 с, площадок вертикальных лестниц – 2.7 с.
Временной интервал движения между членами группы при эвакуации был равен приблизительно 4 с.
Полученные результаты указывают на необходимость осторожного использова ния существующих для зданий методов оценки эвакуации персонала, находящегося на наружных установках, так как традиционные подходы не в полной мере учитывают то, что время нахождения человека в зоне поражения опасными факторами при аварии на таких сооружениях, как этажерка, может существенным образом зависеть от ее объемно-планировочных решений и организации путей эвакуации, а так же нормальное распределение расчетного времени эвакуации.
Полученные результаты использованы в разделе 4 при разработке предложений по совершенствованию методики определения индивидуального и социального пожар ного риска для производственных зданий и сооружений, в частности для определения величин стандартных отклонений расчетного времени эвакуации людей.
ГЛАВА 3. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДИКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО И СОЦИАЛЬНОГО
ПОЖАРНОГО РИСКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
3.1 Подходы к определению социального пожарного риска
Социальный пожарный риск является величиной, используемой для подтвержде ния соответствия производственного объекта требованиям пожарной безопасности в соответствии с Федеральным законом [20]. Статья 93 указанного Федерального закона нормирует предельно допустимые значения социального риска. Постановлением Прави тельства [21] утверждены правила проведения расчетов по оценке пожарного риска.
В соответствии с п.4 [21] при проведении расчета по оценке социального пожарного риска учитывается степень опасности для группы людей в результате воздействия опас ных факторов пожара, ведущих к гибели 10 человек и более. При этом статьей 93
Федерального закона [20] социальный пожарный риск нормируется только для людей,
находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или зоне рекреационного значе ния вблизи производственного объекта. В соответствии с п. 5 [21] определение расчет ных величин пожарного риска проводится по методикам, утверждаемым Министерст вом Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям, и ликвидации последствий стихийных бедствий. В развитие этого положения
МЧС России утверждена Методика [66]. Согласно п.п. 43, 44 [66] для людей, находя щихся в селитебной зоне вблизи производственного объекта социальный риск S (год-1) определяется по формуле:
S = ∑Qj , (3.1.1) j =1
где L – число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров), для которых выполняется условие Nj ≥ 10; Nj – среднее число погибших в селитебной зоне вблизи объекта людей в результате воздействия опасных факторов пожара, взрыва при реализа ции j – го сценария. Величина Nj определяется по формуле:
Nj
= ∑Q ⋅ n , j =1 dij i (3.1.2)
где I – количество областей, на которые разделена территория, прилегающая к объекту
(i – номер области); Qdij – условная вероятность поражения человека, находящегося в i – ой области.
Описанная выше методология оценки социального риска позволяет определить его значения для различных производственных объектов, но приведенная процедура его оценки достаточно громоздка.
Сформулированная выше процедура оценки социального риска является опреде ленным упрощением метода определения указанной величины на основе построения так называемых F – N диаграмм [14, 24, 92]. В указанных F – N диаграммах по оси абсцисс откладывается число погибших при авариях N, по оси ординат – суммарная частота событий, приводящих к гибели не менее N человек. Построенная таким образом
F – N диаграмма достаточно полно отражает масштаб возможных последствий при реализации аварий, однако ее построение весьма трудоемко. Упрощением является определение некоторого критического числа N*, для которого по диаграмме находится соответствующая частота F*, которая сравнивается со значением, регламентируемым
директивными органами той или иной страны. В Нидерландах величина N* была приня та равной 10, при этом предельное значение F*, ниже которого социальный риск счита ется незначительным, принято равным 10-7 год-1 [66]. Аналогичный подход реализован и в Российской Федерации для нормирования социального пожарного риска, при этом N* = 10, F* = 10-7 год-1 [21, 66, 85].
В работе [101] предлагается установить взаимосвязь между потенциальным
риском, который используется как промежуточная величина для оценки индивидуаль ного риска, и социальным риском. Поскольку вычисление потенциального риска являет ся необходимым для оценки индивидуального риска, его использование для расчетов социального риска может упростить процедуру вычислений.
Как отмечено выше, расчет социального риска осуществляется по формуле (3.1.1), в которой под сценарием понимается не только инициирующее событие, а реализация соответствующей ветви дерева событий с возникновением взрыва, огненного шара, пожара пролива, факельного горения, пожара-вспышки. Суммирование в формуле
(3.1.1) осуществляется по всем ветвям деревьев событий для всех рассматриваемых инициирующих инцидентов, в каждой из которых поражается не менее 10 человек.
По сути формула (3.1.1) говорит о том, что должна учитываться как частота появления опасных факторов пожара, обуславливающих смертельное поражение в той или иной точке территории вблизи производственного объекта, так и условная вероятность присутствия в этой точке того или иного количества людей.
В работе [101] предлагается следующий алгоритм решения задачи по расчету социального пожарного риска:
- расчет потенциального риса на территории вблизи производственного объекта;
-построение изолиний потенциального риска (контуры риска).
При этом образуются зоны территории с относительно близкими значениями потенциального риска. Для упрощения расчетов может быть применен следующий подход, дающий оценку сверху и обеспечивающий определенный запас надежности.
Контуры риска строятся для его значений, кратных 10 (например, 10-4, 10-5, 10-6 год-1 и т.д.), причем значение потенциального риска в соответствующей зоне с номером i принимается равным величине потенциального риска Pi на внутренней границе зоны.
Для учета условной вероятности присутствия людей в той или иной зоне оценивается среднегодовое число людей в этой зоне Ni.
Далее с учетом заданного распределения людей по зонам находится зона с номером i*, для которой выполняется условие:
i*
∑ N ≥ 10 i =1 i (3.1.3)
Величина вклада в социальный пожарный риск для рассматриваемого производ ственного объекта принимается равной значению потенциального риска на внутренней границе зоны i*. При этом зоны вне зоны i* не учитываются, так как значения потенци ального риска для них не менее чем в 10 раз ниже, чем в зоне i*.
Результирующее значение социального риска определяется путем суммирования соответствующих вкладов для зон с наличием людей, для которых выполняется условие
(3.1.3).
Необходимо отметить, что близкий подход реализован в документе [14], в котором предусмотрено разделение территории на ячейки, внутри каждой из которых частота смертельного поражения принимается одинаковой.
3.2 Предложения по совершенствованию методики определения
индивидуального пожарного риска
Согласно Методике [66], величина индивидуального пожарного риска для работ ника m при его нахождении в здании объекта, обусловленная опасностью пожара, взрыва в здании определяется по формуле
N
Rm = ∑ Pn ⋅ qnm , (3.2.1) n =1
где Pn – величина потенциального риска в n-ом помещении здания, год-1; qnm – вероят ность присутствия работника m в n-ом помещении (определяется исходя из времени на хождения человека в n-м помещении здания в течении года на основе решений по орга низации эксплуатации и технического обслуживания оборудования и зданий); N – число помещений в здании.
Индивидуальный риск работника m объекта при его нахождении в нескольких зданиях объекта определяется как сумма величин индивидуального риска при нахожде нии работника в каждом из зданий объекта, определенных по формуле (3.2.1).
Индивидуальный риск работника m при его нахождении на объекте определяется как сумма величин индивидуального риска при нахождении работника на территории и в зданиях объекта.
Определение величины индивидуального риска работника m при его нахождении на территории объекта должно осуществляться в соответствии с Методикой [66].
Учитывая необходимость рассмотрения различных сценариев возникновения и развития пожара в здании, величина потенциального риска Pn (год-1) в n-ом помеще нии здания определяется по формуле:
J
Pn = ∑ Q j ⋅ Lnj , (3.2.2) j =1
где J – число расчетных сценариев развития пожара в здании; Qj – частота реализации в течение года j-го сценария пожара, год-1; Lnj – условная вероятность поражения человека при его нахождении в n-ом помещении при реализации j-го сценария пожара.
Частота реализации в течении года j-го сценария пожара определяется по формуле:
Kj
Q j = Fi ∏ Ek , (3.2.3) k =1
где Fi – частота реализации в течение года i-го начального события, год-1; Kj – число ключевых событий при развитии j-го сценария пожара, связанного с возникновением i-ого начального события; Ek – условная вероятность реализации k-го ключевого события.
Под ключевым событием понимается событие, реализация которого приводит к вариантности развития пожароопасных ситуаций (пожаров), т.е. точка ветвления дере ва событий.
В качестве начальных событий рассматриваются пожароопасные ситуации или пожары, возникающие в помещениях здания вследствие:
– поступления в окружающее пространство пожароопасных, пожаровзрывоопас ных и (или) взрывоопасных технологических сред;
– появления источника зажигания, способного инициировать пожар горючих веществ и материалов, обращающихся в помещении.
Определение перечня начальных событий следует осуществлять для каждого из участков здания (помещения) с учетом объемно-планировочных и конструктивных решений здания, характера размещения технологического оборудования, возможности раздельной герметизации отдельных участков технологических систем, размещения горючих веществ и материалов.
При анализе пожароопасных ситуаций, связанных с разгерметизацией технологи ческого оборудования, рассматриваются утечки при различных диаметрах истечения
(в том числе максимальные - при полном разрушении оборудования или подводя щих/отводящих трубопроводов).
Для определения частоты реализации пожароопасных ситуаций или пожаров могут использоваться статистические данные по аварийности или расчетные данные по надежности технологического оборудования, соответствующие специфике рассмат риваемого объекта.
Информация о частотах реализации пожароопасных ситуаций (в том числе возникших в результате ошибок работника) и пожаров, необходимая для определения расчетных величин риска, может быть получена непосредственно из данных о функцио нировании исследуемого объекта или из данных о функционировании других подобных объектов.
Для определения расчетных сценариев пожара следует использовать метод логи ческих деревьев событий возникновения и развития пожароопасной ситуации (пожара)
(далее – логическое дерево событий).
Анализ логического дерева событий представляет собой «осмысливаемый вперед» процесс, то есть процесс, при котором исследование развития пожароопасных ситуаций и пожаров начинается с исходного начального события с рассмотрением цепи последующих ключевых событий, оказывающих влияние на возможность реализации тех или иных сценариев пожара.
Сценарий пожара на логическом дереве отражается в виде ветви дерева событий, представляющей последовательность событий от начального события до конечного события.
При построении логических деревьев событий учитываются следующие положения:
– выбирается начальное событие – пожароопасная ситуация, которая может повлечь за собой возникновение пожара с дальнейшим его развитием, или пожар;
– развитие начального события должно рассматриваться постадийно с учетом места его возникновения, уровня потенциальной опасности каждой стадии и возможно сти ее локализации и ликвидации;
– переход с рассматриваемой стадии на новую определяется реализацией ключе вого события, влияющего на характер развития пожароопасной ситуации или пожара, например, условные вероятности переходов со стадии на стадию одной ветви определя ются, исходя из свойств вовлеченных в пожароопасную ситуацию или пожар горючих веществ (физико-химические и пожароопасные свойства, параметры, при которых
вещества обращаются в технологическом процессе и т.д.), наличия и условной вероят ности эффективного срабатывания систем противоаварийной и противопожарной защи ты, размеров зон поражения опасными факторами пожара, объемно-планировочных решений и конструктивных особенностей объекта. При этом каждой стадии иногда присваивается идентификационный номер, отражающий последовательность переходов со стадии на стадию;
– переход со стадии на стадию, как правило, отображается в виде соединяющих линий со стрелками, указывающими направления развития пожароопасной ситуации
(пожара). При этом соединения стадий должны отражать вероятностный характер собы тия с выполнением условия «или» или «да», «нет»;
– для каждой стадии рекомендуется устанавливать уровень ее опасности, характе ризующийся возможностью перехода пожароопасной ситуации или пожара на соседние с пожароопасным участки объекта;
– при повторении одним из путей части другого пути развития для упрощения построения логического дерева событий иногда вводят обозначение, представляющее собой соответствующую линию со стрелкой и надпись «на стадию (код последующей стадии)».
Для каждой пожароопасной ситуации определение перечня типов пожаров, возникновение которых возможно в результате ее развития, и вероятностей развития пожароопасной ситуации с возникновением того или иного пожара из указанного перечня осуществляется с учетом особенностей потенциальных источников зажигания, определяющих степень возможности (вероятность) и характер (мгновенное или с задержкой по времени) воспламенения пожароопасной, пожаровзрывоопасной и (или) взрывоопасной технологической среды.
При отсутствии необходимых данных, касающихся условных вероятностей
воспламенения (мгновенного и с задержкой по времени) горючих веществ, поступаю щих в помещение в результате разгерметизации технологического оборудования, услов ную вероятность мгновенного воспламенения и условную вероятность последующего воспламенения при отсутствии мгновенного воспламенения в зависимости от массового расхода горючих газа, двухфазной среды или жидкости при разгерметизации типового технологического оборудования на объекте допускается принимать в соответствии с Таблицей П2.1 Приложения №2 Методики [66].
При отсутствии данных условная вероятность последующего воспламенения при отсутствии мгновенного воспламенения Рпосл.воспл. (t ) в течение интервала времени t, мин, с момента начала поступления в помещение горючего вещества в результате реализации пожароопасных ситуаций, связанных с разгерметизацией технологического оборудования может быть определена по формуле [14]:
t Рпосл.воспл. (t ) = Рпосл.воспл. ⋅ 1 − exp − , (3.2.4) 20
где Рпосл. воспл.– общая условная вероятность последующего воспламенения при отсутст вии мгновенного (может быть принята по Таблице П2.1 Приложения №2 методики [66]).
Для пожароопасных ситуаций, связанных с выходом горючих веществ в помеще ние (в том числе связанных с образованием пожаровзрывоопасных газопаровоздушных
смесей в результате отказа технических средств, обеспечивающих невзрывопожаро опасное состояние смесей горючих газов и паров с воздухом, присутствующих в поме щении при нормальном (безаварийном) режиме технологического процесса), принима ется, что выход в помещение горючих веществ нагретых до температуры самовоспламе нения и выше, а также выход горючих веществ в помещение, характеризующиеся нали чием действующего источника зажигания, приводит к мгновенному воспламенению указанных веществ с условной вероятностью 1.
При построении логических деревьев событий должна учитываться возможность возникновения следующих типов сценариев пожара в помещении (здании):
– факельное горение истекающего газа или жидкости;
– пожар пролива жидкости;
– пожар твердых горючих веществ и материалов;
– сгорание газопаровоздушной смеси в помещении.
Возможность сгорания газопаровоздушной смеси в помещении следует учитывать для пожароопасных ситуаций, связанных с реализацией следующих типов начальных событий:
– образование взрывоопасной газовоздушной смеси в помещении в результате поступления в помещение пожароопасной среды в газовой фазе при разгерметизации технологического оборудования;
– образование взрывоопасной паровоздушной смеси в помещении в результате испарения с поверхности пролива жидкой фазы пожароопасной среды при разгермети зации технологического оборудования;
– отказ технических средств (например, систем вентиляции), обеспечивающих невзрывопожароопасное состояние смесей горючих газов и паров с воздухом, присутст вующих в помещении при нормальном (безаварийном) режиме технологического процесса.
Возможность возникновения факельного горения в помещении следует учитывать для пожароопасных ситуаций, связанных со струйным истечением горючих газов или ЛВЖ при разгерметизации технологического оборудования. Возможность возник новения факельного горения при реализации пожароопасных ситуаций, связанных со струйным истечением ГЖ при разгерметизации технологического оборудования, допускается не учитывать.
При определении перечня возможных сценариев в результате развития пожаро опасных ситуаций (пожаров) необходимо учитывать возможность разгерметизации технологического оборудования под воздействием очага пожара с вовлечением в пожар содержащихся в оборудовании горючих веществ, а также возможность вовлечения в пожар обращающейся в помещении пожарной нагрузки, первоначально не участвую щей в пожаре.
При возможности одновременной реализации для одного сценария нескольких типов пожара допускается учитывать только один наиболее неблагоприятный пожар, с точки зрения величин опасных факторов.
При построении логических деревьев событий следует учитывать реализацию различных ключевых событий, влияющих на развитие пожароопасных ситуаций и пожаров.
Учет технических средств и мероприятий по обеспечению пожарной безопасно сти при построении логического дерева событий при определении перечня сценариев пожара и условных вероятностей их реализации осуществляется на основе сопоставле ния особенностей и динамики развития каждого конкретного пожара с показателями технических средств и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, характе ризующими надежность (условная вероятность выполнения задачи или вероятность отказа в случае задействования), эффективность (степень влияния на динамику пожара, производительность) и быстродействие (время на выполнение задачи с учетом инерци онности) указанных технических средств и мероприятий в условиях конкретного рассматриваемого пожара. При этом руководствуются следующими положениями:
– при определении перечня сценариев развития (построении логического дерева событий) пожаров учитываются только технические средства и мероприятия, рассчи танные на применение в условиях рассматриваемых пожаров;
– при построении логических деревьев событий должны рассматриваться как сценарии, связанные с эффективным срабатыванием технических средств и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, так и сценарии, при реализации которых эти средства и мероприятия откажут или окажутся неэффективными;
– при построении деревьев событий следует учитывать временные характеристи ки возможности эффективного срабатывания систем противоаварийной и противопо жарной защиты (например, инерционность систем, предусмотренное время задержки и т.д.) с учетом временных параметров процесса эвакуации людей;
– при определении перечня сценариев развития пожаров в помещениях объекта при анализе возможности распространения пожара и/или его опасных факторов за пределы помещения строительные конструкции, не являющиеся противопожарными преградами, в качестве мероприятий по предотвращению распространения пожара и/или его опасных факторов не учитываются. При этом условная вероятность распространения пожара и его опасных факторов через строительные конструкции, не являющиеся противопожарными преградами, принимается равной 1;
– при анализе возможности распространения пожара и/или его опасных факторов
через противопожарные преграды должна учитываться как возможность распростране ния пожара и/или его опасных факторов в случае потери противопожарными преграда ми способности обеспечивать локализацию пожара в результате воздействия пожара, так и возможность распространения пожара и/или его опасных факторов в случае отказа
устройств, обеспечивающих автоматическое закрывание при пожаре элементов запол нения проемов в противопожарных преградах. При этом условная вероятность распро странения пожара за пределы n-го помещения очага пожара через противопожарные преграды до завершения эвакуации людей из здания может быть определена по формуле:
DFRnj = (1 − BGnj )(1 − C nj ) , (3.2.5) где BGnj – условная вероятность распространения пожара через проемы в противопо жарных преградах (определяется исходя из количества указанных проемов, проектных решений по их заполнению и условной вероятности эффективного срабатывания запол нения проемов);
−β nj
− x2
2 ⋅ π −∫∞
Cnj = exp dx (3.2.6)
2
В формуле (3.2.5) величину Сnj допускается принимать равной 0, если сумма максимально возможных для различных сценариев развития пожара в рассматриваемом здании величин tрnj и τН.Эnj более, чем в 5 раза меньше предела огнестойкости противо пожарных преград по потере целостности или несущей способности;
– для стадий развития заданного пожара, возникшего в одном из помещений
объекта, связанных с выполнением задачи установками пожаротушения, предназначен ными для защиты данного помещения, следует учитывать возможность распростране ния пожара в сторону соседних помещений в том случае, если интервал времени от мо мента возникновения пожара до момента ликвидации очага пожара в этом помещении превосходит время, в течение которого противопожарные преграды, которыми выделе но данное помещение, обеспечивают локализацию очага рассматриваемого пожара в пределах указанного помещения. При отсутствии данных интервал времени от момен та возникновения пожара до момента ликвидации очага пожара в помещении может
быть определен как сумма инерционности (с учетом времени задержки подачи огнету шащего вещества) и расчетного времени тушения пожара (времени подачи огнетушаще го вещества) применяемой установкой пожаротушения.
