Статьи рынка безопасности

События

Надёжность как критерий выбора оборудования для систем пожарной сигнализации

  • 16.02.2010
  • 4367

Директор ООО «Интекран ТР» А.С. Ярыгин
Технический директор «MATAEL LTD» Д. Каткин


"Алгоритм безопасности" № 1 2010


С введением с 01.05.2009г. Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент на системы пожарной безопасности» (далее ФЗ-123) основным критерием выбора оборудования для системы пожарной сигнализации и управления автоматикой (далее ПСУА) является степень влияния технической надежности элементов системы пожарной сигнализации на расчетные величины пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности.

Основываясь на ФЗ-123 и расчетах, проведённых по методикам утверждённым МЧС России, нами сделаны следующие выводы:

  1. Система пожарной сигнализации собранная из извещателей и приборов приемно-контрольных изготовленных согласно требованиям стандарта ГОСТ Р 53325-2009 при одиночной установке извещателей в помещении становится непригодной для выполнения функции опознавания пожара через год, а при установке двух извещателей в помещении – через два с половиной года. При этом если данные извещатели запрограммированы в приборе приемно-контрольном перекрестно (тревога только в случае срабатывания обоих извещателей), то время пригодности обоих извещателей снова падает до года.
  2. Установка более одного пожарного извещателя изготовленного в соответствии с ГОСТ Р 53325-2009 п.п. 4.2.4.1 в охраняемом помещении не оправдана, так как решающими факторами являются качество извещателя, надёжность опознавания пожара и его наработка на отказ. В большинстве случаев установка двух извещателей в охраняемом помещении повышает период надёжного опознавания пожара системой пожарной сигнализации за время эксплуатации всего до 25%, а трёх – до 40% из 100 возможных. Для расчета был взят период «жизни» системы пожарной сигнализации до полной замены в 10 лет. Такой же срок службы предусмотрен и для пожарных извещателей в упомянутом ГОСТ. Только извещатели и приборы приемно-контрольные с наработкой на отказ более 400000 часов могут выполнять своё предназначение все десять лет без замены.
  3. Вы достаточно богаты чтобы покупать дешёвое оборудование? В таком случае вы можете позволить себе установить систему пожарной сигнализации, которая будет стоить вам при покупке в 2 – 2,5 раза дешевле высоконадёжной, но уже через год-два вы потратите такую же сумму на замены оборудования, а через десять лет – до семикратной начальной стоимости. Если вы не будете заменять оборудование, то рискуете не только вашим имуществом, но и жизнью людей, даже если периодические проверки выполняются согласно правилам технического содержания РД-009-01-96 раз в месяц.
  4. Учитывая то, что в списке стандартов, соблюдение которых гарантирует исполнение ФЗ-123 не значатся стандарты для проверки и вычисления надёжности извещателей и приборов приемно-контрольных, ни один отечественный производитель не может гарантировать надёжную и безотказную работу производимых им извещателей и пожарных систем в целом. Данная гарантия может быть им дана только в случае если его продукция прошла проверки и расчеты по общепринятым мировым стандартам расчета надёжности, в частности MIL-HDBK-217F и только в лабораториях выдающих со- ответствующий сертификат.
  5. Мы понимаем, что производители дешевого малонадежного оборудования могут вписать в техническую документацию время наработки на отказ несоответствующее действительному положению вещей. Поэтому необходимо, чтобы проверка и расчет наработки на отказ проводились. Следует учесть также, что модели извещателей выпускаемые ныне с наработкой на отказ в 60000, указанной в прилагаемой к ним документации, не могут вдруг получить большую наработку на отказ без существенных изменений в конструкции и элементной базе. В прилагаемой документации необходимо указывать методику, утверждённую на государственном уровне, согласно которой производитель извещателя или прибора приемно-контрольного провел физическую проверку и расчет наработки на отказ.

Далее приводятся расчеты, доказывающие вышеуказанное:

Данный расчет сделан на двух примерах оборудования:

«ПС» - оборудование, соответствующее требованиям ФЗ-123 и ГОСТ Р в плане наработки на отказ (извещатели – 60000 часов, приборы приемно-контрольные – 30000-40000 часов). Для примера взят популярный недорогой адресно-аналоговый извещатель отечественного производства; «ПС-ВК» – оборудование, соответствующее требованиям ФЗ-123 и с расчетной наработкой на отказ 438000 часов на все элементы системы согласно стандарту MIL-HDBK-217F. Для примера взят высококачественный адресно-аналоговый извещатель импортного производства (обязательная сертификация по MIL-HDBK-217F согласно UL и NFPA72).

