Научная статья на тему 'Метод оценки эффективности системы пожарной безопасности промышленного предприятия'

Метод оценки эффективности системы пожарной безопасности промышленного предприятия Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
1032
127
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Буцынская Т. А., Землянухин М. В.

Рассмотрен метод оценки экономической эффективности применения системы пожарной безопасности на промышленном предприятии, учитывающий характеристики развития пожара, его обнаружения и тушения. На численном примере для различных объектов показано влияние на эффективность времени обнаружения пожара средствами сигнализации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Буцынская Т. А., Землянухин М. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Метод оценки эффективности системы пожарной безопасности промышленного предприятия»

Канд. техн. наук, доцент Академии ГПС МЧС РФ

Т. А. Буцынская

Инженер, научный сотрудник Академии ГПС МЧС России

М. В. Землянухин

УДК 614.842.435

МЕТОД ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ

ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Рассмотрен метод оценки экономической эффективности применения системы пожарной безопасности на промышленном предприятии, учитывающий характеристики развития пожара, его обнаружения и тушения. На численном примере для различных объектов показано влияние на эффективность времени обнаружения пожара средствами сигнализации.

Основная цель, преследуя которую создаются системы пожарной безопасности (СПБ), состоит в исключении или уменьшении ущерба от пожара и обеспечении тем самым материального выигрыша.

Ущерб от пожара складывается из материальных и моральных потерь, а также ущерба жизни и здоровью людей. Материальный ущерб легко поддается количественной оценке и выражается в денежной форме. Людские потери при современных нормах общественного поведения и менталитете также имеют денежный эквивалент, выражаемый системой компенсаций пострадавшим или их семьям. Моральные потери при пожарах пока не имеют строго фиксированного денежного эквивалента и состоят в основном в падении рейтинга предприятия, которое не может обеспечить пожарную безопасность и, следовательно, стабильность поставок продукции. При этом ссылки на пункты контракта, предусматривающие форс-мажор и страхование, не имеют решающего значения, поскольку их реализация все равно связана с дополнительными затратами, увеличением стоимости продукции и, как следствие, с уменьшением конкурентоспособности продукции.

Таким образом, для оценки эффективности применения системы пожарной безопасности может быть использована функция предотвращенного материального ущерба Уп с учетом затрат на достижение требуемого уровня функционирования указанной системы:

У = ¥м - У (1)

где У — нанесенный пожаром материальный ущерб;

Yм — максимально возможный нанесенный пожаром ущерб.

Определение величины ожидаемого ущерба может быть проведено на базе укрупненной модели функционирования предприятия, охватывающей основные характеристики его деятельности — баланс, маркетинг, структуру производства и технологию. Математическая интерпретация модели представляет последовательность аналитических и логических операторов и баз данных, необходимых для выполнения процедур. Концептуальная сторона модели выглядит следующим образом.

Предприятие располагает основными фондами объемом Жаф с приведенным сроком службы Таф и выпускает продукцию с годовым приведенным объемом Я в валовом исчислении. Приведенные затраты на формирование системы пожарной безопасности составляют ZСПБ.

Приостановка на время Тв или прекращение поставок продукции приводит к прямым потерям в объеме ЯТе или Я0 соответственно, где под Я0 понимается объем штрафных санкций, предусмотренных контрактом. Выпуск продукции Я осуществляется на N производственных участках (помещениях), выход из строя каждого из которых приводит к потере части общей продукции предприятия. Суммирование в общем случае должно производиться с использованием функционально-структурной схемы предприятия (его технологической конфигурации). Предположим, что для каждого варианта начала и завершения пожара потери продукции на каждом участке известны и аддитивны. Для производственного объекта существует и считается известной априорная вероятность пожара Рп, отнесенная к расчетному периоду анализа — одному году.

Таким образом, суммарные материальные потери (ущерб) в случае их аддитивности могут быть определены с помощью выражения:

у = Р«к„

N

Е (^оф

1

Е {(кте)А + (1 - А)} + 1 1 (2)

-СПБ

= К«УМ>

где К« — коэффициент поражения;

А — вероятность стратегии предприятия, предусматривающей восстановление производства в прежнем виде.