Условная вероятность реализации ключевых событий, связанных с изменением режима ведения технологических процессов и эксплуатации здания, принимается, исхо дя из принятых проектных решений с учетом специфики здания.
Условная вероятность реализации ключевых событий, связанных с успешным срабатыванием или несрабатыванием технических средств и мероприятий по обеспече нию пожарной безопасности, принимается по данным организаций производителей соответствующего оборудования. При отсутствии указных данных допускается исполь зование данных по условной вероятности эффективного срабатывания (выполнения задачи) некоторыми системами противопожарной защиты, приведенных в таблице 3.2.1.
Таблица 3.2.1 – Условная вероятность эффективного срабатывания некоторых систем противопожарной защиты
Условная вероятность
Система противопожарной защиты эффективного срабатывания
Системы противопожарной защиты при соблюдении в полном объеме требований нормативных документов по пожарной безопасности при проектировании, монтаже и эксплуатации:
- автоматические установки пожаротушения или водяного оро шения при наличии контроля за работоспособностью установки
0,95 независимой организацией (вне зависимости от типа установки пожаротушения);
- автоматические установки водяного (пенного) пожаротушения или водяного орошения при отсутствии контроля за работоспо- 0,6 собностью установки независимой организацией;
- АУПС, СОУЭ и системы противодымной защиты при наличии контроля за работоспособностью установки независимой орга- 0,85 низацией;
- остальные типы автоматических установок пожаротушения,
АУПС и СОУЭ при отсутствии контроля за работоспособно- 0,5 стью установки независимой организацией;
- системы противодымной защиты при отсутствии контроля за
0,2 работоспособностью систем независимой организацией;
- противопожарные двери, ворота, люки, экраны, шторы, уста-
0,8 новленные в противопожарных преградах.
Системы противопожарной защиты при несоблюдении в полном объеме требований нормативных документов по пожарной безопасности при проектировании, монтаже и эксплуатации
(при отсутствии данных предприятия изготовителя или постав щика)
Учет влияния АУПТ при построении логических деревьев событий и определении расчетных сценариев пожара для здания (помещения) осуществляется в зависимости от особенностей применяемых АУПТ в сочетании со спецификой рассматриваемых сценариев пожара следующим образом.
При определении условной вероятности поражения человека при его нахождении в помещении, отделенном от помещения очага пожара противопожарными преградами и не сообщающегося с помещением очага пожара проемами, учет влияния АУПТ осуществляется путем включения в дерево событий ветвей, обусловленных эффектив ным и неэффективным срабатыванием в помещении очага пожара АУПТ (вне зависимо сти от типа АУПТ).
Аналогичный подход допускается применять при определении условной вероят ности поражения человека при его нахождении в помещении очага пожара для сценари ев возникновения пожара в выделенном объеме внутри помещения, не сообщающимся с помещением открытыми проемами (например, кожухи и укрытия турбин, генераторов, электрошкафы и т.д.).
При определении условной вероятности поражения человека при его нахождении в помещении очага пожара или помещении, сообщающимся с помещением очага пожара открытыми проемами, не допускается учитывать наличие в этих помещениях АУПТ порошкового, газового и аэрозольного пожаротушения, а также комбинированных уста новок, использующих указанные огнетушащие вещества.
Учет влияния водяных или пенных АУПТ для таких помещений осуществляется путем включение в дерево событий ветвей, обусловленных эффективным и неэффек тивным срабатыванием в помещении очага пожара АУПТ до завершения процесса эвакуации людей. В этом случае в логическом дереве событий необходимо предусмот реть ветвь, на которой характеристики пожара изменяются соответствующим образом
при успешном срабатывании АУПТ. При этом необходимо учитывать время, необходи мое для срабатывания АУПТ (время срабатывания датчиков АУПС в сочетании с инер ционностью АУПТ или время срабатывания спринклеров АУПТ).
Условная вероятность реализации ветви дерева событий DAnj, связанной с эффек тивным срабатыванием АУПТ при реализации j-ого сценария пожара в n-ом помещении здания, определяется по формуле:
DA , если TA < t Рnj + τ Н .Эnj
DAnj = 0, если TA ≥ t Рnj + τ Н .Эnj , (3.2.7)
0, если T ≥ 0,8 ⋅τ
A блnj
где DА – условная вероятность эффективного срабатывания АУПТ; TА – время, необхо димое для срабатывания АУПТ (например, время срабатывания датчиков АУПС в соче тании с инерционностью АУПТ или время срабатывания спринклеров АУПТ), мин;
τблnj – время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных
путей из n-го помещения в результате распространения на них опасных факторов пожа ра, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эвакуа ционных путей из n-го помещения), мин; tрnj – расчетное время эвакуации людей из n-го помещения при j-ом сценарии пожара, мин; τН.Эnj – интервал времени от начала реализа ции j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из n-го помещения, мин.
При определении времени τблnj для ветви дерева событий, связанной с эффектив ным срабатыванием водяных или водопенных АУПТ при реализации j-ого сценария по жара в n-ом помещении здания, влияние АУПТ учитывается путем расчета динамики развития пожара с учетом действия указанных установок на очаг пожара и распростра нение опасных факторов пожара.
Допускается оценивать τблnj для ветви дерева событий, связанной с эффективным срабатыванием АУПТ при реализации j-ого сценария пожара в n-ом помещении здания, на основе учета 50%-ного снижения скорости выгорания по сравнению со случаем отсутствия влияния АУПТ.
При построении логических деревьев событий для различных начальных событий и определении расчетных сценариев пожара должно учитываться следующее:
- возможность возникновения пожароопасной ситуации или пожара в любом из помещений здания;
- возможность возникновения пожароопасной ситуации или пожара на любом из пожароопасных участков каждого помещения в здании;
- возможность возникновения и развития пожароопасных ситуаций и/или пожаров при различных сочетаниях успешного и не успешного выполнения задачи различными элементами системы обеспечения пожарной безопасности.
Выбранные для расчетов типовые начальные события должны отражать специфи ку пожарной опасности всех участков объекта. Не допускается исключать из рассмотре ния начальные события и сценарии пожара только на основании того, что такие события и сценарии не имели место на практике при эксплуатации схожих производственных объектов.
Допускается рассматривать для здания (помещения) в качестве расчетного один наиболее неблагоприятный сценарий пожара. В этом случае расчетная частота этого сценария пожара принимается равной суммарной частоте реализации всех возможных в здании (помещении) сценариев пожара.
К наиболее неблагоприятному сценарию пожара допускается отнесение сценария пожара, характеризующегося максимальной условной вероятностью поражения челове ка по отношению к другим сценариям пожара в здании (помещении).
Допускается для определения расчетных сценариев пожара для помещения или пожароопасного участка в пределах помещения рассматривать одно начальное событие, развитие которого может привести к реализации наиболее неблагоприятного сценария пожара с частотой реализации, соответствующей суммарной частоте для всего помеще ния или пожароопасного участка в пределах помещения.
При рассмотрении различных начальных событий, реализация которых возможна в здании (помещении), допускается их объединение в группы, характеризующиеся схожими механизмами возникновения и близкими сценариями развития пожара.
При этом для каждой группы начальных событий допускается рассмотрение одного типового представительного начального события с частотой реализации, соответствую щей суммарной частоте для всей группы.
При построении логических деревьев событий следует учитывать реализацию различных ключевых событий, к которым могут относиться:
– изменение режима ведения технологических процессов и эксплуатации здания;
– влияние на развитие пожароопасных ситуаций и пожаров технические средства и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Для каждого из помещений объекта при определении сценариев пожара необхо димо учитывать наличие и эффективность следующих технических средств и мероприя тий по обеспечению пожарной безопасности:
– системы автоматического обнаружения утечек горючих веществ и иных систем обнаружения пожароопасных ситуаций;
– системы аварийного отключения технологического оборудования, сброса избы точного давления, опорожнения оборудования и трубопроводов;
– системы предотвращения образования взрывоопасных смесей горючих газов
(паров) (например, системы аварийной флегматизации, аварийной вентиляции и т.д.);
– автоматические установки пожарной сигнализации (АУПС);
– средства ограничения распространения пожара и его опасных факторов (напри мер, противопожарные преграды, конструкции с нормируемым пределом огнестойкости и т.д.);
– системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в зданиях
(СОУЭ);
– различные типы установок пожаротушения и водяного орошения;
– системы противодымной защиты.
Допускается учет иных технических средств и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, учитывающих специфику здания (помещения). При этом при определении расчетных величин пожарного риска для находящихся в здании людей должны учитываться только технические средства и мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности находящихся (эвакуирующихся) из здания
(помещения) людей.
Условная вероятность поражения человека Lnj при его нахождении в n-ом поме щении при реализации j-го сценария пожара определяется по формуле:
Lnj = (1 − Enj ) ⋅ (1 − S nj ) , (3.2.8)
где Enj – вероятность эвакуации людей, находящихся в n-ом помещении здания, по эва куационным путям при реализации j-го сценария пожара; Snj – вероятность выхода из здания людей, находящихся в i-ом помещении, через аварийные или иные выходы.
Величина Snj может быть определена по аналогии с Методикой [6].
Возможность поражения человека в помещении, в котором реализуется факель ное горения и/или пожар пролива, определяется такими факторами, как размер пламени, размеры помещения, местоположение человека относительно эвакуационных выходов, наличие препятствий в струе истекающего горючего вещества и т.д. При этом, возмож ность поражения человека будет также определяться повышенной температурой воздушной среды, возможностью снижения концентрации кислорода в воздухе помеще ния, дымообразующей способностью горящего вещества и т.д.
Поскольку при оценке пожарного риска необходимо рассмотреть большое коли чество возможных аварий, детальное моделирование каждого возможного случая факельного горения или пожара пролива весьма затруднительно. Поэтому, при рассмот- рении сценариев, связанных с факельным горением или пожаром пролива в помещении, условная вероятность поражения человека Lnj в этом помещении принимается равной
1 в следующих случаях [44]:
– если длина пламени при факельном горении больше половины длины, ширины либо высоты помещения;
– если площадь горящего пролива больше либо равна 50% площади помещения, или высота пламени больше либо равна высоте помещения.
При рассмотрении сценариев, связанных со сгоранием газо-, паровоздушной сме си в помещении категории А или Б, оборудованном легкосбрасываемыми конструкция ми в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности, условная вероятность Lnj поражения человека в этом помещении принимается равной
1 в случае, если на момент появления источника воспламенения среднеобъемная кон центрация горючих газов (паров) в воздухе помещения больше либо равна нижнему концентрационному пределу распространения пламени.
Размеры пламени при факельном горении и пожаре пролива определяются по методам, содержащимся в Методике [66].
Время эвакуации людей из здания, а также время блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара являются случайными величинами. Поэтому при опреде лении условной вероятности эвакуации людей следует сравнивать распределения этих величин, а не два абсолютных значения.
Методика [66] не учитывает блокирование путей эвакуации вследствие наруше ния целостности или обрушения строительных конструкций. Однако, вклад в величину пожарного риска, обусловленный возможностью блокирования путей эвакуации при нарушении целостности их ограждающих конструкций, может быть при определен ных условиях (большое число людей в помещении и малое значение предела огнестой кости) значителен [102].
Рассмотрим подход, изложенный в [61].
Вероятность потери несущими конструкциями своей целостности рассчитывается по формуле (3.2.6). При этом:
FR − f ЭКВnj β nj = , (3.2.9) σ FR
+ σ ЭКВj где FR – предел огнестойкости несущих конструкций здания, который определяется на основе проектных решений, мин; fЭКВnj – эквивалентная продолжительность пожара со ответствующая расчетному времени воздействия j-го сценарии пожара при эвакуации людей из n-го помещения, мин; σFR – стандартное отклонение предела огнестойкости несущих конструкций здания, мин; σЭКВij – стандартное отклонение эквивалентной про должительности j-го сценария пожара, мин.
Используя данный подход, а также подходы [102 – 105], можно определить вероятность эвакуации по формуле
− γ nj
1 − x 2
Enj = 1 −
2 ⋅ π ∫−∞ 2 dx ⋅ (1 − Сnj ) exp (3.2.10)
0,8 ⋅τ блnj − t pnj − τ н.эnj γ nj = , (3.2.11) σ 12nj + σ 22nj
где τблnj – время от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуаци онных путей из n-го помещения в результате распространения на них опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эва куационных путей из n-го помещения), мин; tрnj – расчетное время эвакуации людей из n-го помещения при j-ом сценарии пожара, мин; τН.Эnj – интервал времени от начала реализации j-го сценария пожара до начала эвакуации людей из n-го помещения, мин;
σ1nj – стандартное отклонение расчетного времени эвакуации людей tрnj из n-го помеще ния при j-ом сценарии пожара, мин; σ2nj – стандартное отклонение времени τблnj от нача ла реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуационных путей из n-го помещения в результате распространения на них опасных факторов пожара, имеющих предельно допустимые для людей значения (время блокирования эвакуационных путей из n-го помещения), мин.
Для производственных зданий, в которых присутствует персонал, подготовлен ный к действиям в случае возникновения пожара, интервал времени от начала пожара до начала эвакуации в значительной степени определяется параметрами предусмотрен ных СОУЭ. Для различных сценариев пожара для зданий, оборудованных СОУЭ, могут использоваться значения τН.Э, которые получены на основе анализа данных [103].
Таблица 3.2.2 – Значения интервала времени от начала пожара до начала эвакуации людей в зависимости от параметров СОУЭ
Интервал времени от начала пожара до начала эвакуации людей τН.Э,
Для зданий, мин оборудованных Для других помещений при реализации
Для зальных
СОУЭ сценариев пожара помещений со срабатыванием СОУЭ с отказом СОУЭ
1 - 2 типа 2
3 типа 0 0,5
4 - 5 типа 0,5
Для зданий, не оборудованных СОУЭ, τН.Э принимается равным 4 мин (за исклю чением зальных помещений).
Расчетное время эвакуации tрnj определяются в соответствии с Методикой [66].
При этом учитываются эвакуационные пути и выходы, отвечающие требованиям нормативных правовых актов и нормативных документов по пожарной безопасности.
Допускается определение расчетного времени эвакуации на основе эксперимен тальных данных, а также дополнительно использовать иные методы, содержащиеся в методиках определения расчетных величин пожарного риска, утвержденных в установленном порядке.
Стандартное отклонение σ1nj определяется на основе имеющихся эксперименталь ных данных о стандартном отклонении расчетного времени эвакуации людей из зданий с учетом специфики.
При отсутствии данных для зданий, в которых не допускается нахождение людей, относящихся к маломобильным группам населения, допускается принимать σ1nj равным:
– 0,1 tрnj для зданий, в которых допускается нахождение только обученного персо нала, с которым регулярно проводятся тренировки по действиям при возникновении пожароопасных ситуаций и пожаров;
– 0,3 tрnj в остальных случаях.
Время τблnj от начала реализации j-го сценария пожара до блокирования эвакуаци онных путей из n-го помещения в результате распространения на них опасных факторов пожара определяется путем выбора из полученных в результате расчетов значений кри тической продолжительности пожара минимального времени:
τ блnj = min{t KP
T
, t KP , t KP },
П .В О 2 T . Г
, t KP (3.2.12)
T где t KP – критическая продолжительность пожара по условию блокирования эвакуаци онных путей в результате воздействия теплового излучения и (или) повышенной темпе-
П .В ратуры, мин; t KP – критическая продолжительность пожара по условию блокирования
О2 эвакуационных путей по потере видимости, мин; t KP – критическая продолжительность пожара по условию блокирования эвакуационных путей в результате снижения концен-
T .Г
трации кислорода, мин; t KP – критическая продолжительность пожара по условию бло кирования эвакуационных путей в результате повышения концентрации токсичных про дуктов горения и термического разложения, мин.
Стандартное отклонение σ2nj определяется на основе анализа возможных в здании сценариев пожара с учетом предусмотренного технологическим регламентом изменения параметров пожарной нагрузки как при ведении технологического процесса, так и про ведении регламентных работ.
При отсутствии данных допускается принимать σ2nj равным:
– 0 для совокупности сценариев, связанных с начальным событием, при котором в пожароопасную ситуацию или пожар вовлечено максимальное количество пожарной нагрузки, а также при выборе в качестве расчетного для здания (помещения) одного наиболее неблагоприятного сценария пожара
– 0,3 τблnj в остальных случаях.
Величина эквивалентной продолжительности пожара определяется по методам, содержащимся в нормативных документах по пожарной безопасности, с учетом проект ных решений здания и специфики расчетного сценария пожара.
