Адаптивная установка пожарной сигнализации и контроля загазованности
НПО “Искра” с 1993 года разрабатывает и изготавливает ГПА серии “Урал”. Требования к надежности ГПА определены агрегатными техническими условиями (ТУ). Важным показателем, характеризующим надежность ГПА в условиях и режимах эксплуатации, установленных ТУ, является средняя наработка на отказ. При этом отказом ГПА “Урал” считают любой останов ГПА по сигналу агрегатной системы автоматического управления (САУ) или вынужденный останов, выполненный обслуживающим персоналом, из-за нарушения работоспособности ГПА при условии сохранения работоспособности станционных систем и отсутствии нарушений правил технической эксплуатации. Как следствие, разработчики ГПА позиционируют автоматический останов агрегата по “ложному” сигналу “Пожар” как отказ ГПА.
Опыт эксплуатации пожарной сигнализации ГПА “Урал” показывает, что в помещениях агрегата присутствуют такие нежелательные факторы технологического процесса, которые оказывают на используемые пожарные извещатели воздействие, аналогичное воздействию контролируемого фактора пожара, и могут спровоцировать “ложное” срабатывание пожарных извещателей при отсутствии пожара. Для предотвращения “ложных” срабатываний разработчики агрегатной пожарной сигнализации обязательно должны учитывать целый комплекс имитирующих пожар нежелательных технологических факторов, возникающих при эксплуатации ГПА:
Опыт эксплуатации пожарной сигнализации ГПА “Урал” показывает, что в помещениях агрегата присутствуют такие нежелательные факторы технологического процесса, которые оказывают на используемые пожарные извещатели воздействие, аналогичное воздействию контролируемого фактора пожара, и могут спровоцировать “ложное” срабатывание пожарных извещателей при отсутствии пожара. Для предотвращения “ложных” срабатываний разработчики агрегатной пожарной сигнализации обязательно должны учитывать целый комплекс имитирующих пожар нежелательных технологических факторов, возникающих при эксплуатации ГПА:
- выделение тепла технологическим оборудованием;
- утечка продуктов горения с изменением химического состава атмосферы из технологического оборудования;
- электромагнитное (инфракрасное) излучение от технологического оборудования.
Опыт показывает, что наиболее велика вероятность ложного срабатывания датчиков пожарной сигнализации под кожухом горячего газотурбинного двигателя (ГТД). Например, нормальный тепловой режим работы ГТД обеспечивается продувкой кожуха вентиляторами обдува двигателя. При этом нештатное (например, из-за перебоев в электроснабжении) кратковременное отключение продувки кожуха горячего ГТД вызывает скачок температуры в зоне размещения автоматических тепловых пожарных извещателей и, как следствие, может спровоцировать “ложное” срабатывание пожарной сигнализации. Так же возможно “ложное” срабатывание пожарных извещателей пламени из-за изменений интенсивности инфракрасного излучения от горячих поверхностей ГТД. Опыт показывает, что такие ”ложные” (без наличия пожара) срабатывания агрегатной пожарной сигнализации кожуха ГТД часто приводят к инциденту с остановом агрегата по “ложному” сигналу “Пожар”, что уже является отказом ГПА.
Именно необходимость обеспечить требуемую наработку ГПА “Урал” на отказ заставила разработчиков НПО “Искра” в 2000-ые перейти на дорогие импортные пожарные извещатели (т.к. дешевые российские слишком часто выдавали “ложные” сигналы на останов ГПА по пожару). Однако, из-за сложных условий эксплуатации даже использование лучших импортных пожарных извещателей не решило полностью вопрос об исключении “ложных” срабатываний агрегатной пожарной сигнализации.
Перейти к малобюджетным пожарным извещателям возможно только в том случае, если это не снизит наработку ГПА на отказ ниже той, что указана в согласованных Заказчиками агрегатных ТУ.
По мнению разработчиков ГПА “Урал” для решения указанной задачи целесообразно внедрить такие компенсирующие мероприятия, которые позволят снизить до допустимого уровня вероятность инцидентов с остановом агрегата по “ложному” сигналу “Пожар”. В качестве такого компенсирующего мероприятия коллективом пермских разработчиков предложено использовать адаптивный способ пожарной сигнализации.
Адаптивный способ предусматривает комплексный анализ, как контролируемых факторов пожара, так и технологических сигналов, сигнализирующих о таких режимах технологического процесса, при которых становятся значимыми нежелательные технологические факторы, которые оказывают аналогичное контролируемым факторам пожара влияние на пожарные извещатели.
Например, простейший адаптивный алгоритм пожарной сигнализации для кожуха ГТД должен позволять автоматически повышать пороги формирования предупредительных и аварийных сигналов о пожаре пожарной автоматикой, контролирующей такие факторы пожара как температура и инфракрасное излучение, при получении технологических сигналов об изменении теплового режима кожуха:
- при пуске и прогреве ГТД;
- при несанкционированном отключении вентиляторов обдува горячего ГТД.