Последствия пожара в помещении характеризуются величиной коэффициента поражения К«, отражающего долю от максимально возможного нанесенного пожаром ущерба УМ. Очевидно, что максимально возможный ущерб, соответствующий полному выгоранию объекта, достигается при значении К« = 1.

Следовательно, выражение (1) можно записать в виде:

У« = У (1- К«). (3)

Параметр К« есть функция параметров сформированной СПБ, а также параметров пожара. При одинаковых объективных условиях пожара (вероятность, скорость горения и др.) величина коэффициента поражения зависит от объема и качества задействованных средств пожарной безопасности, имеющих соответствующую величину приведенных годовых затрат ССПБ. Следовательно, эффективность Е применения этих средств можно оценить соотношением:

Е =

С

(1 - K«).

(4)

СПБ

Величина эффективности Е показывает, сколько рублей в форме предотвращенного ущерба экономится на один рубль, затраченный на создание и использование СПБ.

В каждом из производственных помещений объем установленных технических средств пожарной автоматики зависит как от категории объекта (обязательная часть), так и от дополнительных требований, связанных с допустимой величиной ущерба.

Поскольку в производственных помещениях, как правило, рационально используется вся его площадь, а распространение пожара в рамках одного производственного помещения не встречает препятствий, то можно считать, что ущерб У пропорционален площади поражения (выгорания). Модель скорости распространения границ зоны горения может быть различной в зависимости от размеров, свойств и геометрии расположения горючей

нагрузки — от медленного тления до практически мгновенного взрыва. Именно скорость распространения пожара является тем физическим фактором, который в числе прочих определяет требуемое время срабатывания системы обнаружения и извещения о пожаре.

Действительно, если коэффициент поражения К« пропорционален площади выгорания, то

К« = Б/Бо, (5)

где Б — площадь выгорания, м2;

— общая площадь помещения, м2. Обозначая через t1 продолжительность этапа обнаружения и извещения о пожаре, ^ — запуска системы пожаротушения, t3 — тушения пожара и принимая за начало отсчета времени начало горения, можно записать для каждого помещения следующие соотношения:

Б = Угор (к + t2) + Утуш tз; К п = Т^[Угор(11 + 12) + У™л t

туш 3 -Ъ

(6)

(7)

где Угор, Утуш — скорость горения и тушения соответственно, м2/с.

Из выражения (7) видно, что К« является функцией нескольких параметров, в число которых входит

К« = Г(Бо, Ь, ^ Угор ? Утуш)

(8)

Таким образом, характеристика обнаружения пожарного извещателя может быть связана с эффективностью СПБ. Следовательно, с помощью полученных на основе системного подхода выражений можно осуществить выбор параметров СПБ и, в частности оценить вклад использования извеща-телей в общую эффективность функционирования системы в качестве основных элементов, определяющих t1.

Для оценки степени влияния отдельных параметров СПБ на общий показатель ее эффективности воспользуемся численным примером. Рассмотрим предприятие, состоящее из трех производственных помещений, отличающихся друг от друга производственными параметрами, степенью пожарной опасности, а также показателям СПБ. Соответствующие исходные данные приведены в табл. 1.

При полном отсутствии СПБ ожидаемый ущерб от пожаров определяется стоимостью потерянного оборудования, восстановительных работ и потерянной продукции с учетом объема штрафных санкций за задержку поставок, предусмотренных контрактом. Соответствующие данные представлены в табл. 2.

о

Таблица 1

Параметр Номер производственного помещения Всего по пред-

1 2 3 приятию

Приведенная стоимость основных фондов с учетом затрат на СПБ, Кф + ^сш* руб. 1,0108 2,0-108 3,0-108 6,0-108

Доля продукции на каждом участке в общем объеме 0,3 0,3 0,4 1,0

Априорная вероятность пожара Рп 0,10 0,15 0,30 -

Годовая стоимость продукции Я, руб. - - - 3,0-108

Время восстановления Тв, лет 0,02 0,03 0,05 -

Таблица 3

Время срабатывания Время обнаружения пожара, мин

средств пожаротушения, мин 0,5 1,0 2,0 4,0

0,5 0,55 0,83 1,0 1,0

1,0 0,83 1,0 1,0 1,0

2,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Таблица 4

Время срабатывания Время обнаружения пожара, мин

средств пожаротушения, мин 0,5 1,0 2,0 4,0

1 0,015 0,020 0,030 0,050

8 0,085 0,090 0,100 0,120

32 0,325 0,330 0,340 0,360

Таблица 2

Максимальные ожидаемые потери, руб. Номер производственного помещения Всего по предприятию

1 2 3

При восстановлении предприятия 1,02-107 3,045-107 9,195-107 13,650-107

При ликви- 5,5-107 7,5-107 15,0-107 28,0-107

дации про-

изводства

Приведенные данные характеризуют предельно возможный финансовый эффект от применения СПБ, соответствующей уровню, который полностью исключает потери от пожаров.