Стандартное отклонение σFR предела огнестойкости несущих конструкций здания определяется по результатам испытаний однотипных строительных конструкций.
На основе [106] при отсутствии данных допускается принимать σFR равным
0,15·FR.
Стандартное отклонение σЭКВnj эквивалентной продолжительности пожара опре деляется на основе анализа возможных в здании сценариев пожара с учетом предусмот ренного технологическим регламентом изменения параметров пожарной нагрузки как при ведении технологического процесса, так и проведении регламентных работ.
При отсутствии данных допускается σЭКВnj принимать равным σ2nj.
При отсутствии утвержденных в установленном порядке методик определения экспериментальных данных, допускается определение указанных данных на основании результатов соответствующих научно-исследовательских работ, согласованных в порядке, установленном для согласования специальных технических условий.
Частоты реализации начальных событий
Частоты реализации инициирующих пожароопасные ситуации начальных собы тий для некоторых типов оборудования объектов приведены в Таблице П1.1 Приложе ния №1 методики [66].
Частоты утечек из технологических трубопроводов приведены в Таблице П1.2
Приложения №1 методики [66].
Частоты возникновения пожаров Q (год-1) в результате появления источника зажигания, способного инициировать пожар обращающихся в помещении (здании) горючих веществ и материалов (пожароопасные ситуации, несвязанные с разгерметиза цией технологического оборудования с обращением пожароопасных сред), могут быть определены с помощью формул [104]:
для помещений площадью не более 50 м2:
Q = a⋅F ; (3.2.13) для помещений площадью более 50 м2:
Q = a⋅Fb , (3.2.14) где a, b – константы, определяемые для различных помещений объекта по таблице 3.2.3; F – площадь помещения, м2.
Таблица 3.2.3 – Значения констант, определяемых для различных помещений объекта
Характеристика помещений a b
Электропомещения 0,000022 0,59
Административные помещения 0,000012 0,90
Инструментально-механические цеха, мастерские 0,000006 0,86
Технологические помещения, а также помещения сырьевых, промежуточ-
0,000012 0,46 ных и товарных складов с обращением ГГ, ЛВЖ, и ГЖ
Прочие помещения 0,000090 1,00
Суммарную частоту возникновения пожаров (в том числе с учетом пожаров, возникающих вследствие развития пожароопасных ситуаций, связанных с разгермети зацией технологического оборудования с обращением горючих газов и жидкостей) в помещениях объекта, не относящихся к категориям А или Б по взрывопожарной и пожарной опасности, допускается определять по формулам (3.2.13) и (3.2.14).
Метод определения критической продолжительности пожара
Одним из наиболее современных нормативных документов, устанавливающих критерии воздействия на людей опасных факторов пожара, является международный стандарт [107].
T
Согласно [107] t KP определяется по времени достижения на путях эвакуации эффективной тепловой дозой QFED величины, равной 1.
Эффективная тепловая доза QFED определяется по формуле:
t2 1
∑ ∆t , если q < 2,5 кВт/м 2
t1 t conv
QFED = , (3.2.15)
2 1 + 1 ∆t , если q ≥ 2,5 кВт/м 2 t
∑
t1 t Irad t conv где tIrad – допустимое время воздействия теплового излучения в течение промежутка времени ∆t, мин; tconv – допустимое время воздействия повышенной температуры в тече ние промежутка времени ∆t, мин; q – интенсивность теплового потока, кВт/м2;
∆t – промежуток времени воздействия, мин; t1, t2 – границы временного интервала, в течение которого рассматривается возможность эвакуации людей из помещения, мин.
Величина, tIrad, определяется по формуле:
t Irad = 4,2 ⋅ q −1,9 . (3.2.16)
Время tconv для помещений, в которых концентрация паров воды в воздухе менее
10% (об.), определяется по формуле:
- для людей в защитной одежде:
t conv = 4,1 ⋅ 10 8 ⋅ T −3, 61 , (3.2.17)
- для людей без защитной одежды:
t conv = 5 ⋅ 10 7 ⋅ T −3, 4 , (3.2.18) где T – температура воздуха, ºС.
T
Допускается критическую продолжительность пожара t KP по тепловому потоку и повышенной температуре определять по достижению на путях эвакуации одного из следующих критических значений:
– интенсивности теплового потока 2,5 кВт/м2;
– температуры воздуха 90 оС (в случае, если в воздухе помещения содержание водяного пара менее 10 % (об.)).
Для помещений, в которых концентрация паров воды в воздухе составляет
T
10% (об.) и более, критическая продолжительность пожара t KP по тепловому потоку и повышенной температуре определяется по достижению температуры воздуха на путях эвакуации 60 оС.
T .Г
В соответствии с [106] t KP определяется по наименьшему из значений времени достижения на путях эвакуации эффективной дозы XFED или эффективной концентрации
XFEC величины, равной 1 с учетом их совместного действия.
Эффективная доза XFED рассчитывается по формуле:
n t2
Ci
X FED = ∑∑ ∆t , (3.2.19) i =1 t1 (C ⋅ t ) i
где Ci – средняя концентрация i-го токсичного продукта горения или термического раз ложения в выбранный отрезок времени Δt, мкл∙л-1; ∆t – выбранный отрезок времени, мин; (C∙t)i – удельная экспозиционная доза, которая может воспрепятствовать самостоя тельной эвакуации находящихся в опасной зоне людей, мкл∙мин∙л-1.
К токсичным продуктам горения или термического разложения относятся веще ства, вызывающие потерю сознания, приводящие к летальному исходу в результате гипоксии, воздействующее на центральную нервную систему и/или сердечно сосуди стую систему.
Допускается эффективную дозу XFED определять по воздействию таких газов, как СО и HCN, по формуле:
ϕ HCN exp t2 ϕ CO t2
43
X FED = ∑ ∆t + ∑ ∆t , (3.2.20) t1 35000 t1
где ϕCO – средняя концентрация CO на временном отрезке Δt, мкл∙л-1; ϕHCN - средняя концентрация HCN на временном отрезке Δt, мкл∙л-1; Δt – временной отрезок, мин.
В случае, если концентрация CO2 на путях эвакуации превышает 2% (об.), величины ϕCO и ϕHCN в формуле (3.2.20) на каждом временном отрезке должны умножаться на коэффициент νCO2, определяемый по формуле:
ϕ CO 2 ν CO = exp , (3.2.21)
5
где ϕCO – средняя концентрация СО2, % (об.).
Эффективная концентрация XFEC определяется по формуле:
ϕi
X FEC = ∑ , (3.2.22) i Fi
где ϕi – средняя концентрация i-го токсичного продукта горения и термического разло жения, мкл∙л-1; Fi – концентрация i-го токсичного продукта, при которой люди, находя щиеся в зоне пожара, не могут предпринимать эффективные действия, направленные на спасение, мкл∙л-1.
К токсичным продуктам, учитывающимся в формуле (3.2.22), относятся вещества, которые стимулируют нервные рецепторы в глазах, дыхательных путях, вызывая разную степень дискомфорта и боль наряду с возбуждением различных физиологических защитных реакций.
Допускается эффективную концентрацию XFEC определять по формуле:
ϕ HCL ϕ HBr ϕ HF ϕ SO ϕ NO ϕ acrolein ϕ formal deg id
X FEC = + + +
+
+ + (3.2.23)
1000 1000 500 150 250 30
T .Г .
Допускается критическую продолжительность пожара t KP по повышению
на путях эвакуации концентрации токсичных продуктов горения и термического разло жения определять по достижению на путях эвакуации критической концентрации каж дого из токсичных продуктов горения с учетом их независимого действия (при их выде лении при реализации рассматриваемого сценария):
– СО2 - 0,09 кг·м-3 (≈ 52 570 мкл⋅л-1);
– СО - 1,16·10-3 кг·м-3 (≈ 1065 мкл⋅л-1);
– HCl - 23·10-6 кг·м-3 (≈ 16 мкл⋅л-1);
– HCN - 5,26·10-6 кг·м-3 (≈ 5 мкл⋅л-1);
– NO2 – 4,48·10-5 кг·м-3 (≈ 25 мкл∙л-1);
– HBr – 3,15·10-4 кг·м-3 (≈ 100 мкл∙л-1);
– Акролеин – 6,54·10-6 кг·м-3 (≈ 3 мкл∙л-1);
– HF – 3,89·10-5 кг·м-3 (≈ 50 мкл∙л-1);
– Формальдегид – 5,84·10-5 кг·м-3 (≈ 50 мкл∙л-1);
– SO2 – 3,74·10-5 кг·м-3 (≈15 мкл∙л-1).
П .В
Критическая продолжительность пожара t KP по потере видимости определяется по времени достижения на путях эвакуации расстояния, критического по потере види мости.
В общем случае при определении критической дальности видимости в дыму с точки зрения возможности эвакуации людей на производственном объекте целесообразен учет следующих факторов [10]:
– влияние оптической плотности дыма на время эвакуации;
– особенности расположения и оборудования эвакуационных выходов (планиров ка, указатели, освещение, наличие перил, обозначающих путь эвакуации, и т. д.);
– подготовленность персонала к действиям в условиях пожара и знание объемно планировочных решений помещения, здания, сооружения, в котором происходит задымление.
Согласно [10] видимость 4-5 м является порогом сниженной дееспособности людей. Такой уровень задымленности согласно стандарту [10] следует принять во вни мание при разработке систем противодымной вентиляции. Видимость на расстоянии меньше расстояния вытянутой руки делает невозможной эвакуацию из опасной зоны.
На основе документа [108] предлагается использовать следующие значения указанного критического расстояния:
– 5 м для всех сценариев пожара при площади помещения менее 100 м2;
– 5 м для сценариев развития пожара, связанных с успешным срабатыванием
СОУЭ 2-5 типа при площади помещения 100 м2 и более;
– 10 м для всех сценариев пожара при площади помещения 100 м2 и более для зданий, оборудованных СОУЭ 1 типа;
– 10 м для сценариев развития пожара, связанных с не успешным срабатыванием
СОУЭ 2-5 типа при площади помещения 100 м2 и более.
ГЛАВА 4. АПРОБИРОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ
ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ,
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ НА ПРИМЕРАХ
4.1 Цех производства гранулированной серы
Рассматриваемое здание цеха производства гранулированной серы одноэтажное, с общими размерами 55x18 м. План здания приведен на рисунке 4.1.1. Экспликация помещений здания цеха приведена в таблице 4.1.1.
Рисунок 4.1.1 – План здания цеха производства гранулированной серы:
1 – помещение грануляции; 2 – электрощитовая; 3 – контроллерная;
4 – венткамера
Таблица 4.1.1
Наименование помещения Площадь, м2 Высота, м
Помещение грануляции 864 6,0
Электрощитовая 48 4,7
Контроллерная 15 4,7
Венткамера 120 4,7
Численность персонала в здании в максимальную смену 4 человека. Режим работы – круглосуточный, трехсменный.
Здание оборудовано автоматической установкой пожарной сигнализации (АУПС) и системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) 3-го типа.
Пожароопасные свойства обращающихся в здании типовых горючих и трудного рючих веществ, которые использовались в расчетах, в соответствии с [109], приведены в таблице 4.1.2.
Таблица 4.1.2 – пожарные свойства обращающихся в здании типовых горючих и трудногорючих веществ
Низшая Дымообра- Удельная Линейная Удельный Удельный
Тип теплота зующая массовая скорость расход выход ток пожарной сгорания, способ- скорость распростра- кислоро- сичных га нагрузки Q, ность, Dm, выгорания, нения пла- да, Lo2, зов,
2
МДж/кг (Нп∙м )/кг ψ , кг/(м ∙с) мени, ν , м/с кг/кг L, кг/кг
Сера 9,21 8501 0,041 0,11 12 2,02 (SO2)
Кабельная
25 635 0,0244 0,0071 2,19 0,016 (HCl) изоляция
Примечания.
1. Данные величины приняты консервативно по соответствующим максималь ным значениям других твердых веществ с известными пожароопасными свойствами..
2. Значение удельного выхода сернистого ангидрида (SO2) и удельного расхода ки слорода при горении серы получено из реакции S + O2 → SO2.
При расчетах времен блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара предполагалось, что противопожарные двери в здании остаются открытыми, что подра зумевает более быстрое распространение опасных факторов пожара, а следовательно, меньшие времена блокирования помещений.
При расчете индивидуального пожарного риска по методике [66] для здания были
рассмотрены четыре сценария пожара, которые могут возникнуть в каждом из помеще ний. Для каждого сценария был произведен расчет времени от начала реализации сцена рия до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опас- ных факторов пожара. Была оценена вероятность эвакуации людей по эвакуационным путям, а так же условная вероятность поражения человека при его нахождении в каждом из помещений при реализации каждого из рассмотренных сценариев пожара.
В таблице 4.1.3 представлен перечень возможных сценариев пожаров, которые рассматривались при определении величин пожарного риска для здания производства гранулированной серы.
Таблица 4.1.3 – Перечень возможных сценариев пожаров для здания цеха производства гранулированной серы № сце- Пожароопасные Наименование помещения нария ситуации/пожары 1 Помещение грануляции (поз. 1) Пожар гранул серы 2 Помещение электрощитовой (поз. 2) Пожар электрокабелей 3 Помещение контроллерной (поз. 3) Пожар электрокабелей 4 Помещение венткамеры (поз. 4) Пожар электрокабелей
Время от начала реализации сценария до блокирования эвакуационных путей ток сичными продуктами при горении серы определялось по достижению на путях эвакуа ции предельно допустимого значения концентрации SO2 – 15 ppm (part per million) (зна чение принято с определенным запасом надежности без учета воздействия других про дуктов сгорания, как 0,1 от значения предельной концентрации, рекомендованного в
[107]).
Расчет проводился с использованием зонной модели и программного комплекса
CFAST [81, 82].
Определялся вклад в потенциальный пожарный риск в каждом помещении от ка ждого сценария пожара. Результаты оценки потенциального пожарного риска для зда ния цеха производства гранулированной серы приведены в таблице 4.1.4.
Таблица 4.1.4 – Результаты оценки потенциального пожарного риска для здания цеха производства гранулированной серы
Вклад сценария Потенциальный
№ сце- Наименование в потенциальный пожарный риск для нария помещения пожарный риск, год-1 помещения, год-1
1 1,0∙10-5
Помещение
2 1,1∙10-6 1,1∙10-5 грануляции
3 3,3∙10-7
1 1,0∙10-5
Помещение
2 1,1∙10-6 1,1∙10-5 электрощитовой
3 3,3∙10-7
1 1,0∙10-5
Помещение
2 1,1∙10-6 1,1∙10-5 контроллерной
3 3,3∙10-7
4 Помещение венткамеры 2,6∙10-6 2,6∙10-6
Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников в здании цеха производства гранулированной серы в соответствии с Методикой [66] представле ны в таблице 4.1.5.
Таблица 4.1.5 – Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников в здании цеха производства гранулированной серы
Относительная до- Индивидуаль-
Наименова- Итоговый
Название ля времени пребы- ный пожарный ние профес- индивидуаль помещения, вания работника в риск работника сии работ- ный риск, позиция данном помещении в данном по ника -1 год-1 в течение года мещении, год
Помещение грану-
0,04 4,4∙10-7 ляции (поз. 1)
Оператор 6,6∙10-7
Помещение элек-
0,02 2,2∙10-7 трощитовой (поз.2)
Помещение кон-
Электрик 0,005 5,5∙10-8 7,1∙10-8 троллерной (поз.3)
При расчете пожарного риска по предлагаемой методике для определения расчет ных сценариев развития пожара был использован метод логических деревьев событий, позволяющий определить развитие возможных начальных событий. В данном случае под возможными начальными событиями рассматривалось возникновение пожаров в помещениях здания, аналогичных приведенным в таблице 4.1.3.
На рисунке 4.1.2 представлено типовое дерево событий развития пожара в рас сматриваемом здании.
А1
Да
Срабатывает
Да СОУЭ
Нет
А2
Срабатывает
Пожар пожарная сигна лизация
Нет
А3
Рисунок 4.1.2 – Дерево событий развития пожароопасных ситуаций в рассматриваемом здании
Условная вероятность реализации ключевых событий, связанных с успешным срабатыванием или не срабатыванием технических средств по обеспечению пожарной безопасности, принималась равной Q = 0,85.
Результаты оценки потенциального пожарного риска для здания цеха производст ва гранулированной серы приведены в таблице 4.1.6.
Таблица 4.1.6 – Результаты оценки потенциального пожарного риска для здания цеха производства гранулированной серы Потенциальный Итоговый потенци- № сце- Наименование помещения пожарный риск по альный пожарный нария сценарию, год-1 риск, год-1 1 3,9∙10-15 2 Помещение грануляции 2,5∙10-4 3,6∙10-4 3 1,1∙10-4 Потенциальный Итоговый потенци- № сце- Наименование помещения пожарный риск по альный пожарный нария сценарию, год-1 риск, год-1 1 5,5∙10-5 2 Помещение электрощитовой 1,4∙10-14 5,2∙10-4 3 4,7∙10-4 1 5,5∙10-5 2 Помещение контроллерной 2,1∙10-4 2,7∙10-4 3 4,4∙10-15 4 Помещение венткамеры 5,2∙10-15 5,2∙10-15
Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников в здании цеха производства гранулированной серы в соответствии с предлагаемой методикой представлены в таблице 4.1.7.
Таблица 4.1.7– Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников в здании цеха производства гранулированной серы
Относительная доля
Наимено- Индивидуальный Итоговый
Название по- времени пребывания вание пожарный риск ра- индивиду мещения, по- работника в данном профессии ботника в данном альный зиция помещении в течение -1 работника помещении, год риск, год-1 года
Помещение грануляции 0,04 1,4∙10-5
(поз. 1)
Оператор 1,6∙10-5
Помещение электрощито- 0,02 1,0∙10-6 вой (поз.2)
Помещение контроллерной 0,005 1,4∙10-6
(поз.3)
Электрик 1,4∙10-6
Помещение венткамеры 0,006 3,1∙10-17
(поз.4)
4.2 Высотное (100 м) производственное здание. Корпус твердофазной поликонденсации полиэтилентерефталата
Производственное здание имеет высоту от планировочной отметки до кровли 100 м. и в плане Г-образную форму с максимальными размерами 18Ч20 м (без учета наруж ной лестницы) (рисунок 4.2.1). Здание имеет 13 этажей разной высоты (рисунок 4.2.2).