Количество извещателей выбрано среднее для общественных и коммерческих зданий.

В соответствии с методикой изложенной в приложении к Приказу МЧС России от 30.07.2009г. №382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» расчетная величина индивидуального пожарного риска Qв в каждом здании рассчитывается по формуле:

Qв=Qп⋅(1–Rап)⋅Pпp⋅(1–Рэ)⋅(1–Pп.з), (2)

где Qп – частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных;

Rап – вероятность эффективного срабатывания установок автоматического пожаротушения (далее – АУПТ);

Рпр – вероятность присутствия людей в здании;

Рэ – вероятность эвакуации людей;

Рп.з – вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей при пожаре.

В свою очередь вероятность эффективной работы системы противопожарной защиты Рпз, направленной на обеспечение безопасной эвакуации людей, рассчитывается по формуле:

РПЗ = 1− (1− Rобн ⋅ RСОУЭ ) ⋅ (1− Rобн ⋅ RПДЗ ) , (4)

где Rобн – вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации. Значение параметра Rобн определяется технической надежностью элементов системы пожарной сигнализации, приводимых в технической документации и у низконадёжных приборов не может быть выше, чем у высоконадёжных. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать Rобн = 0,8;

RСОУЭ – условная вероятность эффективного срабатывания системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации;

RПДЗ – условная вероятность эффективного срабатывания системы противодымовой защиты в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации.

Т.к. речь идет о вероятности эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации, то будем рассматривать самую многочисленную составляющую системы – пожарные извещатели, установленные в определенном помещении (части помещения).

Для начала необходимо определить нормативный тип и нормативное количество пожарных извещателей в защищаемом помещении. В соответствии с п.3.4 Таблицы М1 Приложения М и п.13.1 статьи 13 Свода правил СП 5.13130.2009 основной тип пожарных извещателей – дымовой. В соответствии с п.13.3.3 статьи 13 и с п.14.2 статьи 14 Свода правил СП 5.13130.2009 допускается установка 1-го пожарного извещателя в защищаемом помещении.

Исходные данные для проведения расчетов

Оборудование ПС ПС-ВК
Срок эксплуатации системы, лет 10 10
Наработка на от- каз, час 60 000 438 000

Расчет:

Полной характеристикой надежности системы длительного использования, учитывающей состояние системы, ее безотказность и восстанавливаемость является вероятность нормального функционирования (общая надежность).

Общая надежность определяется из формулы для полной вероятности сложного события:

PП (t) = P0 P (t) + (1 - P0 ) V (t) P(t-t), где

P0 = Kг —значение вероятности исправного состояния системы в начальный момент времени, численно равной коэффициенту готовности Кг;

P(t)=e -t/Tm - вероятность безотказной работы к заданному времени;

(1 - P0 ) —вероятность неисправного состояния системы к начальному моменту времени ее применения;

V (t) —вероятность восстановления (т. е. обнаружения, устранения отказа и проверки работоспособности системы за время t < t; V(t)=1 - e -t/Tв;

P(t-t) — вероятность безотказной работы системы за оставшееся время (t-t), которое считается достаточным для выполнения задачи.

Тm – время безотказной работы.

Тв – время восстановления системы. На практике обычно Тв<Тm и P0 -» 1, поэтому вторым слагаемым, обычно, можно пренебречь. Для упрощения расчетов считаем, что рассматриваемые системы находятся в одинаковых эксплуатационных условиях и Кг=1.

1) Интенсивность отказов:

λ=1/T0,

где λ – вероятность отказов, 1/ч;

T0 – наработка на отказ, часы.

2) Вероятность отказа за период времени работы:

Q=λ⋅t,

где λ – вероятность отказов, 1/ч;

t – длительность периода времени работы, ч.

3) Вероятность безотказной работы к заданному времени:

P=e-λ⋅t

Результаты расчетов сведены в таблицы №1 и 2

Для наглядности результаты расчетов приведены на графике Рис.1:

График наглядно показывает, что надежность оборудования ПС-ВК не опускается ниже уровня 0,8, установленного методикой, за все время эксплуатации (10 лет). А надежность оборудования ПС опускается ниже уровня 0,8 после 1-го года эксплуатации и концу 6-го года эксплуатации значение вероятности отказа становится выше единицы, то есть такая система требует замены части оборудования начиная с первого года эксплуатации, а полная замена должна произвестись на шестом году (с заменой приборов приемно-контрольных). Сопутствующее заключение:

Вывод: выбор оборудования для ПСУА при установке в защищаемом помещении 1-го пожарного извещателя за оборудованием ПС-ВК, т.к. оно обеспечивает необходимый уровень надежности за все время эксплуатации.

