ОЦЕНКА ДОСТАТОЧНОСТИ СИЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 614.849

DOI 10.25257/FE.2018.4.6-12

ИЩЕНКО Андрей Дмитриевич Кандидат технических наук, Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: adinko@mail.ru

АЛЕШКОВ Михаил Владимирович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

РОЕНКО Владимир Васильевич

Кандидат технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: piroemail@bk.ru

КОЛБАСИН Андрей Александрович Кандидат технических наук Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: a.kolbasin@academygps.ru

СОКОВНИН Артем Игоревич

Кандидат технических наук

Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

E-mail: sokovninartem88@yandex.ru

ОЦЕНКА ДОСТАТОЧНОСТИ СИЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ

Рассмотрен расчёт возможностей сил и средств пожарной охраны, привлекаемых к тушению возможного пожара на объекте энергетики. Показано, что в отличие от стандартного метода расчёта, подразумевающего совмещение площади пожара, площади тушения, требуемого и фактического расхода огнетушащего вещества на момент локализации пожара, учитывается скорость тушения пожара. Осуществлена оценка взаимовлияния динамики площади пожара и скорости тушения с учётом параметра пожара, на который возможно воздействие огнетушащих веществ. Для облегчения и ускорения расчётов разработана соответствующая компьютерная программа, приведена графическая интерпретация изменения площади пожара.

Ключевые слова: пожар, объект энергетики, площадь пожара, скорость тушения пожара, расчёт сил и средств, действия пожарных.

Оценка достаточности сил и средств (СиС) пожарной охраны для своевременного и непрерывного тушения пожара объекта энергетики (ОЭ) основывается на сопоставлении привлечения и задействования имеющихся СиС с развитием возможного пожара.

Определение динамики пожара при подаче огнетушащих веществ производится с учётом значений скорости тушения пожара на рассматриваемых объектах, которые получены из статистических данных.

СиС пожарной охраны привлекаются, исходя из своевременности их сосредоточения, для выполнения цели выезда дежурного караула на пожар в соответствии с СП 11.13130.2009 «Места дислокации подразделений пожарной охраны» [1]. Модели развития возможных пожаров принимаются из вариантов, предусмотренных в плане пожаротушения. Для ОЭ, на которые не разрабатываются планы пожаротушения, производится моделирование статистически наиболее вероятного пожара при помощи общепринятой расчётной схемы свободного развития пожара и его тушения в соответствии с СП 232.1311500.2015 «Пожарная охрана предприятий. Общие требования» [2].

Расчётные методики, составляющие метод, усовершенствованы и расширены по сравнению со ставшей классической расчётной схемой пожарной тактики [3-6].

Взамен принципа двукратного уменьшения скорости распространения горения после введения первого ствола на тушение вне зависимости от пло-

щади пожара вводится расчёт снижения скорости распространения пожара при введении каждого ствола. При расчёте динамики распространения пожара надо из скорости роста площади пожара вычесть скорость тушения каждым стволом. Скорость тушения определяется для помещения пожара или вида объекта пожара выборкой и последующей обработкой соответствующих статистических данных.

В методике расчёта динамики площади пожара учитываются вынужденные перерывы в подаче огне-тушащих веществ (ОТВ), связанные с недостатком ОТВ либо сменой звеньев газодымозащитной службы (ГДЗС) для восстановления ресурса средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).

В дополнение к классическому тактическому расчёту, ставящему своей целью определение временнь1х параметров локализации пожара, производится расчёт времени тушения до момента ликвидации открытого горения и его верификация со статистическими данными. Это позволяет рассчитать время задействования СиС на пожаре и определить на этапе предварительного планирования необходимость привлечения дополнительных СиС.

Наряду с расчётом подачи ОТВ ручными водяными и пенными стволами поверхностным способом методика рассчитывает применение объёмного способа пожаротушения различными ОТВ от мобильных средств пожаротушения (воздушно-механическая пена, газовые составы, температурно-активированная вода).

6

© Ищенко А. Д., Алешков М. В., Роенко В. В., Колбасин А. А., Соковнин А. И., 2018

Введение в методику расчёта скорости тушения пожара позволило осуществить построение расчётной схемы полного цикла тушения пожара с момента подачи первого ствола до ликвидации открытого горения с учётом перерывов в подаче ОТВ, вызванных недостатком противопожарного водоснабжения либо сменой звеньев ГДЗС для восстановления ресурса СИЗОД.