Для сообщения между различными этажами здания предусмотрена лестничная клетка и лифтовая шахта. На различных отметках в производственных помещениях размещается технологическое оборудование производства полимерных продуктов. Некоторое обору дование проходит через несколько этажей.
Рисунок 4.2.1 – Схема этажа здания установки производства полимерных продуктов на промежуточной отметке:
1 – производственное помещение; 2 – лестничная клетка; 3 – входной тамбур;
4 – лифт; 5 – коридор; 6 – эвакуационная лестница; 7 – санузел;
8 – вспомогательное помещение.
Рисунок 4.2.2 – Схема здания установки производства полимерных продуктов
Основными пожароопасными веществами, обращающимися в здании являются:
- гранулированный полимерных продукт (пожароопасные свойства принимались по аналогии с полиэтиленом, далее ПЭ);
- даутерм (смесь дифенила и дифенилоксида), который используется в качестве высокотемпературного органического теплоносителя (ВОТ). Температура нагрева ВОТ при ведении технологического процесса (максимальная температура -+290°С) превыша ет его температуру вспышки (+111°С) и температуру кипения (+257°С).
Производственные помещения, в которых размещено оборудование установки производства ПЭ, и всё здание относится к категории Б по взрывопожарной и пожарной опасности.
В здании отсутствуют помещения с постоянными рабочими местами. При этом при ведении технологических процессов в здании единовременно может находиться не более 5 человек.
Внутренняя лестничная клетка является незадымляемой типа Н2.
Перечень пожароопасных аварийных ситуаций, связанных с поступлением в по мещения горючих веществ при разгерметизации оборудования, приведен в таблице
4.2.1.
Таблица 4.2.1 – Перечень пожароопасных аварийных ситуаций, связанных с поступлением в помещения горючих веществ при разгерметизации оборудования Высот- Наименование технологического оборудова- Наименование пожаро- № ная от- ния, разгерметизация которого приводит к опасного вещества, по сце метка, поступлению в помещение пожароопасного ступающего в помеще нария м вещества ние 1 Расширительная емкость Даутерм 2 94,0 Уравнительный силос ПЭ 3 Электрокабели Электрокабели 4 Подогреватель азота Даутерм 5 83,0 Предкристаллизатор ПЭ 6 Электрокабели Электрокабели 7 Кристаллизатор Даутерм 8 77,5 Кристаллизатор ПЭ 9 Электрокабели Электрокабели 10 Кристаллизатор Даутерм 11 72,0 Кристаллизатор ПЭ 12 Электрокабели Электрокабели 13 Реактор ПЭ 63,0 14 Электрокабели Электрокабели 15 Реактор R0401 ПЭ 53,5 16 Электрокабели Электрокабели 17 Реактор ПЭ 44,5 18 Электрокабели Электрокабели 19 33,5 Реактор ПЭ Высот- Наименование технологического оборудова- Наименование пожаро- № ная от- ния, разгерметизация которого приводит к опасного вещества, по сце метка, поступлению в помещение пожароопасного ступающего в помеще нария м вещества ние 20 Электрокабели Электрокабели 21 Подогреватель Даутерм 24,5 22 Реактор ПЭ 23 Электрокабели Электрокабели 24 15,5 Реактор ПЭ 25 Электрокабели Электрокабели 26 Теплообменник ЖТН Даутерм 27 9,0 Холодильник ПЭ 28 Электрокабели Электрокабели 29 Насос ВОТ Даутерм 5,0 30 Электрокабели Электрокабели
31 Насос ВОТ Даутерм 0,0 32 Электрокабели Электрокабели
При рассмотрении сценариев с разгерметизацией оборудования, в котором под давлением обращается нагретый выше температуры кипения даутерм, в помещении возможно образование горючей паровоздушной среды и аэрозоля. Воспламенение такой смеси с задержкой, достаточной для образования взрывоопасного объема, может при вести к взрыву и поражению находящегося в помещении персонала.
На рисунке 4.2.3 представлено дерево событий при возникновении и развитии пожара при разгерметизации технологического оборудования с ВОТ.
Мгновенное воспламенение
Пожар пролива
Разгерметизация
Взрыв
Последующее воспламенение
Пожар пролива
Мгновенного воспламенения нет
Последующего Возгорание от воспламенения нет сутствует
Рисунок 4.2.3 – Дерево событий при возникновении и развитии пожара при разгерметизации технологического оборудования с ВОТ
При расчете индивидуального риска по методике [66] были рассмотрены сцена рии пожара, выявленные с учетом дерева событий, представленного на рисунке 4.2.2 и таблице 4.2.1. Для каждого сценария был произведен расчет времени от начала реали зации сценария до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Была оценена вероятность эвакуации людей по эвакуационным путям.
Одной из особенностей рассматриваемого здания является многосветное пространство, обусловленное наличием оборудования, проходящего через несколько этажей, вследствие чего для расчета опасных факторов пожара был применен полевой метод.
На рисунках 4.2.4 – 4.2.8 приведены типичные зависимости опасных факторов пожара на высоте рабочей зоны (1,7 м), взятые на примере сценария 1.
Рисунок 4.2.4 – Зависимость температуры от времени на высоте рабочей зоны
1 – изменение величины опасного фактора пожара во времени;
2 – предельно допустимая величина опасного фактора пожара.
Рисунок 4.2.5 – Зависимости теплового потока на высоте рабочей зоны.
1 – изменение величины опасного фактора пожара во времени;
2 – предельно допустимая величина опасного фактора пожара.
Рисунок 4.2.6 – Зависимости концентрации кислорода на высоте рабочей зоны.
1 – изменение величины опасного фактора пожара во времени;
2 – предельно допустимая величина опасного фактора пожара.
Рисунок 4.2.7 – Зависимости концентрации СО2 на высоте рабочей зоны.
1 – изменение величины опасного фактора пожара во времени;
2 – предельно допустимая величина опасного фактора пожара.
Рисунок 4.2.8 – Зависимости величины видимости на высоте рабочей зоны.
1 – изменение величины опасного фактора пожара во времени;
2 – предельно допустимая величина опасного фактора пожара.
Ввиду отсутствия постоянных рабочих мест и необходимости регулярного
(ежедневного) посещения здания для текущего технического обслуживания и ремонта время присутствия конкретного работника из числа персонала в здании принята равной
4 часа в неделю, что соответствует доле времени 0,024 в течение года.
Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания приведены в таблице 4.2.2.
Таблица 4.2.2 – Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания Вклад сценария в по- Потенциальный по- № сце- Наименование помещения тенциальный пожар- жарный риск для нария -1 ный риск, год помещения, год-1 1 Производственное помещение 1,7∙10-6 7,0∙10-6 2 (поз. 1, отм. 94,0) 5,3∙10-6
3 Производственное помещение 1,7∙10-6 7,0∙10-6 Вклад сценария в по- Потенциальный по- № сце- Наименование помещения тенциальный пожар- жарный риск для нария ный риск, год-1 помещения, год-1 4 (поз. 1, отм. 83,0) 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 5 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 83,0) 6 2,3∙10-6 Производственное помещение 7 5,3∙10-6 7,9∙10-6 (поз. 1, отм. 77,5) 8 3,9∙10-7 Вспомогательное помещение 8 3,9∙10-7 3,9∙10-7 (поз. 8, отм. 77,5) 9 1,7∙10-6 Производственное помещение 10 5,3∙10-6 7,4∙10-6 (поз. 1, отм. 72,0) 11 3,9∙10-7 9 2,3∙10-6 Вспомогательное помещение 10 5,3∙10-6 7,9∙10-6 (поз. 8, отм. 72,0) 11 3,9∙10-7 12 5,3∙10-6 14 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 Производственное помещение 18 5,3∙10-6 3,4∙10-5 (поз. 1, отм. 63,0) 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 13 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 63,0) 12 5,3∙10-6 14 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 Производственное помещение 18 5,3∙10-6 3,4∙10-5 (поз. 1, отм. 53,5) 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 15 Вспомогательное помещение 6,6∙10-7 6,6∙10-7 Вклад сценария в по- Потенциальный по- № сце- Наименование помещения тенциальный пожар- жарный риск для нария ный риск, год-1 помещения, год-1 (поз. 8, отм. 53,5) 12 5,3∙10-6 14 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 Производственное помещение 18 5,3∙10-6 3,4∙10-5 (поз. 1, отм. 44,5) 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 17 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 44,5) 12 5,3∙10-6 14 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 Производственное помещение 18 5,3∙10-6 3,4∙10-5 (поз. 1, отм. 33,5) 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 19 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 33,5) 12 5,3∙10-6 14 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 Производственное помещение 18 5,3∙10-6 3,4∙10-5 (поз. 1, отм. 24,5) 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 22 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 24,5) 12 Производственное помещение 5,3∙10-6 3,4∙10-5 Вклад сценария в по- Потенциальный по- № сце- Наименование помещения тенциальный пожар- жарный риск для нария ный риск, год-1 помещения, год-1 14 (поз. 1, отм. 15,5) 5,3∙10-6 16 5,3∙10-6 18 5,3∙10-6 20 1,7∙10-6 21 5,3∙10-6 23 5,3∙10-6 Вспомогательное помещение 24 6,6∙10-7 6,6∙10-7 (поз. 8, отм. 15,5) 25 1,7∙10-6 Производственное помещение 26 5,3∙10-6 7,4∙10-6 (поз. 1, отм. 9,0) 27 3,9∙10-7 25 1,7∙10-6 Вспомогательное помещение 26 5,3∙10-6 7,4∙10-6 (поз. 8, отм. 9,0) 27 3,9∙10-7 28 Производственное помещение 1,4∙10-4 1,4∙10-4 -7 29 (поз. 1, отм. 5,0) 3,9∙10 28 Вспомогательное помещение 1,5∙10-4 1,5∙10-4 -7 29 (поз. 8, отм. 5,0) 3,9∙10 30 Производственное помещение 1,4∙10-4 1,4∙10-4 -7 31 (поз. 1, отм. 0,0) 2,7∙10 30 Вспомогательное помещение 1,5∙10-4 1,5∙10-4 -7 31 (поз. 8, отм. 0,0) 2,7∙10
Максимальное значение потенциального пожарного риска в рассматриваемом здании достигается для вспомогательного помещения (поз. 8, отм. 0,0 и 5,0) и составляет
1,5∙10-4 год-1. Таким образом, для персонала рассматриваемого объекта максимальное значение индивидуального пожарного риска составляет 3,6∙10-6 год-1.
При расчете пожарного риска по предлагаемой методике для определения време ни блокирования эвакуационных путей были использованы усовершенствованные кри терии поражения человека опасными факторами пожара. Критическая продолжитель- ность пожара по тепловому потоку и повышенной температуре определялась по времени достижения на путях эвакуации эффективной тепловой дозой
QFED величины, равной 1.
Критическая продолжительность пожара по повышению на путях эвакуации токсичных продуктов горения и термического разложения определялось по наименьше му из времен достижения на путях эвакуации эффективной дозы или эффективной концентрации с учетом их совместного действия, а так же по достижению на путях эвакуации критической концентрации каждого из токсичных продуктов горения с учетом их независимого действия.
Вероятность успешной эвакуации людей определялась с учетом огнестойкости несущих конструкций здания. Был произведен расчет для значений предела огнестойко сти несущих конструкций здания R=120 мин и R=45 мин.
Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания приведены в таблице 4.2.3.
Таблица 4.2.3 – Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания Вклад сце- Потенци- Вклад сце- Потенци нария в по- альный по- нария в по- альный по- № тенциаль- жарный тенциаль- жарный сце- Наименование ный пожар- риск для ный пожар- риск для на- помещения ный риск помещения ный риск помещения рия при R=120, при R=120, при R=45, при R=45, год-1 год-1 год-1 год-1 1 Производственное поме- 1,2∙10-7 1,1∙10-7 1,2∙10-7 2,0∙10-6 2 щение (поз. 1, отм. 94,0) 7,6∙10 -11 1,9∙10-6
3 Производственное поме- 1,2∙10-7 -7 1,1∙10-7 -11 1,2∙10 -6 2,0∙10-6 4 щение (поз. 1, отм. 83,0) 7,6∙10 1,9∙10 Вспомогательное поме- 5 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 83,0) 6 7,0∙10-8 7,1∙10-8 Производственное поме- 7 7,610-11 7,0∙10-8 1,9∙10-6 2,0∙10-6 щение (поз. 1, отм. 77,5) 8 3,2∙10-13 6,9∙10-11 Вклад сце- Потенци- Вклад сце- Потенци нария в по- альный по- нария в по- альный по- № тенциаль- жарный тенциаль- жарный сце- Наименование ный пожар- риск для ный пожар- риск для на- помещения ный риск помещения ный риск помещения рия при R=120, при R=120, при R=45, при R=45, год-1 год-1 год-1 год-1 6 7,1∙10-7 6,0∙10-7 Вспомогательное поме- 7 1,4∙10-4 1,4∙10-4 1,5∙10-4 1,5∙10-4 щение (поз. 8, отм. 77,5) 8 3,2∙10-13 6,9∙10-11 9 7,0∙10-8 7,1∙10-8 Производственное поме- 10 7,610-11 7,0∙10-8 1,9∙10-6 2,0∙10-6 щение (поз. 1, отм. 72,0) 11 3,2∙10-13 6,9∙10-11 9 7,1∙10-7 6,0∙10-7 Вспомогательное поме- 10 1,4∙10-4 1,4∙10-4 1,5∙10-4 1,5∙10-4 щение (поз. 8, отм. 72,0) 11 3,2∙10-13 6,9∙10-11 12 4,2∙10-11 1,9∙10-6 14 1,4∙10-4 1,5∙10-4 16 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Производственное поме- 18 1,4∙10-4 7,0∙10-4 1,5∙10-4 7,5∙10-4 щение (поз. 1, отм. 63,0) 20 5,8∙10-7 6,0∙10-7 21 1,4∙10-4 1,5∙10-4 23 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Вспомогательное поме- 13 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 63,0) 12 1,4∙10-4 1,5∙10-4 14 4,2∙10-11 1,9∙10-6 16 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Производственное поме- 18 1,4∙10-4 7,0∙10-4 1,5∙10-4 7,5∙10-4 щение (поз. 1, отм. 53,5) 20 5,8∙10-7 6,0∙10-7 21 1,4∙10-4 1,5∙10-4 23 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Вспомогательное поме- 15 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 53,5) Вклад сце- Потенци- Вклад сце- Потенци нария в по- альный по- нария в по- альный по- № тенциаль- жарный тенциаль- жарный сце- Наименование ный пожар- риск для ный пожар- риск для на- помещения ный риск помещения ный риск помещения рия при R=120, при R=120, при R=45, при R=45, год-1 год-1 год-1 год-1 12 4,2∙10-11 1,9∙10-6 14 1,4∙10-4 1,5∙10-4 16 4,2∙10-11 1,9∙10-6 Производственное поме- 18 1,4∙10-4 5,6∙10-4 1,5∙10-4 6,0∙10-4 щение (поз. 1, отм. 44,5) 20 5,8∙10-7 6,0∙10-7 21 1,4∙10-4 1,5∙10-4 23 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Вспомогательное поме- 17 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 44,5) 12 4,2∙10-11 1,9∙10-6 14 4,2∙10-11 1,9∙10-6 16 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Производственное поме- 18 4,2∙10-11 4,2∙10-4 1,9∙10-6 4,6∙10-4 щение (поз. 1, отм. 33,5) 20 5,8∙10-7 6,0∙10-7 21 1,4∙10-4 1,5∙10-4 23 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Вспомогательное поме- 19 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 33,5) 12 4,2∙10-11 1,9∙10-6 14 4,2∙10-11 1,9∙10-6 16 4,2∙10-11 1,9∙10-6 Производственное поме- 18 1,4∙10-4 2,8∙10-4 1,5∙10-4 3,1∙10-4 щение (поз. 1, отм. 24,5) 20 2,8∙10-8 2,0∙10-8 21 4,2∙10-11 1,9∙10-6 23 1,4∙10-4 1,5∙10-4 Вклад сце- Потенци- Вклад сце- Потенци нария в по- альный по- нария в по- альный по- № тенциаль- жарный тенциаль- жарный сце- Наименование ный пожар- риск для ный пожар- риск для на- помещения ный риск помещения ный риск помещения рия при R=120, при R=120, при R=45, при R=45, год-1 год-1 год-1 год-1 Вспомогательное поме- 22 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 24,5) 12 4,2∙10-11 1,9∙10-6 14 4,2∙10-11 1,9∙10-6 16 4,2∙10-11 1,9∙10-6 Производственное поме- 18 4,2∙10-11 5,8∙10-7 1,9∙10-6 1,2∙10-5 щение (поз. 1, отм. 15,5) 20 5,8∙10-7 6,0∙10-7 21 4,2∙10-11 1,9∙10-6 23 4,2∙10-11 1,9∙10-6 Вспомогательное поме- 24 3,2∙10-13 3,2∙10-13 6,9∙10-11 6,9∙10-11 щение (поз. 8, отм. 15,5) 25 2,8∙10-8 2,0∙10-8 Производственное поме- 26 7,6∙10-11 6,4∙10-4 1,9∙10-6 6,4∙10-4 щение (поз. 1, отм. 9,0) 27 6,4∙10-4 6,4∙10-4 25 5,8∙10-7 6,0∙10-7 Вспомогательное поме- 26 1,4∙10-4 1,4∙10-4 1,5∙10-4 1,5∙10-4 щение (поз. 8, отм. 9,0) 27 6,4∙10-15 6,9∙10-11 28 Производственное поме- 1,7∙10-6 -6 1,8∙10-6 1,7∙10 1,8∙10-6 -13 -11 29 щение (поз. 1, отм. 5,0) 3,2∙10 6,9∙10 28 Вспомогательное поме- 4,8∙10-5 4,9∙10-5 -5 4,8∙10 4,9∙10-5 -15 -11 29 щение (поз. 8, отм. 5,0) 6,4∙10 6,9∙10 30 Производственное поме- 4,2∙10-4 4,2∙10-4 -4 4,2∙10 4,2∙10-4 -14 -11 31 щение (поз. 1, отм. 0,0) 8,2∙10 6,9∙10 30 Вспомогательное поме- 5,6∙10-4 -4 5,6∙10-4 5,6∙10 5,6∙10-4 -15 -11 31 щение (поз. 8, отм. 0,0) 4,5∙10 6,9∙10 Как видно из таблицы, для некоторых сценариев вклад в потенциальный риск существенно зависит от огнестойкости. При уменьшении предела огнестойкости несу щих конструкций со значения R=120 мин до значение R=45 мин, вклад некоторых сце нариев в величину потенциального риска увеличился на пять порядков, что показывает необходимость учета огнестойкости при определении расчетных величин пожарного риска для уникальных высотных зданий, а так же для зданий с продолжительными пу тями эвакуации. Максимальное значение потенциального пожарного риска при R=120 мин в рассматриваемом здании достигается для производственного помещения (поз. 1, отм. 63,0 и поз. 1, отм. 53,5) и составляет 7,0∙10-4 год-1. Таким образом, для персонала рассматриваемого объекта максимальное значение индивидуального пожарного риска составляет 1,7∙10-5 год-1. Максимальное значение потенциального пожарного риска при R=45 мин в рассматриваемом здании достигается для производственного помещения (поз. 1, отм. 63,0 и поз. 1, отм. 53,5) и составляет 7,5∙10-4 год-1. Таким образом, для персонала рассматриваемого объекта максимальное значение индивидуального пожарного риска составляет 1,8∙10-5 год-1.