Рассмотрим возможности увеличения надежности оборудования ПС. Единственный путь это увеличение количества пожарных извещателей в защищаемом помещении по п.14.3. статьи 1 Свода правил СП 5.13130.2009. В этом случае применяем формулу:

PN=1-(1-P1)N (для нескольких приборов, параллельное включение)

Результаты расчетов для 2-х и 3-х извещателей сведены в таблицу №3.

Для наглядности результаты расчетов приведены на графике Рис.2:

Анализ полученных данных не в пользу оборудования ПС, т.к. при 2-х кратном увеличении извещателей надежность оборудования снижается ниже уровня 0,8 после 3-х лет эксплуатации, а при 3-х кратном увеличении извещателей надежность оборудования снижается ниже уровня 0,8 после 5-ти лет эксплуатации.

При этом необходимо учитывать и экономические составляющие обоснования выбора – затраты на создание системы, затраты на техническое обслуживание системы и затраты на ремонт системы.

Совершенно очевидно, что более надежное (т.е. технически совершеннее) оборудование имеет более высокие стоимостные показатели, и система на низконадежном оборудовании будет в 2… 2,5 раза дешевле в момент покупки оборудования. Однако при 2-х кратном увеличении извещателей в низконадежной системе стоимость систем сравняется, а при 3-х кратном увеличении низконадежная система станет дороже примерно на 40…45%, так и не достигнув требуемого показателя надежности, т.е. затраты на ее создание неэффективны.

Стоимость затрат на техническое обслуживание систем с одинаковым количеством извещателей и прочего оборудования для низконадежной системы в полтора-два раза выше высоконадежной системы так как придётся часто менять оборудование на новое. Но с ростом количества извещателей в 2 или 3 раза для низконадежной системы пропорционально вырастут затраты на обслуживание.

Для затрат на ремонт/замену (для пожарных извещателей) можно сделать стоимостную оценку.

Зр = N*Q*C, где

N – общее количество извещателей системы;

Q – вероятность отказа за период работы;

С – стоимость извещателя.

Результаты расчетов сведены в таблицу №4.

Для наглядности результаты расчетов приведены на графике Рис.3: 

Из анализа расчетов следует, что высоконадежное оборудование позволяет снизить эксплуатационные расходы в 2…7 раз.

При анализе систем необходимо обратить внимание на структурные особенности рассматриваемых систем. Так в системе ПС скорее всего будут использоваться приборы приемно-контрольные также изготовленные согласно принятым в России стандартам, то есть с наработкой на отказ в 40000 часов для систем малой емкости и в 30000 часов для систем большой емкости. У ПС-ВК все оборудование имеет наработку на отказ не менее 438 000 часов. Следовательно, при установке системы ПС изготовленной согласно стандартам принятым в России будьте готовы менять приборы приемно-контрольные каждые 3,5 – 4,5 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам изучения новых законов, регламентов и методик мы считаем, что только использование высоконадежного оборудования может обеспечить необходимый уровень пожарных рисков и действительно спасти от пожара, обеспечив при этом экономию ваших средств. Мы так же считаем, что стандарты на системы безопасности должны требовать создания и использования высоконадёжного оборудования, как это принято в технически высокоразвитых странах.

Использованная документация:

  • Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент на системы пожарной безопасности» от 22 июля 2008 г.
  • ГОСТ Р 53325-2009 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики.
  • Приказ МЧС России от 30.07.2009г. №382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности».
  • Свод правил СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. УСТАНОВКИ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И ПОЖАРОТУШЕНИЯ АВТО- МАТИЧЕСКИЕ. Нормы и правила проектирования.
  • MIL-HDBK-217F-Notice2 - Методика проверки и расчета надежности электронных приборов. Министерство обороны США.


Читать другие статьи, опубликованные в журнале "Алгоритм безопасности"

Поделиться:

Все права защищены
© ООО АДВ Секьюрити,
2003—2020
Яндекс.Метрика
Метрика cайта: новости: 7539 (+5) | компании: 526 | бренды: 414 | статьи: 948

О проекте / Контакты / Политика конфиденциальности и защиты информации

Techportal.ru в соц. сетях