В №9 (2024) журнала «Газовая промышленность» вышла обзорная статья о российской адресной системе противопожарной защиты, построенной на базе программируемых логических контроллерах.
А.А. Корнилов, к.т.н., доц., АО «Эридан», a.kornilov@eridan.ru
А.А. Бородин, к.т.н., доц., АО «Эридан», а.borodin@eridan.ru
«Газовая промышленность» №9, 2024. Скачать pdf.
Система пожарной сигнализации должна обеспечивать не только своевременное, но и достоверное обнаружение пожара в соответствии с Федеральным законом от 22.07.2008 №123‑ФЗ [1] и СП 484.1311500.2020 [2]. Для объектов нефтегазовой отрасли данный критерий является не менее важным, поскольку, как правило, по сигналу «Пожар» предусматривается автоматический останов технологического процесса. А в случае ложного срабатывания это повлечет экономические потери от простоя, дополнительные риски и сложности повторного пуска.
Одним из широко применяемых средств обнаружения пожара в системах пожарной сигнализации (СПС) является автоматический тепловой пожарный извещатель (далее – ИПТ). Практика показывает, что его применяют в условиях, когда иные пожарные извещатели с большей долей вероятности не обеспечат необходимую помехозащищенность. В основе обнаружения пожара посредством контроля нагрева среды лежит допущение, что достижение определенного порога температуры в припотолочной зоне, где обычно размещаются ИПТ, невозможно в ходе нормального режима эксплуатации объекта, и если такое событие происходит, то вызвано оно может быть только возникновением пожара. Обратной стороной помехозащищенности ИПТ является и гораздо большая инерционность СПС в случае возникновения пожара. Время его обнаружения прямо пропорционально выбранному порогу срабатывания, поэтому его повышение для предотвращения ложных срабатываний самым негативным образом отражается на выполнении первого и основного условия: обнаружения пожара на ранней стадии.
Согласно п. 6.2.3 [2] выбор класса ИПТ производится в соответствии с двумя значениями: условно нормальной и максимальной нормальной температуры среды в зоне расположения ИПТ. При этом максимальная нормальная температура принимается по максимальному значению в одном из следующих случаев:
– по максимальной температуре, которая может возникнуть по технологическому регламенту либо вследствие аварийной ситуации;
– вследствие нагрева покрытия защищаемого помещения под воздействием солнечной радиации.
В связи с этим на стадии разработки проектных решений, как правило, возникают следующие трудности:
– у проектировщика попросту нет данных о возможной максимальной температуре в зоне размещения ИПТ (припотолочной зоне помещения), и получить их чаще всего не представляется возможным, как на эксплуатируемом, так и на проектируемом объекте;
– фактический нормальный температурный режим эксплуатации может быть шире, чем предусмотрено температурными классами ИПТ согласно ГОСТ 34698–2020 [3], что наглядно можно представить на рис. 1.
На стадии эксплуатации смонтированной системы действуют также и требования ГОСТ 59638–2021 [4], согласно п. 6.5.11 и п. 6.5.12 которого в качестве меры по снижению количества ложных срабатываний, помимо организационных, предписан пересмотр принятых в ходе проектирования технических решений с учетом имеющихся данных о выявленных в ходе эксплуатации системы ложных срабатываниях.
В частности, предусмотрены выбор пожарных извещателей другого класса и изменение алгоритма принятия решения о пожаре, вплоть до переоснащения объекта с применением оборудования и технических решений, обеспечивающих более высокий уровень защиты от ложных срабатываний.
Нормальный температурный режим, который может сложиться на объекте (рис. 1), фактически включает условия, характерные одновременно для пяти классов ИПТ: А1–А3, В и С. Однако выполняя требования п. 6.2.3 [2], проектировщик будет вынужден ориентироваться на более высокий класс ИПТ, даже если повышение температуры до максимально нормальной будет весьма редким или кратковременным событием. Это приведет к тому, что для гораздо более длительного периода эксплуатации объекта будет существенно повышен порог срабатывания ИПТ и увеличено время его достижения при пожаре.
Ситуацию для объекта, приведенную на рис. 1, формально можно истолковать с учетом ст. 78 [1] как отсутствие нормативных требований, что служит основанием для разработки специальных технических условий, влекущих удорожание и увеличение сроков проектирования.