4.3 Склад готовой продукции
Здание склада готовой продукции имеет высоту от планировочной отметки до кровли 10 м. и в плане прямоугольную форму с размерами 324Ч98 м (рисунок 4.3.1).
Рисунок – 4.3.1 Схема здания склада готовой продукции:
1– Склад готовой продукции; 2 – Помещение переключающих устройств;
3 - Комната трансформаторов; 4 – Хранилище деревянных поддонов;
5 – Хранилище вспомогательных материалов.
Здание имеет помещение для хранения готовой продукции, ряд вспомогательных помещений, не сообщающихся с помещением хранения, а так же офисные помещения, расположенные на двух этажах, сообщающиеся с помещением хранения (таблица 4.3.1).
Таблица 4.3.1 – Экспликация помещений здания склада готовой продукции
Номер помещения Название помещения Площадь, м2
1 Склад готовой продукции 24353
2 Помещение переключающих устройств
3 Комната трансформаторов
4 Хранилище деревянных поддонов
5 Хранилище вспомогательных материалов
6 Хранилище смазочных материалов и красок
7 Инструментальная мастерская
8 Комната младшего персонала
9 Помещение документов транспортировки
10 Хранилище запасных частей
11 Комната для курения
12 Коридор
13 Хранилище запасных частей
14 Лестница
15 Мужской туалет
16 Женский туалет
17 Противопожарное водоснабжение
18 Начальник участка и начальник отдела
19 Офис менеджера-механика
20 Заведующий складом
21 Печать/архив
22 Кладовая
23 Склад длительного хранения
24 Коридор
25 Офис заместителя начальника цеха
26 Офис начальника цеха
27 Конференц-зал
28 Столовая
Основным пожароопасным веществом, хранящимся в здании является полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).
Постоянные рабочие места в здании находятся только в офисной части здания.
Максимальное количество персонала, находящегося в здании 21 человек.
Перечень пожароопасных аварийных ситуаций приведен в таблице 4.3.2.
Таблица 4.3.2 – Перечень пожароопасных аварийных ситуаций № сце- Наименование пожароопасного Наименование помещения нария вещества 1 Склад готовой продукции Полиэтилен 2 Помещение переключающих устройств Электрокабели 3 Комната трансформаторов Электрокабели 4 Хранилище деревянных поддонов Древесина 5 Хранилище вспомогательных материалов Электрокабели
При расчете индивидуального риска по методике [66] были рассмотрены сцена рии пожара, представленные в таблице 4.3.2. Для каждого сценария был произведен расчет времени от начала реализации сценария до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Была оценена вероятность эвакуации людей по эвакуационным путям.
Постоянные рабочие места в здании находятся только в офисной части здания.
Максимальное количество персонала, находящегося в здании 21 человек. Ввиду отсутствия постоянных рабочих мест в основной части здания и необходимости регу лярного (ежедневного) посещения здания для текущего технического обслуживания и ремонта время присутствия конкретного работника из числа персонала в здании принята равной 4 часа в неделю, что соответствует доле времени 0,024 в течение года.
Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания приведены в таблице 4.3.3.
Таблица 4.3.3 - Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания
№ сцена- Потенциальный пожарный
Наименование помещения рия риск для помещения, год-1
1 Склад готовой продукции 2,9∙10-4
2 Помещение переключающих устройств 8,9∙10-6
3 Комната трансформаторов 8,9∙10-6
4 Хранилище деревянных поддонов 9,1∙10-5
5 Хранилище вспомогательных материалов 1,6∙10-5
1 Хранилище смазочных материалов и красок 2,9∙10-4
1 Инструментальная мастерская 2,9∙10-4
1 Комната младшего персонала 2,9∙10-4
1 Помещение документов транспортировки 2,9∙10-4
1 Хранилище запасных частей 2,9∙10-4
1 Комната для курения 2,9∙10-4
1 Хранилище запасных частей 2,9∙10-4
1 Противопожарное водоснабжение 2,9∙10-4
1 Начальник участка и начальник отдела 2,9∙10-4
1 Офис менеджера-механика 2,9∙10-4
1 Заведующий складом 2,9∙10-4
1 Печать/архив 2,9∙10-4
1 Кладовая 2,9∙10-4
1 Склад длительного хранения 2,9∙10-4
1 Офис заместителя начальника цеха 2,9∙10-4
1 Офис начальника цеха 2,9∙10-4
1 Конференц-зал 2,9∙10-4
1 Столовая 2,9∙10-4
Максимальное значение потенциального пожарного риска в рассматриваемом здании за исключением офисной части достигается для помещения склада готовой продукции (поз. 1) и составляет 2,9∙10-4 год-1. Таким образом, для персонала рассматри ваемого объекта вклад в индивидуальный пожарный риск составляет 6,9∙10-6 год-1.
Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников офисной части здания склада готовой продукции в соответствии с Методикой [66] приведены в таблице 4.3.4.
Таблица 4.3.4 – Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников офисной части здания склада готовой продукции
Относительная Индивидуаль- Итого-
Наименова- доля времени ный пожарный вый ин ние профес- Название помещения, пози- пребывания ра- риск работни- дивиду сии работ- ция ботника в дан- ка в данном альный ника ном помещении помещении, риск, в течение года год-1 год-1
Помещение начальника уча стка и начальника отдела 0,176 5,1∙10-5
Начальник
(поз. 19) 5,8∙10-5 участка
Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Помещение начальника уча стка и начальника отдела 0,176 5,1∙10-5
Начальник
(поз. 18) 5,8∙10-5 отдела
Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Офис инженера - механика и
0,176 5,1∙10-5
Инженер - мастера по ремонту (поз. 19)
5,8∙10-5 механик Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Офис инженера - механика и
0,176 5,1∙10-5
Мастер по мастера по ремонту (поз. 19)
5,8∙10-5 ремонту Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Относительная Индивидуаль- Итого-
Наименова- доля времени ный пожарный вый ин ние профес- Название помещения, пози- пребывания ра- риск работни- дивиду сии работ- ция ботника в дан- ка в данном альный ника ном помещении помещении, риск, в течение года год-1 год-1
Помещение заведующего
0,176 5,1∙10-5
Заведующий складом (поз. 20)
5,8∙10-5 складом Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Помещение печати/архива
0,176 5,1∙10-5
Работник ар- (поз. 21)
5,8∙10-5 хива №1 Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Помещение печати/архива
0,176 5,1∙10-5
Работник ар- (поз. 21)
5,8∙10-5 хива №2 Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Помещение кладовщика
0,176 5,1∙10-5
(поз. 22)
Кладовщик 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Офис заместителя начальни-
Заместитель 0,176 5,1∙10-5 ка цеха и технолога (поз. 25) начальника 5,8∙10-5
Помещение склада готовой цеха 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Офис заместителя начальни-
0,176 5,1∙10-5 ка цеха и технолога (поз. 25)
Технолог 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Офис начальника цеха
0,176 5,1∙10-5
Начальник (поз. 26)
5,8∙10-5 цеха Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Относительная Индивидуаль- Итого-
Наименова- доля времени ный пожарный вый ин ние профес- Название помещения, пози- пребывания ра- риск работни- дивиду сии работ- ция ботника в дан- ка в данном альный ника ном помещении помещении, риск, в течение года год-1 год-1
Столовая (поз. 28) 0,176 5,1∙10-5
Работник
Помещение склада готовой -6
5,8∙10-5 столовой №1 0,024 6,9∙10 продукции (поз. 1)
Столовая (поз. 28) 0,176 5,1∙10-5
Работник
Помещение склада готовой -6
5,8∙10-5 столовой №2 0,024 6,9∙10 продукции (поз. 1)
Столовая (поз. 28) 0,176 5,1∙10-5
Работник
Помещение склада готовой 5,8∙10-5 столовой №3 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Столовая (поз. 28) 0,176 5,1∙10-5
Работник
Помещение склада готовой -6
5,8∙10-5 столовой №4 0,024 6,9∙10 продукции (поз. 1)
Склад длительного хранения
0,176 5,1∙10-5
Работник (поз. 23)
5,8∙10-5 склада №1 Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Хранилище запасных частей
0,176 5,1∙10-5
Работник (поз. 10)
5,8∙10-5 склада №2 Помещение склада готовой
0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Инструментальная мастер-
Работник 0,176 5,1∙10-5 ская (поз. 7) мастерской 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
№1 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Инструментальная мастер-
Работник 0,176 5,1∙10-5 ская (поз. 7) мастерской 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
№2 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Относительная Индивидуаль- Итого-
Наименова- доля времени ный пожарный вый ин ние профес- Название помещения, пози- пребывания ра- риск работни- дивиду сии работ- ция ботника в дан- ка в данном альный ника ном помещении помещении, риск, в течение года год-1 год-1
Инструментальная мастер-
Работник 0,176 5,1∙10-5 ская (поз. 7) мастерской 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
№3 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
Инструментальная мастер-
Работник 0,176 5,1∙10-5 ская (поз. 7) мастерской 5,8∙10-5
Помещение склада готовой
№4 0,024 6,9∙10-6 продукции (поз. 1)
При расчете индивидуального риска по предлагаемой методике были рассмотре ны сценарии пожара, представленные в таблице 4.3.2. Для каждого сценария был произ веден расчет времени от начала реализации сценария до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара. Была оценена ве роятность эвакуации людей по эвакуационным путям.
Постоянные рабочие места в здании находятся только в офисной части здания.
Максимальное количество персонала, находящегося в здании 21 человек. Ввиду отсут ствия постоянных рабочих мест в основной части здания и необходимости регулярного
(ежедневного) посещения здания для текущего технического обслуживания и ремонта время присутствия конкретного работника из числа персонала в здании принята равной
4 часа в неделю, что соответствует доле времени 0,024 в течение года.
Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания приведены в таблице 4.3.5.
Таблица 4.3.5 – Результаты оценки потенциального пожарного риска для различных помещений здания
Потенциальный по-
№ сценария Наименование помещения жарный риск для помещения, год-1
1 Склад готовой продукции 1,5∙10-7
2 Помещение переключающих устройств 9,4∙10-15
3 Комната трансформаторов 9,4∙10-15
4 Хранилище деревянных поддонов 1,1∙10-7
5 Хранилище вспомогательных материалов 1,8∙10-12
1 Хранилище смазочных материалов и красок 1,5∙10-7
1 Инструментальная мастерская 1,5∙10-7
1 Комната младшего персонала 1,5∙10-7
1 Помещение документов транспортировки 1,5∙10-7
1 Хранилище запасных частей 1,5∙10-7
1 Комната для курения 1,5∙10-7
1 Хранилище запасных частей 1,5∙10-7
1 Противопожарное водоснабжение 1,5∙10-7
1 Начальник участка и начальник отдела 1,5∙10-7
1 Офис менеджера-механика 1,5∙10-7
1 Заведующий складом 1,5∙10-7
1 Печать/архив 1,5∙10-7
1 Кладовая 1,5∙10-7
1 Склад длительного хранения 1,5∙10-7
1 Офис заместителя начальника цеха 1,5∙10-7
1 Офис начальника цеха 1,5∙10-7
1 Конференц-зал 1,5∙10-7
1 Столовая 1,5∙10-7
Максимальное значение потенциального пожарного риска в рассматриваемом здании за исключением офисной части достигается для помещения склада готовой продукции (поз. 1) и составляет 1,5∙10-7 год-1. Таким образом, для персонала рассматри ваемого объекта вклад в индивидуальный пожарный риск составляет 3,6∙10-9 год-1.
Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников офисной части здания склада готовой продукции в соответствии с предлагаемой методикой приведены в таблице 4.3.6.
Таблица 4.3.6 – Результаты расчета индивидуального пожарного риска для работников офисной части здания склада готовой продукции
Относитель- Индивиду-
Итого ная доля вре- альный по-
Наименова- вый ин мени пребы- жарный ние профес- дивиду-
Название помещения, позиция вания работ- риск работ сии работ- альный ника в данном ника в дан ника риск, помещении в ном поме-
-1 год-1 течение года щении, год
Помещение начальника участка и
0,176 2,6∙10-8
Начальник начальника отдела (поз. 18)
3,0∙10-8 участка Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Помещение начальника участка и
0,176 2,6∙10-8
Начальник начальника отдела (поз. 18)
3,0∙10-8 отдела Помещение склада готовой
0,024 3,6∙10-9 продукции (поз. 1)
Офис инженера - механика и
0,176 2,6∙10-8
Инженер - мастера по ремонту (поз. 19)
3,0∙10-8 механик Помещение склада готовой
0,024 3,6∙10-9 продукции (поз. 1)
Офис инженера - механика и
0,176 2,6∙10-8
Мастер по мастера по ремонту (поз. 19)
3,0∙10-8 ремонту Помещение склада готовой
0,024 3,6∙10-9 продукции (поз. 1)
Относитель- Индивиду-
Итого ная доля вре- альный по-
Наименова- вый ин мени пребы- жарный ние профес- дивиду-
Название помещения, позиция вания работ- риск работ сии работ- альный ника в данном ника в дан ника риск, помещении в ном поме-
-1 год-1 течение года щении, год
Помещение заведующего складом
0,176 2,6∙10-8
Заведующий (поз. 20)
3,0∙10-8 складом Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Помещение печати/архива
0,176 2,6∙10-8
Работник ар- (поз. 21)
3,0∙10-8 хива №1 Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Помещение печати/архива
0,176 2,6∙10-8
Работник ар- (поз. 21)
3,0∙10-8 хива №2 Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Помещение кладовщика
0,176 2,6∙10-8
(поз. 22)
Кладовщик 3,0∙10-8
Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Офис заместителя начальника цеха
Заместитель 0,176 2,6∙10-8 и технолога (поз. 25) начальника 3,0∙10-8
Помещение склада готовой про цеха 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Офис заместителя начальника цеха
0,176 2,6∙10-8 и технолога (поз. 25)
Технолог 3,0∙10-8
Помещение склада готовой про-
0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Офис начальника цеха (поз. 26) 0,176 2,6∙10-8
Начальник
Помещение склада готовой про- 3,0∙10-8 цеха 0,024 3,6∙10 -9 дукции (поз. 1)
Относитель- Индивиду-
Итого ная доля вре- альный по-
Наименова- вый ин мени пребы- жарный ние профес- дивиду-
Название помещения, позиция вания работ- риск работ сии работ- альный ника в данном ника в дан ника риск, помещении в ном поме-
-1 год-1 течение года щении, год
Столовая (поз. 28) 0,176 2,6∙10-8
Работник
Помещение склада готовой про- 3,0∙10-8
-9 столовой №1 0,024 3,6∙10 дукции (поз. 1)
Столовая (поз. 28) 0,176 2,6∙10-8
Работник
Помещение склада готовой про- -9
3,0∙10-8 столовой №2 0,024 3,6∙10 дукции (поз. 1)
Столовая (поз. 28) 0,176 2,6∙10-8 Работник Помещение склада готовой про- 3,0∙10-8 столовой №3 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1) Столовая (поз. 28) 0,176 2,6∙10-8 Работник Помещение склада готовой про- -9 3,0∙10-8 столовой №4 0,024 3,6∙10 дукции (поз. 1) Склад длительного хранения 0,176 2,6∙10-8 Работник (поз. 23) 3,0∙10-8 склада №1 Помещение склада готовой про- 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1) Хранилище запасных частей 0,176 2,6∙10-8 Работник (поз. 10) 3,0∙10-8 склада №2 Помещение склада готовой про- 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1) Инструментальная мастерская Работник 0,176 2,6∙10-8 (поз. 7) мастерской 3,0∙10-8 Помещение склада готовой про- №1 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1) Работник Инструментальная мастерская 0,176 2,6∙10-8 мастерской (поз. 7) 3,0∙10-8 №2 Помещение склада готовой про- 0,024 3,6∙10-9 Относитель- Индивиду- Итого ная доля вре- альный по- Наименова- вый ин мени пребы- жарный ние профес- дивиду- Название помещения, позиция вания работ- риск работ сии работ- альный ника в данном ника в дан ника риск, помещении в ном поме- -1 год-1 течение года щении, год дукции (поз. 1)
Инструментальная мастерская
Работник 0,176 2,6∙10-8
(поз. 7) мастерской 3,0∙10-8
Помещение склада готовой про-
№3 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Инструментальная мастерская
Работник 0,176 2,6∙10-8
(поз. 7) мастерской 3,0∙10-8
Помещение склада готовой про-
№4 0,024 3,6∙10-9 дукции (поз. 1)
Сравнение результатов расчета показывает, что учет огнестойкости и вероятност ного характера эвакуации для рассматриваемого здания влияет на величину потенци ального риска, уменьшая ее на три порядка.