Визуализация методики выполнена в виде графика динамики площади пожара, совмещённого с расходом ОТВ во времени.

Методика имеет определённые допущения:

1) скорость тушения для всех видов стволов (ручных и лафетных) принимается одинаковой, основываясь на соображении, что большая площадь тушения лафетным стволом, по сравнению с ручным, нивелируется с пропорционально большими затратами времени на смену позиции;

2) показатель площадной скорости тушения одним стволом рассчитывается как отношение площади пожара к разнице во времени от подачи ОТВ до ликвидации открытого горения и числу задействованных стволов. При этом в показателе априори учитываются все стволы - и на тушение, и на защиту. Стволы на защиту подаются в случаях, когда не представляется возможным осуществить тушение по площади пожара и образуются участки вокруг зоны пожара, ограниченные строительными конструкциями, которые и охлаждаются при пожаре при помощи стволов, вводимых на защиту [7].

Это рассуждение позволяет использовать показатель площадной скорости тушения одним стволом без разделения на стволы для тушения и защиты. Таким образом, расчёт уменьшения площади пожара при введении стволов на аналогичных объектах может быть осуществлен в целом по площади пожара. В модели развития и тушения пожара предусмотрен показатель скорости тушения, являющийся воплощением воздействия подаваемого ОТВ как средства, препятствующего распространению пламени, приводя к замедлению распространения пожара.

Классический расчёт тушения пожара [3-6] моделирует процесс развития и тушения пожара, но оперирует данными, которые затруднительно получить из статистики. Поэтому из базы статистических данных о пожарах в Российской Федерации за 20112016 гг. была осуществлена выборка и последующий расчёт показателя скорости тушения пожара ОЭ.

Расчёт площадной скорости тушения пожара

У5Г, м2/ч, производится по формуле у

'ЯГ гр

где 5п - площадь пожара, м2; Т - время открытого горения, ч; Мств - общее количество приборов подачи ОТВ (стволов), шт.

Выборки и расчёты были произведены для основных помещений ОЭ, пожары в которых могут привести к остановке технологического процесса выработки энергии, с последующей математической обработкой, результаты которой приведены на рисунках 1—3.

120

■ 100

80

60

40

20

100

2011

2012

2013

2014 Год

2015

2016 Среднее значение

Рисунок 1. Скорость тушения одним стволом в зданиях энергопроизводящих объектов в 2011-2016 гг.

2011 2012

2013

2014 Год

2015

2016 Среднее значение

Рисунок 2. Скорость тушения одним стволом в зданиях энерготранспортирующих объектов в 2011-2016 гг.

1 2

Вид объекта энергетики

Среднее значение

где 5п - площадь пожара, м2; Т - время открытого горения для данного пожара, ч.

Расчёт площадной скорости тушения пожара одним стволом Ут , м2/ч, производится по формуле

Т N

Рисунок 3. Средняя скорость тушения пожара одним стволом на объектах энергетики в 2011-2016 гг.: вид здания (помещения) ОЭ [8]: 1 - энергоблок тепловой или гидравлической электростанции; 2 - дизельная электростанция; 3 - котельная; 4 - электротрансформаторная подстанция, трансформатор, электродизельная установка; 5 - кабельный тоннель, галерея; 6 - энергопроизводящий объект; 7 - энерготранспортирующий объект

0

Более высокая скорость тушения пожаров в зданиях энергоблока тепловой или гидравлической электростанции объясняется быстрым прибытием объектовых подразделений пожарной охраны.

Результаты расчётов скоростей тушения пожаров по видам и помещениям ОЭ показывают их реалистичность, что позволяет применить полученные значения для моделирования процесса тушения пожара ОЭ с помощью предлагаемой методики, учитывая особенности тушения каждого вида помещений.

Расчёт площади пожара АЗп, м2, с учётом характера изменения производится в соответствии с моделью развития пожара для соответствующей формы развития пожара до момента введения на тушение пожара средств подачи ОТВ (стволов) по формуле

Дв^ледг,

где т - число направлений распространения пожара; ^ -фронт пожара, м; У1 - линейная скорость распространения горения, м/мин; Т - время работы стволов, мин.