Для решения данного комплекса проблем предлагается использование режима повышенной помехозащищенности, реализованного в адресной системе противопожарной защиты «Диалог Pro», основанной на применении программируемых логических контроллеров. Суть его заключается в осуществлении информационного взаимодействия с САУ и противоаварийной защиты (ПАЗ). Схематично механизм работы режима повышенной помехозащищенности для рассматриваемого сценария представлен на рис. 2. В том случае, когда аварийная ситуация может быть идентифицирована КИП или датчиками САУ и (или) ПАЗ, указанные системы передают сигнал об этом в базовую станцию «Диалог Pro», которая, в свою очередь, запускает альтернативный алгоритм срабатывания для выбранных на стадии проектирования и (или) пусконаладочных работ пожарных извещателей. Это приводит не к нарушению требований норм, а к их выполнению, поскольку фактически на период существования на объекте аварийного температурного режима, не являющегося пожаром, ИПТ переводится в тот класс, которому данный температурный режим соответствует. После устранения аварийной ситуации и возврата технологического процесса в нормальный режим САУ и (или) ПАЗ отправляет соответствующий сигнал в базовую станцию «Диалог Pro» и происходит переключение системы автоматической противопожарной защиты (АПЗ) в прежний режим.
Еще более эффективное техническое средство обнаружения пожара, которое также может быть применено по указанному выше алгоритму, – тепловой максимально-дифференциальный извещатель. Его работа предполагает не только контроль достижения предустановленных порогов по температуре, но и анализ скорости ее роста, что значительно снижает время срабатывания при пожаре. Работа в дифференциальном режиме не зависит от класса извещателя, поэтому его можно считать универсальным. Однако на практике все‑таки встречаются случаи, когда возникающие помехи могут соответствовать скорости роста температуры, предусмотренной стандартными требованиями [3]. Для того чтобы на объекте на стадии эксплуатации была возможность повысить помехозащищенность для выполнения требований [4] по снижению количества ложных срабатываний, был разработан и запатентован уникальный максимально-дифференциальный тепловой извещатель с адаптивным алгоритмом анализа температуры. Он рассчитан не только на нестационарный температурный режим, который характерен для реального пожара, но и предусматривает возможность регулировать быстродействие при одновременном контроле соответствия скорости роста температуры. Наглядно принцип настройки приведен на рис. 3.
Если в зоне размещения ИПТ при возникновении помехи или аварийной ситуации, не связанной с пожаром, создается температурный режим, приведенный на рис. 3, то в настройках извещателя может быть выбран второй уровень быстродействия, что, согласно требованиям [4], обеспечит снижение количества ложных срабатываний при условии соблюдения требований [3] по времени реагирования на пожар. Повышение уровня быстродействия возможно предусмотреть как в режиме повышенной помехозащищенности, так и в качестве постоянной настройки ИПТ в случае, если источник помехи или некая систематически возникающая ситуация, не являющаяся пожаром (помеха), но приводящая к ложным срабатываниям, происходит достаточно часто, но не может быть идентифицирована КИП или датчиками САУ и (или) ПАЗ.
Анализ современных требований нормативных документов к устройству и эксплуатации систем АПЗ позволяет сделать вывод о пристальном внимании законодателя к вопросам обеспечения надежности и помехозащищенности систем. Принимая во внимание, что для объектов нефтегазовой отрасли процесс разработки проектных решений и модернизации систем АПЗ носит плановый характер, очевидно, что повторное проектирование (тем более переоснащение объекта) для снижения количества ложных срабатываний при эксплуатации смонтированных установок, как это требует [4], будет весьма затруднительно. Поэтому, руководствуясь п. 6.5.13 [4], считаем целесообразным еще на стадии проекта предусматривать систему АПЗ, имеющую в своем арсенале широкий диапазон настроек и решений, которые могут быть эффективно использованы как при проектировании, так и в процессе эксплуатации. На сегодняшний день адресная система противопожарной защиты «Диалог Pro» успешно реализует данный подход не только на уровне системных решений, но и в части совершенствования пожарных извещателей и иных функциональных модулей автоматической противопожарной защиты.