Выполненные расчеты показывают, что результаты, полученные при вычислении по имеющейся методике, в некоторой степени расходятся с результатами, полученными при вычислении по предлагаемым совершенствованным подходам. Это связано с тем, что существующие методы оценки пожарного риска в недостаточной степени учитыва ют специфику пожарной опасности ряда промышленных предприятий.
Целесообразно использование усовершенствованных критериев поражения чело века опасными факторами, метода логических деревьев событий с учетом возможности как эффективного срабатывания, так и неэффективного срабатывания различных систем противопожарной защиты. Следует отметить также важность учета эффективности раз личных типов СОУЭ при определении времени начала эвакуации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе анализа состояния вопроса количественной оценки пожарного риска для производственных зданий и сооружений выявлен ряд расхождений в подходах к определению условной вероятности поражения человека опасными факторами пожара в зданиях (помещениях) в действующей Методике с подходами, установленными в международных стандартах, и показана необходимость более детального рассмотре ния и учета международных стандартов, руководств и опубликованных работ в указанной области, а также влияния различных противопожарных мероприятий.
2. В результате анализа экспериментальных исследований процесса эвакуации с этажерки технологической установки получены новые данные по скорости движения по различным эвакуационным путям с этажерки, в том числе в условиях, имитирующих эвакуацию персонала в случае пожара.
3. Показана необходимость использования метода логических деревьев событий
при рассмотрении различных сценариев пожара в помещениях (зданиях), совершенствова ние подходов к учету влияния мероприятий по противопожарной защите, учет вероятно стного характера времени эвакуации и время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара, а так же целесообразность перехода к использованию критериев поражения человека опасными факторами пожара, основанных на современных международных стандартах.
4. Предложена новая методика оценки пожарного риска для зданий (помещений), в которых обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, отличающаяся тем, что в ней:
– введен метод логических деревьев событий при рассмотрении различных сценариев пожара в зданиях (помещениях);
– усовершенствованы подходы к учету влияния мероприятий по противопожарной защите;
– предлагается использование усовершенствованных критериев поражения человека опасными факторами пожара;
– применен учет вероятностного характера времени эвакуации и время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них опасных факторов пожара.
5. Проведена оценка риска для производственных объектов, в которых обращаются вещества, при горении которых выделяются токсичные продукты горения, отличные от рассматриваемых в существующей методике, а также для уникальных производст венных объектов, таких, как цех производства гранулированной серы, производственное здание корпуса твердофазной поликонденсации полиэтилентерефталата высотой более
100 м и здания склада полиэтилена высокой плотности.
6. Результаты работы нашли практическое применение при разработке «Пособия по определению расчетных величин пожарного риска для производственных объектов», а также проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности
«ГТЭС Щербинка мощностью 375 МВт и 433 Гкал/час.», «Нового комплекса по производству олефинов ОАО «Нижнекамскнефтехим», ряда объектов
ООО «Татнефть – Пресскомпозит».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. IEC 60300-3-9:1995. Dependability Management – Part 3: Application guide – section 9: Risk analysis of technological systems (гармонизированный национальный стандарт РФ ГОСТ Р 51901.1-2002 «Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем»). – 55 с.
2. IEC 62198:2001. Project risk management – Application guidelines
(гармонизированный национальный стандарт РФ ГОСТ Р 51901.4-2005 «Менеджмент риска. Руководство по применению при проектировании»). – 40 с.
3. IEC 61025:1990. Fault Tree Analysis (гармонизированный национальный стандарт РФ ГОСТ Р 51901.13-2005 «Менеджмент риска. Анализ дерева неисправностей»). – 31 с.
4. ISO/TS 16732:2005. Fire safety engineering - Guidance on fire risk assessment
(гармонизированный национальный стандарт ГОСТ Р 51901.10 − 2009 «Менеджмент риска. Процедуры работы с пожарным риском на предприятии»). – 33 с.
5. NFPA 551 Guide for the Evaluation of Fire Risk Assessments. – Quincy, MA:
National Fire Protection Association, 2013. – 35 p.
6. Guidance Document for Incorporating Risk Concepts into NFPA Codes and Standards, National Fire Protection Association, 2007. – 125 p.
7. SFPE Engineering guide: Fire risk assessment. Society of Fire Protection
Engineers (SFPE). – Bethesda, 2006. – 115 p.
8. ISO 13702:1999. Petroleum and natural gas industries – Offshore production installations - Control and Mitigation of Fires and Explosions - Requirements and guidelines. – 62 p.
9. ISO 17776:2000. Petroleum and natural gas industries – Offshore production installations – Guidelines on tools and techniques for identification and assessment of hazards. – 66 p.
10. NORSOK Z-013. Risk and emergency preparedness assessment. – Ed. 3. – 2010. – 107 p.
11. CPR 12E. Methods for determining and processing probabilities (Red Book).
Committee for Prevention of Disasters. – The Hague, 1997.
12. CPR 14E. Methods for the calculation of physical effects (Yellow Book).
Committee for the Prevention of Disasters. – The Hague, 1997.
13. CPR 16E. Methods for the determination of possible damage. Committee for the Prevention of Disasters. – Voorburg, 1989.
14. CPR 18E. Guideline for quantitative risk assessment. (Purple book). Committee for the Prevention of Disasters. – The Hague, 1999.
15. Директива Совета Европейского союза № 82/501/ЕС от 24.06.1982 г.
«О предотвращении крупных промышленных аварий».
16. Директива Совета Европейского союза № 96/82/ЕС «О контроле за представляющими собой серьезную опасность авариями на объектах, имеющих дело с опасными веществами.
17. Азаров, Н. И. Предупреждение промышленных аварий на основе директив
Севезо / Н.И. Азаров, О.В. Давидюк, М.В. Лисанов // Безопасность труда в промышленности. – 2006. – № 12. – С. 42-47.
18. Якуш, С.Е. Анализ пожарных рисков. Часть I: Подходы и методы /
С.Е. Якуш, Р.К. Эсманский // Проблемы анализа риска, 2009. – т. 6. – №3. – С. 8-25.
19. Якуш, С.Е. Анализ пожарных рисков. Часть II: Проблемы применения /
С.Е. Якуш, Р.К. Эсманский // Проблемы анализа риска, 2009. – т. 6. – №3. – С. 26-46.
20. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности
[Электронный ресурс]: федер. закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ:
(в ред. от 10 июля 2012 г.) // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Электрон. Дан. – М., 2015. –
Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
21. О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска [Электронный ресурс]: постановление Правительства Рос. Федерации от 31 марта 2009 г. № 272:
(в ред. от 31 янв. 2012 г.) // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Электрон. Дан. – М., 2015. –
Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
22. ГОСТ 12.1.004-76. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
[Электронный ресурс]: государственный стандарт // Гарант: инф.-прав. об-ние. –
Эл. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
23. ГОСТ Р 12.3.047-2012 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля [Электронный ресурс]:
государственный стандарт // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Электрон. Дан. – М., 2015. –
Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
24. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов [Электронный ресурс]: руководящий документ
(утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 10.07.2001 № 30) // Гарант: инф.- прав. об-ние. – Электрон. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки
ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
25. Елохин, А.Н. Анализ и управление риском: теория и практика /
А.Н. Елохин. – М.: Страховая группа «ЛУКОЙЛ», 2000. – 185 с.
26. Шевчук, А. П. Проблемы количественной оценки пожарного риска /
А.П. Шевчук, В.А. Иванов, А.А. Косачев // Пожаровзрывобезопасность. – 1994. – т. 3 –
№1. – С. 42-48.
27. Пожарные риски. Динамика, управление, прогнозирование /
Н.Н. Брушлинский [и др.]; под ред. Н.Н. Брушлинского и Ю.Н. Шебеко. –
М.: ВНИИПО, 2007. – 370 с.
28. Юбилейный сборник трудов ФГУ ВНИИПО МЧС России / Под общ. ред.
Н. П. Копылова. – М.: ВНИИПО, 2007. – 477 с.
29. Гаврилей, В.М. Методы количественной оценки уровня пожаровзрывоопасности объектов: Обзорная информация / В.М. Гаврилей,
А.П. Шевчук, А.В. Матюшин, В.А. Иванов. – М.: ГИЦ МВД СССР, 1987. – 55 с.
30. Шебеко, Ю. Н. Оценка индивидуального и социального риска аварии с пожарами и взрывами для наружных технологических установок / Ю.Н. Шебеко
[и др.] // Пожаровзрывобезопасность. – 1995. – т. 4. – №1. – С. 21-29.
31. Гражданкин, А.И. Разработка экспертной системы оценки техногенного риска и оптимизации мер безопасности на опасных производственных объектах:
автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.26.03 / Александр Иванович Гражданкин. –
М.: ГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2001. – 34 с.
32. Горский, В.Г. Анализ риска – методологическая основа обеспечения безопасности химико-технологических объектов / В.Г. Горский [и др.] // Российский химический журнал. – 1994. - т. 38. - №2. – С. 54-61.
33. РД 09-536-03. Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах [Электронный ресурс]: руководящий документ (утв. Постановлением
Госгортехнадзора России от 18.04.03 № 14) // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Электрон.
Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
34. ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования
[Электронный ресурс]: государственный стандарт // Гарант: инф.-прав. об-ние. –
Эл. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
35. Шевчук, А.П. Количественная оценка пожарного риска / А.П. Шевчук,
В.И. Присадков // Юбилейный сборник трудов 60-летие ВНИИПО, 1997. – С. 259-269.
36. Присадков, В.И. Разработка методов выбора рациональных вариантов систем противопожарной защиты промышленных зданий: дис... д-ра техн. наук: 05.26.01
/ Присадков Владимир Иванович. – М., 1990.
37. Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности [Электронный ресурс]: приказ МЧС России от 30 июня 2009 г.
№ 382: (зарегистрировано в Минюсте РФ 06.08.2009 № 14486): (в ред. от 12.12.2011) //
Гарант: инф.-прав. об-ние. – Эл. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ
ВНИИПО МЧС России.
38. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности [Электронный ресурс]:
нормы пожарной безопасности (утв. приказом МЧС РФ от 18.07.2003 № 314) //
Гарант: инф.-прав. об-ние. – Эл. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки
ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
39. СП 12.13130.2009*. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности [Электронный ресурс]: свод правил (утв. введен в действие Приказом МЧС России от 25.03.2009 № 182) // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Эл. Дан. – М., 2015. –
Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
40. СТО Газпром 2-2.3-351-2009. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий
ОАО «Газпром»: стандарт организации. – Москва, 2009 . – 376 с.
41. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах: Серия 27. Выпуск 1 / Ю.А. Дадонов, М.В. Лисанов,
Ю.В. Лисин, А.С. Печеркин, В.И. Сидоров. – 2-е изд., испр. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002.
42. Кокс, Т. Безопасность разработки морских месторождений нефти и газа:
инжиниринг и надзор / Т. Кокс, А.Н. Черноплеков // Труды второй Международной конференции "Освоение шельфа арктических морей России". – Санкт-Петербург. –
1995. – С. 1-30.
43. Болодьян, И.А. Оценка пожарного риска для морской стационарной нефтедобывающей платформы / И.А. Болодьян [и др.] // Пожарная безопасность. –
2002. – №4. – С. 80-88.
44. Болодьян, И.А. Особенности оценки пожарного риска морских нефтегазодобывающих платформ / И.А. Болодьян [и др.] // Пожарная безопасность. –
2007. – №4. – С. 11-21.
45. Никитин, Б.А., Обеспечение безопасности объектов обустройства морских месторождений / Б.А. Никитин, Р.М. Тагиев. – Краснодар: Просвещение-Юг, 2008. – 204 с.
46. Тагиев, Р.М. Противопожарная защита ледостойких морских платформ /
Р.М. Тагиев // Пожарная безопасность в строительстве. – 2009. – №4. – С. 36-40.
47. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарного риска для крупномасштабного терминала отгрузки нефти / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2005. – №1. – С. 40-49.
48. Shebeko, Yu.N. Fire and explosion risk assessment for large-scale oil export terminal / Yu.N. Shebeko, I.A. Bolodian, V.P. Molchanov, Yu.I. Deshevih, D.M. Gordienko,
I.M. Smolin, D.S. Kirillov // Journal of Loss Prevention in the Process Industries.
– 20 – 2007. – P. 651-658.
49. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарной безопасности нефтебазы при возникновении в условиях городской застройки отступлений от требований пожарной безопасности / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. –
2007. - №4. - С. 22-28.
50. Шебеко, Ю.Н. Обеспечение пожарной безопасности резервуарного парка хранения нефтепродуктов, расположенного вблизи жилых и общественных зданий /
Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2009. – №2. – С. 33-41.
51. Шебеко, Ю.Н. Анализ индивидуального риска пожаров и взрывов для автозаправочной станции с наземным резервуаром / Ю.Н. Шебеко [и др.] //
Пожаровзрывобезопасность. – 1998. – т. 7. – № 4. – С. 31-39.
52. Шебеко, Ю.Н. Анализ индивидуального риска пожаров и взрывов для автозаправочной станции с подземным резервуаром / Ю.Н. Шебеко [и др.] //
Пожаровзрывобезопасность. – 1999. – т. 8. – № 3. – С 49-54.
53. Шебеко, Ю.Н. Оценка индивидуального и социального риска пожаров и взрывов для многотопливной автозаправочной станции / Ю.Н. Шебеко [и др.] //
Пожаровзрывобезопасность. – 1999. – т. 8. – № 6. – С. 42-47.
54. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарного риска для зданий, расположенных на территории автозаправочных станций / Ю.Н. Шебеко [и др.] //
Пожаровзрывобезопасность. – 2000. – т. 9. – № 5. – С. 19-24.
55. Шебеко, Ю.Н. Пожарная безопасность топливозаправочного пункта диметилового эфира / Ю.Н. Шебеко [и др.] //Международный научно-технический журнал «Транспорт на альтернативном топливе». – 2008. – №3. – С. 50-56.
56. Шебеко Ю. Н. Оценка материального риска пожаров и взрывов для наружных технологических установок / Ю.Н. Шебеко [и др.] //
Пожаровзрывобезопасность. – 1999. – т. 8. – № 5. – С. 54-62.
57. Шебеко, Ю.Н. Некоторые аспекты оценки пожарного риска для трубопроводов с горючими газами, легковоспламеняющимися и горючими жидкостями / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2003. – №2. – С. 106-108.
58. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарного риска для берегового перевалочного комплекса аммиака / Ю.Н. Шебеко // Пожарная безопасность. – 2004. – №3. – С. 45-51.
59. Шебеко, Ю.Н. Оценка пожарного риска для буровой площадки с комплексом первичной подготовки нефти и газа / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2005. – №3. – С. 14-21.
60. Шебеко, Ю.Н. Экспресс-методы определения условной вероятности поражения человека тепловым излучением при пожарах на наружных технологических установках / Ю.Н. Шебеко // Пожарная безопасность. – 2006. – №5. – С. 73-79.
61. Шебеко, Ю.Н. Особенности оценки пожарного риска для сложных и уникальных сооружений / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. –
2009. – №1. – С. 39-44.
62. Шебеко, Ю.Н. Обеспечение пожарной безопасности товарно-сырьевого склада сжиженного углеводородного газа, расположенного в черте населенного пункта /
Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2009. – №3. – С. 64-71.
63. Лисанов, М.В. Анализ риска магистральных нефтепроводов при обосновании проектных решений, компенсирующих отступления от действующих требований безопасности / М.В. Лисанов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. – 2010. – №3. – С. 58-66.
64. Специальные технические условия проекта «Анализ риска опасных производственных объектов проекта «Сахалин-II» (1000-S-90-01-S-1508-00-01) / Проект
«Сахалин-II». Разработка Пильтун-Астохского и Лунского месторождения нефти и газа на условиях Соглашения о разделе продукции. – М., 2004.
65. Руководство по оценке пожарного риска промышленных предприятий /
И.А. Болодьян [и др.]. – М.: ВНИИПО, 2006. – 97 с.
66. Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах [Электронный ресурс]: приказ МЧС России от 10 июля 2009 г №404: ( зарегистрировано в Минюсте РФ от 17.08.2009 г №14541) //
Гарант: инф.-прав. об-ние. – Эл. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки
ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
67. Pietersen, C. M. Consequences of Accidental Releases of Hazardous Materials /
C.M. Pietersen // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. – 1991. – v. 4. – N 1. -
P. 136 -141.
68. Griffiths, R.F., The use probit expression in the assesment of acute population impact of toxic releases / R.F. Griffiths // Journal of Loss Prevention in the Process Industries.
– 1991. – Vol 4. – №1. – Р. 49-57.
69. Холщевников, В. В. Эвакуация и поведение людей при пожарах /
В.В. Холщевников, Д.А. Самошин. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. – 212 с.
70. Самошин, Д.А. Расчет времени эвакуации людей. Проблемы и перспективы
/ Д.А. Самошин // Пожаровзрывобезопасность. – 2004. – № 1. – С. 33-46.
71. AEA Technology. A Technical Summary of the AEA EGRESS Code. Technical
Report, AEAT/NOIL/27812001/002(R), Issue 1, 2003.
72. Применение полевого метода математического моделирования пожаров в помещениях: Методические рекомендации. – М.: ВНИИПО, 2003. –35 с.
73. Мак-Граттан, К. Руководство пользователя программы FDS (Версия 5) /
К. Мак-Граттан, Б. Клейн, С. Хостика, Д. Флойд. - Специальное издание НИИСТ 1019-5.
– 2007. – 186 с.
74. ASTM E 1355-04. Standard Guide for Evaluating the Predictive Capabilities of Deterministic Fire Models American Society for Testing and Materials. West
Conshohocken, Pennsylvania., 2004. – 195 p.
75. Mell, W. Numerical Simulation of Combustion in Fire Plumes. In Twenty-Sixth
Symposium (International) on Combustion / W. Mell, K.B. McGrattan, H. Baum. –
Combustion Institute, Pittsburgh, Pennsylvania. – 1996. – P. 1523–1530.