При необходимости адаптивный алгоритм может учитывать дополнительные особенности работы ГТД (например, возможность повышения температуры в зоне размещения пожарных извещателей из-за сброса под кожух ГТД горячего сжатого воздуха из компрессора ГТД через клапаны перепуска воздуха).
В соответствии с описанным выше адаптивным алгоритмом, а так же с учетом требования п.13.1.6 свода правил СП 5.13130.2009 “Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования”, канал контроля температуры (ККТ) адаптивной установки пожарной сигнализации (выполняющий функцию теплового пожарного извещателя) автоматически выбирает уставку формирования сигнала о пожаре (порог срабатывания) не менее чем на 20°С выше такой температуры, которая максимально допустима для текущего теплового режима кожуха ГТД (см. таблицу 1).
Таблица 1
3. Сертифицированные в области пожарной безопасности пожарные извещатели пламени с дополнительной аналоговой функцией (передачи на ППКУП оцифрованной информации о текущем значении контролируемого фактора пожара по цифровому каналу связи).
4. Комбинированные инфракрасные (ИК) газоанализаторы горючих газов, с дополнительной функцией передачи оцифрованной информации об уровне оптического опорного сигнала (ослабление которого вызывается поглощением опорного инфракрасного излучения контролируемой воздушной средой), позволяющие дополнительно контролировать такое задымление, которое влияет на оптическую проницаемость среды.
При необходимости в состав комплекса АУПС-КЗ могут входить стандартные (выполненные по ГОСТ Р 53325) технические средства пожарной автоматики и стандартные газоанализаторы горючих газов, подключаемые к ППКУП.
Для небольшого укрытия ГПА (где технологическое оборудование серьезно ограничивается угол обзора оптических сенсоров извещателей пламени) применение комплекса АУПС-КЗ повышает эффективность использования контролирующих укрытие датчиков.
Сертификат соответствия № С-RU.ПБ34.В.01662 подтверждает соответствие комплекса АУПС-КЗ Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности №123-ФЗ (методы испытаний по ГОСТ Р 53325-20012 “Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний”).
На основании сказанного выше, можно сделать вывод, что сертифицированный инновационный комплекс АУПС-КЗ БПТК.420500.001 ТУ позволяет не только обеспечить эффективную и надежную противопожарную защиту газотурбинных агрегатов, но и снизить цену агрегатной пожарной сигнализации.
Таблица 1
Неотъемлемой частью адаптивного способа пожарной сигнализации является “режим обучения”, когда при получении от диспетчера сигнала об ошибочном формировании предупредительных/аварийных сигналов о пожаре (факт такого “ложного” срабатывания определяется по результатам визуального обследования ГПА персоналом) автоматика имеет возможность повысить по температуре соответствующие пороги срабатывания. При этом новые пороги срабатывания должны превышать максимальное значение контролируемого фактора пожара (уровня температуры воздуха и/или уровня инфракрасного излучения), зафиксированного пожарными извещателями при “ложном” срабатывании. Например, если оказалось, что для определенной конструкции кожуха ГТД инцидент с кратковременным обесточиванием ВОД привел к скачку температуры не до +200°C, а до +225°C, тогда “ложно” сработавшая адаптивная сигнализация, получив от диспетчера сигнал об ошибке, автоматически повысит 4-ый порог срабатывания ККТ c +220°C до +245°C. Как следствие, повторный аналогичный инцидент уже не приведет к “ложному” срабатыванию.
Видно, что эффективность использования пожарного извещателя повышается за счет оптимальных настроек порогов срабатывания адаптивной пожарной сигнализации.
Понятно, что для реализации такого адаптивного алгоритма пожарной сигнализации необходим аналоговый режим взаимодействия автоматических пожарных извещателей и пожарного контроллера. Аналоговые пожарные извещатели (обеспечивающие передачу информации о текущем значении контролируемого фактора пожара) подключаются к такому пожарному контроллеру, который изменяет пороги формирования предупредительных и аварийных сигналов о пожаре в зависимости от технологических сигналов, характеризующих такие нежелательные факторы технологического процесса, которые оказывают аналогичное контролируемым факторам пожара влияние на пожарные извещатели.
На основе адаптивного способа пожарной сигнализации коллективом специалистов НПО “Искра” и ООО “ИскроБезопасность” был разработан комплекс адаптивной установки пожарной сигнализации и контроля загазованности (комплекс АУПС-КЗ), выпускаемый по техническим условиям АРУП.425519.100 ТУ. В первую очередь комплекс АУПС-КЗ разработан для контроля пожарной обстановки под кожухом горячих ГТД (используются в качестве силового привода в ГПА и газотурбинных электростанциях).