При введении на тушение пожара средств подачи ОТВ площадь тушения пожара ЛЗ , м2, рассчитывается по формуле

Когда Л5п сравняется с Л5т, наступит локализация (горизонтальный участок на графике изменения площади пожара).

Площадь пожара определяется разностью произведения числа направлений распространения пожара, фронта пожара и линейной скорости распространения горения и произведения площадной скорости тушения пожара одним стволом на число стволов за время их работы:

/ 1. Графическая схема планировки помещений с геометрическими параметрами / 2. Указание места возникновения пожара

3. Линейная скорость распространения пожара 4. Время обнаружения пожара, время сообщения в ПО 5. Таблица сосредоточения СиС с указанием количества пожарных и газодымозащитников б.Таблица ввода стволов с указанием времени подачи ствола и условия работы стволов, а также указывается количество звеньев, отправленных на спасательную операцию

7. Время выхода звена на позицию

8. Время выхода звена из зоны НДС

9. Время защитного действия СИЗОД

10. Время восстановления ОТВ звеном (работа ствола) 11. Время восстановления звена ГДЗС

12. Количество резервных баллонов (скорость подвоза)

13. Производительность заправки баллонов на пожаре

14. Смена звеньев ГДЗС на месте работы или на свежем воздухе

15. Характер развития пожара (ТГМ, розлив, зеркало) /

Расчёт требуемого количества л/с с учётом резерва, согласно заявленной схеме развития пожара в плане тушения

Да

Расчёт площади пожара и формы пожара до момента ввода первого ствола

Сравнение количества л/с, привлекаемого и необходимого для осуществления схемы тушения пожара плане тушения

Не хватает л/с, необходимо увеличить привлекаемые СиС или уменьшить количество выполняемых операций по тушению пожара

Вывод на графическую часть распространение пожара до ввода первого ствола

1. График изменения площади пожара в зависимости от времени 2. Время ввода стволов и вывода стволов с указанием причины 3. Удельный расход 4. Интенсивность

Расчёт формы и площади пожара

Расчёт стволов, работающих в Гп расчёт суммарной скорости тушения

Нет

Рисунок 4. Базовый алгоритм программы расчёта достаточности сил и средств пожарной охраны для тушения пожара объекта энергетики

или

5п= Г ХКлЬ^л

О V о

<17'

На основе данной расчётной модели создана соответствующая программа, базовый алгоритм которой приведён на рисунке 4.

По данному алгоритму методом полиинтервального анализа [9] были рассчитаны вероятные сценарии (оптимистичный и пессимистичный) тушения пожаров различных ОЭ с учётом возможностей гарнизонов. Результаты расчётов характерных вариантов пожаров в зависимости от размещения ОЭ относительно пожар-но-спасательных гарнизонов приведены на рисунках 5-7.

Как следует из рисунков 5—7, тушение пожаров в коллекторах крупных ОЭ возможно имеющимися силами местных пожарно-спасательных гарнизонов как при пессимистичных, так и оптимистичных сценариях развития и тушения.

Сложнее организовать привлечение достаточного количества СиС для тушения пожара машзала крупного ОЭ.

На рисунке 8 показано, что для тушения пожара в машзале ТЭЦ, расположенной в крупном пожарно-спасательном гарнизоне (центре субъекта Российской Федерации), возможно обеспечить своевременное привлечение достаточного количества СиС.

Ситуация может сложиться иначе при возможном пожаре машзала большого ОЭ, расположенного на удалении от крупного гарнизона, например, АЭС и ГЭС, которые, как правило, находятся вдалеке от населённых пунктов и промышленных центров.

Как следует из расчётов, тушение пожара в машзале силами объектовых подразделений пожарной охраны и пожарной охраны городов-спутников возможно при стечении оптимистичных вариантов развития и тушения пожара. При сочетании пессимистичных сценариев тушение имеющимися силами может привести к потере помещения, не говоря уже о сохранении работоспособности ОЭ (рис. 9, 10).

Для того чтобы обеспечить достаточность СиС пожарной охраны удалённых ОЭ, в первую очередь необходимо увеличить численность объектового подразделения пожарной охраны.