76. McGrattan, K.B. Large Eddy Simulations of Smoke Movement /
K.B. McGrattan, H.R. Baum, R.G. Rehm // Fire Safety Journal. – 30. – 1998. – P.161–178.
77. Baum, H.R. Finite Difference Calculations of Buoyant Convection in an Enclosure, Part I: The Basic Algorithm / H.R. Baum, R.G. Rehm, P.D. Barnett,
D.M. Corley // SIAM Journal of Scientific and Statistical Computing/ – 4(1). – March 1983. –
P.117–135.
78. Baum, H.R. Finite Difference Solutions for Internal Waves in Enclosures /
H.R. Baum and R.G. Rehm // SIAM Journal of Scientific and Statistical Computing. – 5(4). –
December 1984. – P.958–977.
79. Baum, H.R. Calculations of Three Dimensional Buoyant Plumes in Enclosures /
H.R. Baum, R.G. Rehm // Combustion Science and Technology. – 1984. – P.55-77.
80. Rehm, R.G. Finite Difference Calculations of Buoyant Convection in an Enclosure: Verification of the Nonlinear Algorithm / R.G. Rehm, P.D. Barnett,
H.R. Baum, D.M. Corley // Applied Numerical Mathematics, 1. – 1985. – P.515-529.
81. Карькин, И.Н. Методические рекомендации по использованию программы
CFAST / И.Н. Карькин, Н.А. Контарь, В.Ю. Грачев. - СИТИС, 2009. – 63 с.
82. CFAST – Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport (Version 6).
User’s Guide / R.D. Peacock, W.W. Jones, P.A. Reneke, G.P. Forney // NIST Special
Publication 1041, 2005. – 97 p.
83. Программный модуль «CИГМА ПБ» 1.0 («Sigma Fire Safety» 1.0).
Программа по расчету распространения опасных факторов пожара полевой моделью и эвакуации моделью индивидуально-поточного типа: руководство пользователя //
Красноярск, 2012. – 134c.
84. Грушевский, Б.В. Пожарная профилактика в строительстве: Учебник для пожарно-технических училищ / Б. В. Грушевский [и др.] — М.: Стройиздат, 1989.
85. О техническом регулировании [Электронный ресурс]: федер. закон от 27 дек. 2002 г. № 184-ФЗ: (в ред. от 03 дек. 2012 г.) // Гарант: инф.-прав. об-ние. –
Электрон. Дан. – М., 2015. – Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС
России.
86. О внесении изменений в Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [Электронный ресурс]: федер. закон от 10 июля 2015 г. №117-ФЗ // Гарант: инф.-прав. об-ние. – Электрон. Дан. – М., 2015. –
Доступ из локальной сети б-ки ФГБУ ВНИИПО МЧС России.
87. Reducing Risks, Protection People (2R2P). HSE's decision-making process, 2001.
88. Marine Risk Assessment. HSE UK, Offshore Technology Report, 2001.
89. Hazardous Industry Planning Advisory Paper 4: Risk Criteria for Land Use
Safety Planning. State of New South Wales through the Department of Planning. Sydney NSW
Australia, 2011.
90. ISO/DTS 16901. Guidance on performing risk assessment in the design of onshore LNG installations including the ship/shore interface. 2010. – 58 p.
91. Hong Kong Planning Standards and Guidelines. Chapter 12: Miscellaneous
Planning Standards and Guidelines. The Government of the Hong Kong Special
Administrative Regions. Planning Department. 2008.
92. Alle, B.J.M. Risk analysis and risk policy in the Netherlands and the EEC /
B.J.M. Alle // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. – 1991. – V. 4(1). – P. 58-64.
93. Guidelines for Developing Quantitative Safety Risk Criteria. - American Institute of Chemical Engineers. 2009.
94. Trbojevie, V.M. Risk criteria in EU // Risk Support Limited, London. – 2005.
95. Болодьян, И. А. Развитие полевого метода моделирования пожаров в помещениях / И.А. Болодьян, А.Н. Бородкин, А.В. Карпов, Д.И. Пуцев // Юбилейный сборник трудов ФГУ ВНИИПО МЧС России – М.: ВНИИПО, 2007.
96. Молчадский, И.С. Пожар в помещении / И.С. Молчадский. –
М.: ВНИИПО, 2005. – 456 с.
97. Астапенко, В.М. Термогазодинамика пожаров в помещениях /
В.М. Астапенко, Ю.А. Кошмаров, И.С. Молчадский, А.Н. Шевляков. – М.: Стройиздат,
1988. – 448 с.
98. Расчет необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре:
Рекомендации. – М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989. – 22 с.
99. Koss, L.L. Human Mobility Data for Movement on Ships / L.L. Koss, A. Moore,
B. Porteous // The Royal Institution of Naval Architects, Proceedings from Fire at Sea,
London, 1997.
100. The Ship Stability Research Centre, Maritime and Coastguard Agency, Research
Project 490 Phase 1" The Effects Of Ship Motion On The Evacuation Process", Task 3.1a
"Critical Review of Data Available as input to Evacuation Simulation Tools", March 2004.
101. Шебеко, Ю.Н. Расчет социального пожарного риска для производственных объектов / Ю.Н. Шебеко [и др.] // Пожарная безопасность. – 2011. – №4. – С. 94-96.
102. Присадков В.И. Надежность строительных конструкций при пожаре /
В.И. Присадков // Огнестойкость строительных конструкций: сб. тр. М.: ВНИИПО,
1986. С. 70-73.
103. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. National Fire Protection
Association, Inc. - One Batterymarch Park. Quincy, Massachusetts. – 1602 p.
104. PD 7974-7:2003. Application of Fire Safety Engineering Principles to the Design of Buildings. Probabilistic Risk Assessment. — British Standards Institution. – 2003. – 88 p.
105. Шебеко, Ю.Н. Условия пожарной безопасности при определении допустимых параметров функционирования производственных объектов /
Ю.Н. Шебеко, А.Ю. Шебеко // Пожарная безопасность. – 2009. – № 4. – С. 61-66.
106. Молчадский, И.С. Моделирование пожаров в помещениях и зданиях /
И.С. Молчадский, В.И. Присадков // Юбилейный сборник трудов ВНИИПО. -
М.: ВНИИПО, 1997. - С.157-175.
107. ISO 13571:2007. Life-threatening components of fire – Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data. – 2007. – 28 p.
108. Acceptable Solution for New Zealand Building Code Fire Safety Clauses:
Analysis of Existing Performance Metrics / BRANZ Study Report SR 166. BRANZ,
Judgeford, New Zaeland. – 2007.
109. Кошмаров, Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении:
учебное пособие / Ю.А. Кошмаров – М: Академия ГПС МВД России, 2000. - 118 с.
Приложение А
(обязательное)
ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ РАСЧЕТАХ
ПОЖАРНОГО РИСКА
1. Программный комплекс FDS [73]
FDS (Fire Dynamics Simulator) – это компьютерная программа, моделирующая процесс пожара. Программа, написанная на Fortran, считывает входные параметры из текстового файла, численно решает систему основных уравнений и записывает определенные пользователем выходные данные в файлы.
Smokeview – сопутствующая программа, которая отображает выходные файлы
FDS в графическом формате. В Smokeview имеется графический интерфейс, в FDS его нет, однако существуют сторонние программы с графическим интерфейсом, которые создают текстовые файлы с входными параметрами, необходимыми для FDS.
FDS реализует вычислительную гидродинамическую модель (CFD) тепломассопереноса при горении. FDS численно решает уравнения Навье-Стокса для низкоскоростных температурно-зависимых потоков, особое внимание уделяется распространению дыма и теплопередаче при пожаре.
Первая версия FDS официально была выпущена в феврале 2000 года. На сегодняшний день приблизительно половина приложений модели служит для проектирования систем управления дымом и изучения активации спринклеров и детекторов. Другая половина служит для восстановления картины пожара в жилых и промышленных помещениях.
Основной целью FDS на протяжении своего развития было решение прикладных задач пожаробезопасности и в тоже время обеспечение инструментом для изучения фундаментальных процессов при пожаре.
Гидродинамическая модель
FDS численно решает уравнения Навье-Стокса для низкоскоростных температурно-зависимых потоков, особое внимание уделяется распространению дыма и теплопередаче при пожаре. Основным алгоритмом является определенная схема метода предиктора-корректора второго порядка точности по координатам и времени.
Турбулентность выполняется с помощью модели Смагоринского «Масштабное моделирование вихрей» (LES). Прямое численное моделирование (DNS) можно выполнять, если лежащая в основе расчетная сетка достаточно точна. Масштабное моделирование вихрей – режим работы по умолчанию.
Модель горения
В большинстве случаев в FDS применяется одноступенчатая химическая реакция, результаты которого передаются через двухпараметрическую модель доли в смеси
(mixture fraction model). «Доля в смеси» в данном смысле – это скалярная величина, которая предоставляет массовую долю одного или более компонентов газа в данной точке потока. По умолчанию рассчитываются два компонента смеси: массовая доля несгоревшего топлива и массовая доля сгоревшего топлива (т.е. продуктов сгорания).
Двухступенчатая химическая реакция с трехпараметрическим разложением доли в смеси раскладывается на одноступенчатые реакции – окисление топлива до монооксида углерода и окисление монооксида до диоксида. Три компонента в данном случае - несгоревшее топливо, масса топлива, которая завершила первый шаг реакции и масса топлива, которая завершила второй шаг реакции. Массовая концентрация всех основных реагентов и продуктов может быть получена с помощью «соотношения состояния». И, наконец, можно использовать многошаговую реакцию с конечной скоростью протекания.
Перенос излучения
Лучистый теплообмен включен в модель посредством решения уравнения переноса излучения для серого газа и, для некоторых ограниченных случаев, с использованием широкодиапазонной модели. Уравнение решается с помощью метода, аналогичного методу конечных объемов для конвективного переноса, соответственно отсюда и название «метод конечных объемов» (FVM). При использовании приблизительно 100 дискретных углов вычисления лучистого теплообмена занимает примерно 20% общего времени загрузки центрального процессора, небольшой расход задан уровнем сложности лучистого теплообмена.
Коэффициенты поглощения сажей и дымом вычисляются с помощью узкополосной модели RADCAL. Капли жидкости могут поглощать и рассеивать тепловое излучение.
Это крайне важно при использовании распыляющих спринклеров, но имеет значение и для других спринклеров. Коэффициенты поглощения и рассеивания основаны на теории Ми.
Геометрия
FDS решает основные уравнения на прямоугольной сетке. Препятствия обязаны быть прямоугольными, чтобы удовлетворять сетке.
Граничные условия
На всех твердых поверхностях задаются тепловые граничные условия, плюс данные о горючести материала. Тепло- и массоперенос с поверхности и обратно рассчитывается с помощью эмпирических соотношений, хотя при выполнении прямого численного моделирования (DNS) можно вычислить передачу тепла и массы впрямую.
Работа FDS основана на однократном вводе текстового файла, содержащего параметры, которые организованы в группы. Входной файл обеспечивает FDS всей необходимой информацией для описания сценария.
Все вычисления FDS выполняются в домене, который состоит из сеток. Каждая сетка делится на прямоугольные ячейки, чье количество зависит от требуемого разрешения.
Построение модели
Значительная часть работы по построению модели состоит в описании геометрии и соотнесении граничных условий с объектами. Геометрия описывается в терминах прямоугольных препятствий, которые могут нагреваться, гореть, проводить тепло и т.д.;
и вентиляционных отверстий, через которые воздух или топливо могут подаваться и удаляться из домена. Граничное условие должно быть определено для каждого препятствия и вентиляционного отверстия, описывать его температурные свойства.
Огонь – это всего лишь один из видов граничных условий.
Методы проверки адекватности модели
В [74] описаны методы оценки математической и численной устойчивости детерминированных моделей пожара. Данный процесс, известный как проверка адекватности модели, обеспечивает точность численного решения основных уравнений.
К этим методам относится сопоставление с аналитическими решениями, проверка кода программы и численные тесты. Ниже приводятся описания аналитических решений, примеры и сравнения с ними.
Сопоставление с аналитическими решениями
Большинство комплексных процессов горения, в том числе пожары, являются турбулентными и зависящими от времени. Для полностью турбулентных, зависящих от времени уравнений Навье-Стокса нет точных решений в замкнутом виде.
Вычислительная гидродинамическая модель дает приближенное решение нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных при помощи их замены на дискретизированные алгебраические уравнения, которые можно решать с помощью мощного компьютера.
Несмотря на то, что общего аналитического решения для полностью турбулентных потоков не существует, некоторые субмодели описывают явления, для которых есть аналитические решения, например, одномерную теплопроводность в твердом теле. Данные аналитические решения могут использоваться для тестирования субмоделей в комплексной программе, такой как FDS. Разработчики программы FDS регулярно используют данные методы для проверки правильности кодировки модели
[75, 76]. Такие методы верификации довольно просты и являются общепринятыми и результаты проверок не всегда публикуются или включаются в документацию.
К примерам стандартных аналитических проверок относятся следующие:
• Решатель излучения проверяется при помощи сценариев, в которых простые объекты, такие как кубы или плоские пластины находятся в герметичных помещениях.
Конвективное движение полностью отключается, объекту задается фиксированная температура поверхности и коэффициент излучения равен единице (таким образом, объект становится излучателем Планка). Тепловой поток в холодные окружающие стены записывается и сравнивается с аналитическими решениями. Эти исследования помогают определять необходимое количество телесных углов, которые можно установить в качестве значений по умолчанию.
• Твердые предметы нагреваются постоянным тепловым потоком, а внутренняя и поверхностная температура в качестве функции времени сравниваются с аналитическими решениями одномерного уравнения теплообмена. Эти исследования помогают определить количество узлов для использования в модели теплообмена в твердой фазе. Аналогичные исследования проводятся при проверке моделей пиролиза для термопластичных и обугливающихся твердых тел.
• Гидродинамический решатель, ставший основой программы FDS, на ранних стадиях разработки проверялся на соответствие аналитическим решениям упрощенных потоков жидкости. Эти исследования проводились Национальным бюро стандартов
(NBS), а именно Ремом, Баумом и их коллегами [77-80]. Основной задачей данной ранней работы была проверка стабильности и последовательности основного
Национальный институт стандартов и технологий (НИСТ) ранее именовался
Национальным бюро стандартов.
• На ранних стадиях разработки программы FDS Рем и Баум приняли принципиальное решение использовать для давления прямой решатель (а не итерационный). В приближении низкого числа Маха для уравнений Навье-Стокса появляется дифференциальное эллиптическое уравнение в частных производных для давления, именуемое уравнением Пуассона. Во многих методах CFD используются итерационные методы для решения основных уравнений сохранения, чтобы избежать необходимости напрямую решать уравнение Пуассона. Причина в следующем: на решение уравнения требуется много времени при вычислении на любых других сетках, кроме прямолинейных. Учитывая, что программа FDS разработана специально для прямолинейных сеток, она может использовать быстрые прямые решатели уравнения
Пуассона, получая поле давления с одним проходом через решатель для машинной точности. В FDS используются арифметические операции с двойной точностью (8 байт), то есть относительная разность между найденным и точным решениями дискретизированного уравнения Пуассона составляет порядка 10-12. Точность численного решения всей системы уравнений зависит от взаимосвязи давления и скорости, так как часто расчеты состоят из сотни тысяч временных шагов, причем каждый временной шаг состоит из двух решений уравнения Пуассона для сохранения точности второго порядка. Без использования прямого уравнения Пуассона, накопление численных ошибок в ходе расчета могло бы привести к ложным результатам.
Действительно, попытка использовать арифметические операции с одинарной точностью (4 байта) для сбережения памяти ПК привела к ложным результатам, просто потому, что ошибки каждого временного шага в итоге накопились до недопустимой степени.
2. Программный комплекс CFAST [81, 82]
Программа CFAST (Consolidated Fire Growth and Smoke Transport Model - единая модель развития пожара и перемещения дыма), разработана Национальным институтом стандартов и технологии США в международной кооперации с научно исследовательскими организациями США, Канады и Финляндии.
Программа написана на FORTRAN 90. Первая версия CFAST была выпущена в июне 1990 года пожарным исследовательским отделом Национального института стандартов и технологии США. Современная, шестая, версия CFAST была выпущена в июле 2005. Все эти годы программа развивалась и дорабатывалась, получая новые возможности. NIST продолжает развивать CFAST и оказывать пользователям техническую и методическую поддержку.
Вклад в исследования и развитие модели внесли сотрудники Вустерского политехнического института, Калифорнийского университета в Беркли, Центра научно технических исследований Финляндии и других лабораторий и институтов.
Тип модели
На сегодняшний день CFAST является одной из лучших двухзонных моделей для расчета тепломассопереноса при пожаре.
Двухзонная модель тепломассопереноса при пожаре предполагает разделение каждого расчетного помещения на два контрольных объема – верхний (дымовой) слой и нижний слой. Дополнительными контрольными объемами в помещении с источником пожара являются дымовая струя и припотолочная струя.
Многочисленные натурные пожарные испытания подтвердили, что двухзонные модели демонстрируют довольно достоверную картину пожара – горячие дымовые газы скапливаются под потолком, образуя дымовой слой, и параметры внутри слоя отличаются незначительно по сравнению с различием параметров между верхними и нижним слоями.
Программа CFAST 6.1 реализует двухзонную модель расчета тепломассопереноса при пожаре и позволяет прогнозировать параметры продуктов горения (температуру, снижение видимости, концентрацию токсичных продуктов горения) и их распространение по зданию.
Основные зависимости
В основе математической модели CFAST лежит задача Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. В систему входят уравнения сохранения массы, энергии (первый закон термодинамики), уравнение состояния идеального газа, отношения для плотности и для внутренней энергии.
Уравнения сформулированы относительно следующих переменных: давление, объем дымового слоя, температура верхнего и нижнего слоев.
(А.1)
(А.2)
(А.3)
(А.4)
Система замыкается уравнениями для расчета источниковых членов. Расход продуктов горения от источника пожара:
(А.5)
Скорость потока газов через проем:
(А.6)
Соответствие модели российским нормативным требованиям
В основе любой модели для расчета тепломассопереноса при пожаре лежит система дифференциальных уравнений, выражающих законы сохранения массы, энергии, компонентов. Уравнения могут быть сформулированы по-разному, для различных параметров: энергии, массы, плотности, объема, давления, температуры.
