image
energas.ru

Газовая промышленность № 6 2017

Охрана труда и промышленной безопастности

01.06.2017 11:00 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРСОНАЛА КОМПРЕССОРНОГО ЦЕХА ПРИ ЭВАКУАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
В статье представлен метод оценки безопасности персонала при эвакуации в случае пожара из помещения машинного зала газоперекачивающих агрегатов (ГПА). В основу положена математическая модель, учитывающая случайный характер изменения времени эвакуации. Предполагается, что время эвакуации людей зависит от скорости движения по эвакуационным маршрутам, в число которых входят не только стандартные эвакуационные пути, но и участки, пролегающие внутри пространств технологических отсеков ГПА: по вертикальным лестницам, средствам подмащивания и другим участкам, движение по которым по различным причинам затруднено. Кроме того, считается, что на продолжительность эвакуации влияют особенности поведения людей, скорость формирования очаговых признаков пожара, инерционность систем оповещения и управления эвакуацией, продолжительность оперативных действий персонала. Введен показатель, по которому оценивается безопасность условий эвакуации по конкретному маршруту, учитывающий вышеуказанные факторы. Составлена формула вероятности эвакуации людей из машинного зала, учитывающая показатели безопасности маршрутов движения и надежность систем защиты. Предложено реализовать принцип оценки безопасности персонала при эвакуации в формате компьютерной программы, с использованием методов имитационного моделирования.
Ключевые слова: ЭВАКУАЦИЯ, ЭВАКУАЦИОННЫЙ МАРШРУТ, ВРЕМЯ НАЧАЛА ЭВАКУАЦИИ, ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА, ПРИЗНАКИ ПОЖАРА, ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА, КОМПРЕССОРНЫЙ ЦЕХ, ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ, ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ, СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ.
Открыть PDF


Производственные помещения компрессорных цехов (КЦ), где размещены ГПА, имеют разветвленную структуру маршрутов движения людей для обслуживания оборудования. При возникновении пожара эти маршруты могут быть использованы персоналом для эвакуации при условии, что их блокировка опасными факторами пожара (ОФП) произойдет после того, как помещение покинет последний эвакуируемый. Чтобы проверить это условие, для каждого маршрута движения используется методика оценки расчетных величин пожарного риска на производственных объектах [1]. Однако модель поведения людей, заложенная в аппарате методики, не отражает реальные аспекты этого явления. Считается, что после обнаружения пожара люди сразу начинают двигаться по эвакуационным путям, направляясь к эвакуационному выходу. Но в реальности эвакуация персонала начинается не сразу, что подтверждается исследованиями поведения людей при возникновении пожара [2–5]. Как правило, перед эвакуацией персонал предпринимает действия, направленные на остановку технологического процесса, отключение электроэнергии, противодействие пожару средствами пожаротушения. Другими словами, люди пытаются локализовать очаг пожара. Кроме того, методика не позволяет учитывать движение людей внутри технологических аппаратов, по вертикальным лестницам, средствам подмащивания и другим участкам эвакуационного маршрута, перемещение по которому может оказаться затруднительным по разным причинам (стесненные условия, недостаточная освещенность и др.). Поэтому для разработки методов эвакуационного планирования персонала КЦ требуется метод, который учитывал бы перечисленные замечания. В решении этой задачи предлагается использовать модель оценки безопасности рабочих мест [6–10], рассчитываемой по формуле (1), где bмдi – показатель безопасности i-го маршрута движения; τблi – время блокировки i-го маршрута движения ОФП; tэi = tмдi + нэ – время эвакуации людей из помещения по i-му маршруту движения, с;
tмдi – время движения по i-му маршруту, с; τнэ – время начала эвакуации, с; 1_1_2.png– коэффициент усечения 1_1.png – среднеквадратичное отклонение tэi; U – событие случайного изменения tэi; M(U) – математическое ожидание U; Pлi = tpмi/24 – вероятность нахождения людей на i-м рабочем месте, tpмi – время нахождения людей (человека) на i-м рабочем месте.