Разработанная программа позволяет вывести достаточное количество дополнительных сил, например, при пессимистичных сценариях развития и тушения пожаров АЭС и ГЭС (рис. 11-13).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Время, мин

Рисунок 5. Прогноз развития пожара и возможности его тушения в коллекторе АЭС имеющимися силами местного пожарно-спасательного гарнизона

I 2 3 4 5 6 7 8 910 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Время, мин

Рисунок 6. Прогноз развития пожара и возможности > тушения в коллекторе ГЭС имеющимися силами местного пожарно-спасательного гарнизона

Время, мин

Рисунок 7. Прогноз развития пожара и возможности его тушения в коллекторе ТЭЦ имеющимися силами пожарно-спасательного гарнизона центра субъекта Российской Федерации

Условные обозначения к рисункам 5-7: - площадь пожара без тушения (пессимистичный сценарий); •••< - площадь пожара без тушения (оптимистичный сценарий); I- интервал возможной площади пожара при тушении (нижняя граница - оптимистичный сценарий; верхняя граница - пессимистичный сценарий)

800 г

7002 600-(С

й- 500-

го *

° 400л ч;

го

3 300-

о ^

2001000

4 7 10 16 22 28 34 40 46 52 58 64 70 76 82 88 Время, мин

Рисунок 8. Прогноз развития пожара и его тушения в машзале ТЭЦ, расположенной в крупном

пожарно-спасательном гарнизоне (центре субъекта Российской Федерации)

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Время, мин

Рисунок 9. Прогноз развития пожара и его тушения в машзале АЭС при тушении имеющимися силами местного пожарно-спасательного гарнизона

1200

1000

800

5 600

400

200

0

800 700

2

и" 600

о.

го

* 500

о

с

400

ГО

о 300 а

200 100 0

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Время, мин

400 р 3505 300-с и

5250-

9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 Время, мин

Рисунок 10. Прогноз развития пожара и его тушения в машзале ГЭС при тушении имеющимися силами местного пожарно-спасательного гарнизона

Рисунок 11. Прогноз развития пожара в машзале АЭС (в случае пессимистичного сценария) при увеличении сил местного пожарно-спасательного гарнизона на 5 отделений

^.200

о150

100

1

15

400 350-

3 150-

о

■= 100-

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 Время, мин

Рисунок 12. Прогноз развития пожара в машзале ГЭС (в случае пессимистичного сценария) при увеличении сил местного пожарно-спасательного гарнизона на 4 отделения

400 350-= 300-

(С

&250-

X

о

■= 200л

||150-

о

•= 10050 0

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 Время, мин

Рисунок 13. Прогноз развития пожара в машзале ГЭС (в случае пессимистичного сценария) при увеличении сил местного пожарно-спасательного гарнизона на 3 отделения

300

250

200

Условные обозначения к рисункам 8-13: - площадь пожара без тушения (пессимистичный сценарий); •** - площадь пожара без тушения (оптимистичный сценарий); ЦЦ1- интервал возможной площади пожара при тушении (нижняя граница - оптимистичный сценарий; верхняя граница - пессимистичный сценарий)

В предлагаемых примерах приведён наиболее привычный и опробованный вариант повышения возможностей тушения пожара - увеличение числа оперативных подразделений пожарной охраны. Данный способ в известной мере затратен на фоне минимальной частоты пожаров на охраняемых объектах. В связи с этим авторами проводится работа по изысканию и разработке менее затратных мер достижения целей тушения пожаров ОЭ, результаты которых будут опубликованы.

В заключение отметим, что сущностью методики является расчёт хода тушения пожара ОЭ имеющимися силами и средствами пожарно-спасательного гарнизона на основе принятой модели и с использованием статистических закономерностей. Если результат расчёта

не удовлетворяет цели сохранения работоспособности объекта энергетики, в расчётную схему включаются дополнительные СиС, позволяющие оптимизировать (ускорить) процесс тушения. Производится повторный расчёт, определяется результат. В зависимости от результата производится добавление либо замена ресурсов - и расчётный цикл повторяется.

Добавление ресурсов может заключаться в дополнительном привлечении сил с учётом времени их сосредоточения, а замена - в применении технических средств и методов, оптимизирующих тушение пожара. Предполагается, что такое сочетание позволит на основе расчёта хода тушения пожара ОЭ вывести оптимальный вариант его организации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шувалов М. Г. Основы пожарного дела. Учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1983. 399 с.

2. Повзик Я. С. Пожарная тактика. Учебник. М.: ЗАО Спецтехника, 1999. 411 с.