Для определения коэффициента поражения используется ранее полученная формула (7), преобразованная к виду, учитывающему увеличение времени начала тушения из-за расширения периметра горения в помещении большой площади, а также предполагающая, что составляющая, связанная с тушением пожара, мала и ею можно пренебречь:

Кп = — Ггор (г! + 1).

^ о

(9)

В расчетах время развертывания средств пожаротушения на единицу длины периметра очага го*

рения г2, зависящее в основном от количества и мощности привлекаемых средств, принимается в пределах 0,1—10 мин/м.

Формула (9) показывает влияние на Кп параметров производственного помещения и СПБ. Так, для малоразмерных быстрогорящих объектов типа спецкамер для хранения небольших объемов ЛВЖ

и т.п. ни время обнаружения пожара, ни время срабатывания СПБ не имеют решающего значения для снижения Кп. Соответствующие расчетные значения коэффициента поражения для малоразмерных объектов (£0 = 0,3 м2; ¥гор =10 м2/мин) приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что даже при использовании наиболее совершенных и, следовательно, дорогих СПБ невозможно кардинально уменьшить коэффициент поражения. Это в свою очередь означает, что для малоразмерных быстрогорящих объектов основные усилия должны быть направлены на быстрое отключение пораженного объекта от остальных технологических элементов производственного подразделения и незамедлительное введение в работу резервных элементов. Что же касается времени обнаружения пожара и срабатывания средств пожаротушения, то их выбор следует ориентировать только на исключение возможности распространения пожара на другие технологические элементы.

Рассматриваемое в рамках численного примера производственное помещение № 1 (£0 = 1000 м2; ¥гор =10 м2/мин) относится к категории объектов средней площади, на которой размещено ограниченное число извещателей, так что время обнаружения пожара составляет 0,5-4,0 мин. Расчетные значения Кп для этого помещения приведены в табл. 4.

Из табл. 4 видно, что в условиях данного помещения при использовании быстроразвертываемых средств пожаротушения время обнаружения пожара оказывает заметное влияние на коэффициент поражения, при применении средств пожаротушения с малым временем развертывания его влияние уменьшается. При увеличении скорости горения до

Таблица 5

Время срабатывания Время обнаружения пожара, мин

средств пожаро- 0,5 1,0 2,0 4,0

тушения, мин

1 0,075 0,105 0,150 0,250

8 0,410 0,450 0,500 0,600

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16 0,810 0,850 0,900 1,000

50 м2/мин влияние времени обнаружения пожара возрастает, что видно по данным табл. 5.

Используя приведенные ранее для помещения № 1 расчетные данные по величине ожидаемого ущерба, коэффициентам поражения и оценочные данные табл. 1 по приведенным затратам на установку и эксплуатацию СПБ, можно подсчитать ожидаемую эффективность Е. Результаты расчета К« для помещения с площадью 1000 м2 и скоростью горения 50 м2/мин представлены на рис. 1.

Из рисунке видно, что выбор параметров СПБ существенно влияет на эффективность ее практического применения — в ряде случаев излишне быстродействующие и дорогие системы пожаротушения

50

0 5 10 15

Время срабатывания средств пожаротушения, с

Рис. 1. Зависимость экономической эффективности Е от параметров СПБ; цифры на кривых — время обнаружения пожара, мин

при медленном обнаружении пожара обеспечивают не лучшие экономические показатели.

Таким образом, использование разработанного метода позволяет выбрать оптимальную по критерию экономической эффективности систему пожарной безопасности и, в частности, требуемые параметры быстродействия пожарной сигнализации.

Поступила в редакцию 08.07.06.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.