Считается, что началом каждого эвакуационного маршрута является рабочее место. Поэтому в дальнейших рассуждениях будет принято допущение о равенстве количества эвакуационных маршрутов и рабочих мест.

Величина параметра τблi устанавливается в ходе расчета времени нарастания ОФП на маршрутах движения к эвакуационному выходу до условия τбл = min{tкр(Т), tкр(пв), tкр(О2), tкр(тг)}, где tкр(Т) – критическая продолжительность пожара по повышенной температуре; tкр(пв) – критическая продолжительность пожара по превышению предельной видимости в дыму; tкр(О2) – критическая продолжительность пожара по пониженному содержанию кислорода; tкр(тг) – критическая продолжительность пожара по содержанию токсичных продуктов горения. Критическая продолжительность пожара по каждому из опасных факторов определяется как время достижения этим фактором критического значения на путях эвакуации на высоте 1,7 м от пола.

Критические значения по каждому из ОФП составляют [1]:

• по повышенной темпера-туре – 70 °С;

• по тепловому потоку – 1400 Вт/м2;

• по потере видимости – 20 м;

• по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м3;

• по каждому из токсичных газообразных продуктов горения: СO2 – 0,11 кг/м3, СО – 1,16•10-3 кг/м3; HCL – 23•10-6 кг/м3.

1_1_3.png

1_1_4.png

Величина τнэ рассчитывается по формуле (2) [5], где tсоуэ – время срабатывания системы оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ), с; tрч – время реакции человека, с; tпр – время принятия решения, с; tп – время, необходимое на подготовку к эвакуации, с; tод – продолжительность оперативных действий (сообщение о пожаре, отключение оборудования и др.), с; 

Kг(соуэ) – коэффициент готовности СОУЭ; tпп – время образования признака пожара, с.

Величина tсоуэ определяется в ходе эксплуатационных испытаний или по выражению

1_1_1.png

где tj – время срабатывания j-го элемента СОУЭ, задействованного в алгоритме ее работы, с. 

1_1_7.png

1_1_8.png
Значение tрч принимается равным 0,6 с [11]. Параметры tп и tод определяются хронометрическим методом при учебной анонсированной эвакуации или в ходе противоаварийных тренировок. Коэффициент готовности Кг(соуэ) рассчитывается по формуле (3) [12], где 1_1_6.png– суммарное время исправной работы СОУЭ; 1_1_9.png– суммарное время вынужденного простоя СОУЭ; n – число отказов (ремонтов) СОУЭ. В случае Кг(соуэ) < 0,95 или же если СОУЭ отсутствует на объекте, считается, что человек обнаруживает пожар по задымлению или пламени [5, 13]. Принимая это во внимание, параметр tпп предлагается определять по времени образования конвективной колонки от очага пожара. Метод определения tпп указан в статье [5]. Эвакуация людей по маршруту движения считается безопасной, если bмдi ≥ 0.

1_1_5.png

В качестве обобщенного показателя безопасности персонала принята величина вероятности эвакуации людей из помещения КЦ. Для ее оценки необходимо рассчитать показатель безопасности bмдi всех маршрутов движения людей, при этом следует учесть влияние систем защиты на процесс возникновения и развития пожароопасной ситуации (пожара). Если источником пожароопасной ситуации является авария ГПА, следует учитывать надежность системы автоматического управления (САУ), контролирующей работу ГПА, надежность штатной автоматической установки пожаротушения (АУПТ(ш)) и автоматической установки пожаротушения помещения (или здания) КЦ (АУПТ(п)), в котором установлены ГПА – см. формулу (4), где Рэ – вероятность эвакуации из производственного помещения; Nмд(bмд < 0) – число маршрутов движения, на которых bмд < 0; Nмд – число всех маршрутов движения; Кг(сау) – коэффициент готовности САУ; Кг(ш) – коэффициент готовности АУПТ(ш); Кг(п) – коэффициент готовности АУПТ(п). Коэффициенты готовности Кг(сау), Кг(ш) и Кг(п) рассчитываются аналогично (3).
В зависимости от сценария пожара, который принимается экспертами за расчетный или проектный, могут учитываться и другие системы защиты (защита от статического электричества, защита от аварийного режима электросети, молниезащита, аварийно-вытяжная вентиляция, противодымная защита и др.), которые включены в состав противопожарной защиты объекта. Условия эвакуации персонала КЦ считаются безопасными, если Рэ ≥ 0,95.