3. Верзилин М. М, Повзик Я. С. Пожарная тактика. Учебник. М.: НПО Спецтехника, 2007. 442 с.

4. Теребнёв В. В., Подгрушный А. В. Пожарная тактика. Основы тушения пожара. Учебник / под общ. ред. М. М. Верзилина. М.: ГОЧС, 2009. 508 с.

5. Ищенко А. Д., Клюй В. В., Полынько С. В., Таранцев А. А. О построении уточнённого совмещённого графика для расчёта сил и средств для тушения пожара // Пожаровзрывобезопасность. 2018. Т. 27, № 2-3. С. 82-92. 001:10.18322/РУБ.2018.27.02-03.82-92

6. Левин В. И. Полиинтервалы, их исчисление и применение // Системы управления, связи и безопасности. 2016. № 3. С. 239-246.

Материал поступил в редакцию 29 июля 2018 года.

Andrei ISHCHENKO

Doctor of Philosophy in Engineering Sciences

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail: adinko@mail.ru

Mikhail ALESHKOV

Grand Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

Vladimir ROENKO

Doctor of Philosophy in Engineering Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: piroemail@bk.ru

Andrei KOLBASIN

Doctor of Philosophy in Engineering Sciences

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail: a.kolbasin@academygps.ru

Artem SOKOVNIN

Doctor of Philosophy in Engineering Sciences

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail: sokovninartem88@yandex.ru

ASSESSING MEANS AND FORCES SUFFICIENCY FOR FIRE EXTINGUISHMENT AT POWER ENGINEERING FACILITIES

ABSTRACT

Purpose. Fire extinguishment at power engineering facilities has an important feature-power generation termination can lead to an emergency of a larger scale. Statistical and calculated substantiation of the required number of fire service means and forces for on-time and ongoing fire extinguishment at power engineering facilities is provided in this article.

Methods. Calculated research of fire extinguishment procedure by available fire-rescue garrisons in comparison with the most specific fire development scenarios at power engineering facilities has been carried out on the basis of fire extinguishment statistics.

Findings. The assessment technique of fire service means and forces sufficiency for on-time and ongoing fire extinguishment at power engineering facilities based on the employment and engagement of available means and forces in comparison with possible fire development has been worked out.

Research application field. The obtained results will allow forecasting fire service means and forces concentration depending on the goal of fire-fighting coming from the necessity to keep working capacity of power engineering facilities.

Conclusions. The technique to assess fire-service means and forces for on-time and ongoing fire extinguishment at power engineering facilities makes it possible to take into account the peculiarities of fire-service means and forces concentration and fire extinguishment procedure at power engineering facilities to prevent termination of power generation technological process and emergency initiation outside the facility. This technique is a tool for response assignment based on the generally accepted model of fire extinguishment using statistically calculated values.

Key words: fire, power engineering facility, fire area, fire extinguishing rate, means and forces calculation, firefighting activities.

REFERENCES

1. Shuvalov M.G. Osnovy pozharnogo dela [Bases of fire extinguishing]. Moscow, Stroiizdat Publ., 1983. 399 p.

2. Povzik Ya.S. Pozharnaia taktika [Fire extinguishing tactics]. Moscow, Spetstekhnika Publ., 1999. 411 p.

3. Verzilin M.M., Povzik Ya.S. Pozharnaia taktika [Fire extinguishing tactics]. Moscow, Spetstekhnika Publ., 2007. 442 p.

4. Terebnev V.V., Podgrushnyi A.V. Pozharnaia taktika. Osnovy tusheniiapozhara [Fire extinguishing tactics. Fire extinguishing bases].

Moscow, Department on Civil Defense and Emergency Situations Publ., 2009. 508 p.

5. Ishchenko A.D., Klyui V.V., Polynko S.V., Tarantsev A.A. About building a revised combined graphics the calculation of forces and means to extinguish the fire. Pozharovzryvobezopasnost, 2018, vol. 27, no. 2-3, pp. 82-92. D0I:10.18322/PVB.2018.27.02-03.82-92 (in Russ.).

6. Levin V.I. Polyintervals: Calculus and Applications. Sistemy upravleniia, sviaziibezopasnosti, 2016, no. 3, pp. 239-246. (in Russ.).

12

© Ishchenko A., Aleshkov M., Royenko V., Kolbasin A., Sokovnin A., 2018