Вследствие того, что параметры могут однозначно выражаться друг через друга:
(А.7)
Для описания модели необходимо лишь четыре переменных, и эти переменные могут быть выбраны различным образом. При этом суть уравнений остается неизменной.
Валидация
Модель CFAST подверглась подробным оценочным исследованиям, проводимым специалистами Национального института стандартов и технологий США (NIST) и других организаций. По результатам обработки экспериментов и прогнозов сделаны следующие выводы:
• Прогнозы высоты и температуры слоя горячих газов находятся в основном в пределах экспериментальной погрешности. Прогнозы температуры слоя горячих газов обычно слегка завышены, а высоты - слегка занижены (прогнозируемая глубина слоя чуть больше экспериментальной). Прогнозы в основном находятся в пределах 10 - 20% от экспериментальных измерений. Погрешность прогноза температуры и высоты слоя горячих газов несколько выше в помещениях, удалённых от огня, по сравнению с горящим помещением.
Рисунок А.1 – Погрешность прогноза температуры
Рисунок А.2 – Погрешность прогноза высоты слоя горячих газов
• Температуру припотолочной струи CFAST в основном прогнозирует в пределах экспериментальной погрешности. В случаях, когда температура слоя горячих газов намного ниже 70ºC, наблюдается значительное завышение прогнозируемых значений.
Рисунок А.3 – Погрешность прогноза температуры припотолочной струи
• Прогнозы по высоте пламени, выполненные в программе CFAST, согласуются с визуальными наблюдениями высоты пламени в ходе экспериментов.
• Прогнозы CFAST относительно концентрации газа и давления в помещении находятся в пределах экспериментальной погрешности.
Рисунок А.4 – Погрешность прогноза концентрации газа
• CFAST, как правило, даёт завышенный прогноз концентрации дыма. При испытаниях «с открытой дверью» (в стенде, открытом в окружающее пространство) прогнозируемые значения концентрации дыма находятся в пределах экспериментальных погрешностей, а в испытаниях «с закрытой дверью» (в изолированном стенде) – значительно превышают экспериментальные.
Рисунок А.5 – Погрешность прогноза концентрации дыма
Прогнозы CFAST согласуются с многочисленными исследованиями и экспериментальными данными, и это свидетельствует о том, что применение модели уместно для широкого спектра сценариев пожара.
Область использования
Зонная модель, реализованная в программе CFAST, предназначена для оценки динамики опасных факторов пожаров в жилых, общественных и промышленных зданиях и сооружениях. Также CFAST может использоваться для расчетного определения параметров противопожарных систем – противодымной естественной и/или механической вентиляции, пожарной сигнализации и т.п.
Для выполнения расчета рассматриваемые здания и сооружения представляются в виде системы помещений, соединенными проемами, источников пожаров, дымоприемных отверстий и устройств, систем подпора воздуха. С учетом теоретических основ зонной модели и экспериментальных оценок при валидационных натурных испытаниях, программа CFAST дает решение с достаточной инженерной точностью 10-15% при нижеприведенных параметрах рассчитываемой модели. При других параметрах исходных данных возможность применения CFAST должна быть рассмотрена дополнительно.
В рассчитываемой модели помещения должны быть простой геометрической конфигурации, в которых четко образуются слои – дымовой слой, конвективная колонка и т.п. Помещения должны представляться прямоугольными призмами с соизмеримыми размерами, или с достаточной достоверностью представляться такими помещениями. В помещениях не должно быть выступающих частей, препятствующих движению дымового слоя под потолком. В случае, если горизонтальные размеры, длина и ширина значительно отличаются, т.е когда помещение подобно коридору, то движение дымового слоя становится несимметричным. Если помещение узкое и высокое, то возникает возможность неравномерного прогрева. Когда размер конвективной воронки на некоторой высоте становится соизмерим с длиной или шириной помещения, то зависимости зонной модели становятся неприменимы.
В модели CFAST при длине помещения более 5 ширин используются экспериментальные зависимости распространения дымового слоя по коридорам. При высоте помещения более 6 размеров ширины, например для лестничных клеток и лифтов, используются экспериментальные зависимости для шахт. Ниже приведены рекомендуемые параметры для размеров помещений.
Таблица А.1 – Рекомендуемые параметры размеров помещений для выбора зависимостей расчета L – длина, W – ширина, Требуется уточнение Используется алгоритм для H - высота Зонная модель применимости модели коридора или шахты L/W < 3 3 < L/W < 5 5 < L/W L/H < 3 3 < L/H < 6 6 < L/H W/H > 0,4 0,2 < L/H < 0,4 L/H < 0,2
При расчете пожаров, мощность которых больше чем 1 МВт/м3 помещения пожара, отсутствуют экспериментальные данные о достоверности результатов расчета.
Мощность пожара
С другой стороны при расчете пожаров небольшой мощности может не формироваться дымовой слой, описываемый зонной моделью. Примером такой ситуации является дым от горящей сигареты в обычной комнате, когда мощности
«пожара» недостаточно для формирования дымового слоя во всей комнате. Считается, что если температура дымового слоя отличается от температуры помещения менее чем на 1 градус, то мощность расчетного пожара может быть недостаточной для формирования слоев зонной модели, и должна быть выполнена дополнительная оценка применимости зонной модели и рассмотрена вероятность стратификации («зависания») дымового слоя.
Проемность
Для каждого отдельного помещения соотношение площади проемов между помещениями и проемов (дымоприемных устройств) естественной вентиляции к объему помещения не должно превышать 2 м2/м3. Для больших значений зависимость движения воздуха и дыма через отверстия может не соответствовать предпосылкам зонной модели.
Подсосы и перетоки
Перетоки между помещениями при пожаре через неплотности дверных и оконных проемов, систем вентиляции являются важным фактором при моделировании пожаров, особенно для высотных зданий и зданий, где возможно влияние ветра (например, для случая дымоудаления через отверстие в стене или кровле без механического побуждения). Неучет влияния этих факторов в модели рассматриваемого пожара может значительно снизить точность полученных результатов и привести к неверной оценке ситуации.
Результаты расчета
Результатом расчета в CFAST становятся температура верхнего и нижнего слоев в каждом помещении, температуры полов, стен и потолков, концентрация дыма и продуктов горения, время активации спринклеров.
Все результаты представлены в метрической системе измерения.
Результаты расчета можно визуализировать с помощью программы Smokeview
(для это предназначен файл *.smv).
3. Программный комплекс «СИТИС: Блок»
Программа «СИТИС: Блок» предназначена для расчета динамики развития опасных факторов пожара по двухзонной модели CFAST согласно Приложению 6 методики [37].
CFAST является расчетным модулем программы «СИТИС: Блок». «СИТИС:
Блок» позволяет пользователю осуществлять ввод данных, затем преобразует данные в формат CFAST и запускает расчетный модуль. После выполнения расчетов «СИТИС:
Блок» преобразует результаты в удобный для восприятия вид, и предоставляет их пользователю.
На рисунке А.6 представлена Схема взаимодействия программы «СИТИС: Блок»
и расчетного модуля CFAST.
Рисунок А.6 – Схема взаимодействия программы «СИТИС: Блок» и расчетного модуля
CFAST
Решатель (англ. Solver) — программное обеспечение, предназначенное для решения рассматриваемой математической задачи. На вход решателю поступает описание задачи в некоторой заданной форме, а на выходе он выдает решение задачи.
Препроцессор — программа, принимающая данные на входе, и выдающая данные, предназначенные для входа решателя.
Постпроцессор — программа, принимающая данные от решателя и преобразующая их в удобный для восприятия вид.
Работа с программой разделяется на этапы:
– создание топологии, содержащей помещения, коридоры, расчетные точки, двери
– создание сценария, содержащего помещения, коридоры, расчетные точки, двери, источник пожара
– расчет времени блокирования
– создание отчета.
Управление объектами (создание, редактирование, удаление) в программе осуществляется, как правило, несколькими способами:
– посредством выбора соответствующего пункта основного меню;
– посредством выбора соответствующего пункта контекстного меню дерева объектов или сцены.
4. Программный комплекс «CИГМА ПБ» [83]
Компьютерный программный модуль «CИГМА ПБ» входит в состав программного комплекса «Енисей» и предназначен для выполнения расчетов распространения опасных факторов пожара и эвакуации из многоэтажных зданий, сооружений и строений различных классов функциональной пожарной опасности.
Программный модуль «CИГМА ПБ» состоит из следующих компонентов:
– конструктор трехмерного каркаса здания, расчетной сетки и геометрии объекта;
– конструктор сценариев эвакуации;
– модуль, реализующий расчет развития пожара;
– модуль, реализующий расчет эвакуации людей;
– модуль 3D-визуализации, временного и пространственного анализа эвакуации и распространения пожара.
Программный модуль «CИГМА ПБ» имеет следующие преимущества перед аналогами российскими и зарубежными:
– единая программная среда с единым полем информационных ресурсов и форматом данных для решения задач расчета движения людей и распространения ОФП;
– собственный конструктор объектов;
– собственные расчетные модули;
– 3D-визуализация эвакуации и распространения ОФП в трехмерной виртуальной среде объекта с возможностью изменять позицию наблюдателя.
Для выполнения расчетов распространения опасных факторов пожара и эвакуации используются вычислительные ядра отечественных программ SigmaFire © и
SigmaEva © соответственно, в которых реализованы полевая модель пожара и модель эвакуации индивидуально-поточного типа. Этот вычислительный аппарат позволяет определять текущие и желаемые условия эксплуатации как варьируемые переменные моделирования и изучать их влияние на исход эвакуации при пожаре. В текущей версии программы в качестве варьируемых переменных могут выступать: пожарная нагрузка, расположение очага пожара, динамика изменения состояния дверных проемов, количество людей в здании, распределение людей по зданию, индивидуальные характеристики людей (группа мобильности, возраст, скорость свободного движения, площадь проекции, уровень знания правил ПБ, время начала эвакуации), расположение мебели, геометрические характеристики путей эвакуации, состояние эвакуационных выходов.
Область применения программы - оценка пожарного риска.
Потенциальные области применения программы:
– анализ зданий и сооружений на предмет пожаробезопасности при проектировании и на этапе эксплуатации (включая исследование эффективности систем дымоудаления);
– обучающие тренажеры в специализированных учебных заведениях (наглядное изучение особенностей развития пожара и эвакуации в зависимости от условий сценария);
– в пожарных частях (база насчитанных наиболее опасных и вероятных сценариев используется оперативным дежурным для оценки наиболее вероятного развития пожара к моменту прибытия пожарного расчета на объект, для выдачи рекомендаций на объект о способах эвакуации людей);
– обеспечение безопасной маршрутизации потоков людей на объекте и прилегающей территории.
5. Программный комплекс ADLPV v 2.0 [84]
Программный комплекс ADLPV v 2.0 (программа для расчета времени эвакуации) предназначен:
– для расчета времени эвакуации людей из здания или сооружения при возникновении чрезвычайной ситуации (пожар, угроза теракта и т.п.) а также для нормальных условий эксплуатации здания;
– для оценки объемно-планировочных решений зданий с точки зрения беспрепятственности движения, движения без образования высоких травмоопасных плотностей ( >5 чел/м2).
Краткое описание алгоритма расчета.
Эвакуационные пути здания представляются в виде совокупности взаимосвязанных элементарных участков (около 1 м) на которых в последовательные моменты времени (0,03 с) пересчитываются параметры движения людей.
Программный комплекс позволяет решать следующие основные задачи:
– определять время эвакуации (время выхода) людей из здания;
– определять время начала и завершения движения по каждому участку здания;
– определять участки, на которых образуется высокая (недопустимая) плотность, с указанием времени образования, существования и рассасывания скопления;
– определять время начала и окончания выхода людей из тупиковых участков, время начала образования и существования максимально возможной плотности в тупиковых участках, значения максимальной плотности;
– определять оптимальные параметры эвакуационных путей здания.
На основе расчета можно выбрать экономически целесообразные планировочные решения (площадь эвакуационных путей занимает до 30% общей площади здания) и определить размеры эвакуационных путей здания для беспрепятственного движения людей.
В [84] приводятся графики интенсивности движения людей в реально наблюдаемом потоке при эвакуации и полученный при моделировании в ADLPV с теми же исходными данными (рисунок А.7).
Рисунок А.7 – Сопоставления результатов наблюдений (сплошная линия) и моделирования с помощью АDLPV (прерывистая линия). Движение людского потока по эвакуационным путям московского метрополитена.
Приведенные графики позволяют наглядно оценить высокую степень соответствия моделируемого и реального количества людей, приходящих в сечение в пути в последовательные моменты времени: наблюдаемые значения лежат в границах доверительных интервалов моделирования, а сложная динамика распределения – практически идентична.
Сравнение возможностей математического описания расчетных случаев движения людских потоков с помощью различных алгоритмов приведено в таблице А.2.
Таблица А.2 – Сравнение возможностей математического описания расчетных случаев движения людских потоков с помощью различных алгоритмов
Расчетные случаи движения Графоаналитическ Формулы ГОСТ Модель людского потока ий метод расчета 12.1.004 ADLPV
Пересечение границы смежного участка
+ + + пути
Переформирование + - +
Растекание + - +
Слияние + + +
Неодновременность слияния + - +
Расчленение + + +
Образование и рассасывание скоплений * * +
Разуплотнение + - +
Учет неоднородности людского потока
- - +
(в т.ч. инвалидов)
Условные обозначения: “+” описывается с требуемой степенью точности; “-“ не учитывается, “*”- описывается неточно по сравнению с процессом, происходящим в реальности.
Сравнительный анализ, результаты которого приведены в таблице позволяет заключить, что с помощью формул [34] представляется возможным рассчитать лишь самые простые случаи движения людских потоков. Такие определяющие положения расчета, как возможность учета момента времени слияния людских потоков, образования и рассасывания скоплений в рамках алгоритма либо не учитывается вовсе, либо учитываются с низкой точностью, что ведет к недооценке пожарной опасности.
Указанных недостатков лишен графоаналитический метод, однако, математический аппарат метода, разработанного более 50 лет назад, не позволяет точно описать образование и рассасывание скоплений из-за формализации условия возникновения скопления и не позволяет учесть неоднородность состава эвакуирующихся. С высокой степенью точности расчетные случаи движения людского потока могут быть рассчитаны только с помощью современных программных комплексов.
6. Система EGRESS
Система EGRESS была разработана компанией АЕА Technology и предназначена для моделирования процесса эвакуации людей на различных объектах, в том числе и на морских нефтегазодобывающих платформах [71]. Указанная методика с различными дополнениями используется с 1991 г.
Система EGRESS представляет собой комплекс средств имитационного моделирования сценариев эвакуации людей и используется для изучения маршрутов эвакуации в различных условиях.
При моделировании эвакуации в системе EGRESS этаж объекта отображается в виде ячеек, равных минимальному пространству, которое может занимать один человек.
В процессе моделирования люди перемещаются из ячейки в ячейку по шестиугольной сетке по принципу «броска кости». Размер ячейки по умолчанию определяется, исходя из предположения, что на одном квадратном метре может разместиться 5 человек.
Ячейки в системе EGRESS могут являться свободной площадью пола, стеной или перегородкой, ячейкой с человеком внутри или областью с другими заданными параметрами.
Алгоритм определения маршрута в системе EGRESS рассчитывает кратчайшее расстояние от любой ячейки до области с параметром «точка притяжения». При моделировании сценариев поведения при эвакуации, человек в каждой ячейки может выбрать, к какой из целевых ячеек двигаться.
При моделировании движения людей рассматриваются 4 сценария:
- люди могут двигаться ближе к выходу;
- люди могут двигаться дальше от выхода;
- люди могут двигаться к ячейке, расположенной на одинаковом расстоянии от выхода;
- люди могут оставаться неподвижными.
Скорость движения человека в системе EGRESS и вероятностные отклонения определяются, исходя из плотности заполнения людьми исследуемой площади. При этом моделируется взаимодействие людей при движении путем изменения предполагаемого маршрута движения для отдельного человека, блокированного другими людьми, занявшими свободные ячейки.
Следует отметить, что система EGRESS не включает в себя модели распространения опасных факторов пожара.
Исходя из документа [71] проверка достоверности результатов, полученных с использованием системы EGRESS, проводилась путем сравнения расчетного времени эвакуации с фактическим временем учебной эвакуации на ряде объектов. В частности достоверность проверялась по результатам:
- серии тренировок по эвакуации из пассажирского самолета;
- учебной эвакуации пассажиров двухуровнего автобуса;
- 2-х экспериментов по эвакуации зрителей из театра (в первом случае участвовало 424, а во втором 500 человек).
По результатам проверки достоверности выявлено, что расчетное время эвакуации отличается от фактического в диапазоне ± 20-30 %, за исключением сценариев со специфическими условиями эвакуации.
Приведенные в методике EGRESS подходы к моделированию эвакуации методами имитационного моделирования существенным образом отличаются от подходов, регламентированных [34].
Однако следует отметить, что используемые в методике EGRESS подходы в целом представляются более прогрессивными, чем подходы, используемые в России. При этом некоторые предположения в методике EGRESS возможно более консервативны (т.е.
дают более высокий запас надежности), чем в [34]. Например, площадь, занимая одним человеком в методике EGRESS больше, чем в [34]; в методике EGRESS учитывается возможность дополнительного снижения скорости движения людей по наружным лестницам и т.д.
Приложение Б
(обязательное)
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ
Ключевые слова
Похожие публикации
Диссертация · 2016Драгин В. А., Нормов Д. А. Порядок определения величин пожарного риска для объектов производства
Монография · 2015Приказ МЧС России от 26.06.2024 № 533
Нормативный документ · 2024Отчёт о НИР «Пособие по расчёту риска № 404 (2016 г)»
Отчёт о НИР · 2016Проект «Пособие по определению расчётных величин пожарного риска для производственных объектов» (первая редакция)
Пособие (проект) · 2010