Рассмотренный метод оценки условий эвакуации может быть реализован на практике в виде компьютерной программы. Это значительно упростит его использование на производственном объекте руководителями и специалистами для решения широкого спектра задач в области безопасности – например, при разработке инструкций по охране труда и пожарной безопасности, планов ликвидации аварий и инцидентов, планов пожаротушения, мер безопасности при проведении работ повышенной опасности (огневые, газоопасные, пожароопасные). Программа может быть применена в виде учебно-методического материала или технического средства обучения при проведении занятий по пожарно-техническому минимуму, инструктажей и т. п. Для разработки такой компьютерной программы следует воспользоваться методами имитационного моделирования, при котором процесс эвакуации персонала заменяется вероятностной моделью. Это позволит проводить статистические испытания, имитируя различные сценарии возникновения и развития пожара, показатели надежности систем защиты, расположение людей в пространстве помещения КЦ, их поведение при пожаре и другие данные. Принципиальная имитационная модель эвакуации персонала КЦ при пожаре приведена на рисунке в виде алгоритма.

Принцип работы модели состоит в следующем. На начальном этапе вводятся исходные данные, представленные в таблице.

Далее начинаются основные этапы статистических испытаний. Сначала рассчитываются коэффициенты готовности Кг(соуэ), Кг(сау), Кг(ш), Кг(п), вероятности нахождения людей на рабочих местах Pлi. На следующем этапе формируется массив чисел {tэi} и производится расчет статистических параметров M(U), 1_1_10.png, (блок 6). Для этого методом случайного выпадения имитируются значения tмдi, tпi, tодi, tппi, блi, tпрi с учетом условий таблицы (блок 5). Этот процесс обеспечивается оператором Randon, генерирующим последовательность чисел с равномерным распределением. После каждого шага имитации производится операция tэi = tмдi + нэ, благодаря чему накапливается {tэi}. Этот итерационный цикл повторяется до тех пор, пока не выполнится условие N0 ≥ NИ(tэ), где NИ(tэ) – количество выполненных итерационных циклов по имитации tэ (блок 7). Для проверки условия N0 ≥ NИ(tэ) 

используется неравенство Чебышева NИ(tэ) ≥ D/(ε2(1 – P)) , где D – дисперсия tэ. Если N0 меньше NИ(tэ), число итераций доводится до условия N0 ≥ NИ(tэ). После этого начинается новый итерационный цикл, в котором с помощью оператора Randon имитируется случайное событие U, производится имитация bмдi и формируются массивы {bмдi 0}, {bмдi < 0} (блоки 8–12). Вычисление bмдi, где 1_1_11.png, и формирование массивов {bмдi ≥ 0}, {bмдi < 0} проводится до выполнения условия N0 ≥ NИ(bмд) (блок 13). 

Принцип проверки N0 ≥ NИ(bмд) аналогичен предыдущему. Далее производятся оценка Рэ по формуле (4) и вывод результатов статистических испытаний. После этого статистические испытания считаются завершенными.

Рассмотренная имитационная модель не является консервативной и может быть дополнена ветвями дополнительных вычислений в зависимости от особенностей производственного объекта, проектных сценариев развития пожара, действий персонала. 

Исходные данные для реализации имитационной модели эвакуации персонала КЦ в виде компьютерной программы

1_1_12.png



← Назад к списку