Комплекс АУПС-КЗ включает:
1. Прибор приемо-контрольный и управления пожарный (ППКУП), выполненный с возможностью:
- приема аналоговых “пожарных” сигналов, содержащих данные о текущем значении контролируемых факторов пожара, и формирования предупредительных и аварийных сигналов (в том числе на оповещение людей, останов технологического оборудования и защиту оборудования автоматическими установками пожаротушения) в случае, если принятые значения контролируемых факторов пожара превышают соответствующие установленные предупредительные и аварийные пороговые значения контролируемого фактора пожара;
- приема “технологических” сигналов, сигнализирующих о таких изменениях режима работы технологического оборудования, при которых нежелательные факторы технологического процесса, оказывающие на используемые пожарные извещатели воздействие аналогичное воздействию контролируемым факторам пожара, могут превысить порог срабатывания извещателей.
При этом ППКУП выполняется с возможностью автоматической установки предупредительных и аварийных пороговых значений контролируемых факторов пожара в зависимости от текущего режима работы технологического оборудования.
2. Взрывозащищенные промышленные датчики температуры с функцией аналогового теплового пожарного извещателя;
3. Сертифицированные в области пожарной безопасности пожарные извещатели пламени с дополнительной аналоговой функцией (передачи на ППКУП оцифрованной информации о текущем значении контролируемого фактора пожара по цифровому каналу связи).
4. Комбинированные инфракрасные (ИК) газоанализаторы горючих газов, с дополнительной функцией передачи оцифрованной информации об уровне оптического опорного сигнала (ослабление которого вызывается поглощением опорного инфракрасного излучения контролируемой воздушной средой), позволяющие дополнительно контролировать такое задымление, которое влияет на оптическую проницаемость среды.
При необходимости в состав комплекса АУПС-КЗ могут входить стандартные (выполненные по ГОСТ Р 53325) технические средства пожарной автоматики и стандартные газоанализаторы горючих газов, подключаемые к ППКУП.
Например, для защиты блока силового типа БС.ХХ ТУ 3111-057-07504034-2002 (с маркировкой взрывозащиты 1ExpxIIT1X) газотурбинного агрегата (ГПА или газотурбинной электростанции) может использоваться малобюджетный (исполнения 02) агрегатный комплекс АУПС-КЗ-02, включающий:
- контроллер пожарной автоматики “SPUTNIC” АРУП.425519.100 ТУ выполняющий функцию ППКУП;
- промышленные преобразователи термоэлектрические ТХА.001.01Сп-ХА(К) РГАЖ 0.282.002.01 ТУ (маркировка взрывозащиты 1ExdIICT4) с функцией аналогового теплового пожарного извещателя. Монтируются под кожухом ГТД;
- извещатели пламени пожарные ЗАО “Электронстандарт-прибор” ИПЭС ИК/УФ ЖСКФ.425248.001 ТУ, маркировка взрывозащиты 1ExdIICT4, IP66, исполнение алюминий, с аналоговой функцией, допускает кратковременное воздействие температуры 120°С, с функцией передачи информации об уровне инфракрасного излучения. Монтируются под кожухом ГТД и в машинном зале;
- ИК газоанализаторы ЗАО “Электронстандарт-прибор” СГОЭС (метан) ЖСКФ.413311.002 ТУ, маркировка взрывозащиты 1ExdIICT4, IP66 с функцией передачи информации об уровне оптического опорного сигнала. Монтируется на воздуховоде отвода продувочного воздуха из кожуха ГТД (дистанционный контроль загазованности в воздуховоде осуществляется с помощью устройства удаленного забора проб) и машинном зале.
Оборудование комплекса АУПС-КЗ образует адаптивные каналы контроля факторов пожара (ККФП):
- промышленный датчик температуры (преобразователь термоэлектрический) с функцией аналогового теплового пожарного извещателя и ППКУП (реагирующие на значение температуры) образуют канал контроля тепловой (ККТ);
- пожарный извещатель пламени с аналоговой функцией и ППКУП (реагирующие на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага) образуют канал контроля пламени (ККП);
- ИК газоанализатор горючих газов с функцией передачи информации об уровне оптического опорного сигнала и ППКУП (реагирующие на продукты горения, способные поглощать, рассеивать или отражать излучение оптического сигнала) образуют канал контроля дымовой (ККД).
При фиксированном (для определенного режима работы технологического оборудования) пороге срабатывания каждый такой ККФП выполняет функцию соответствующего стандартного (выполненного по ГОСТ Р 53325) автоматического пожарного извещателя:
- ККТ выполняет функцию извещателя пожарного теплового;
- ККП выполняет функцию извещателя пожарного пламени;
- ККД выполняет функцию извещателя пожарного дымового оптико-электронного точечного (ИПДТ).
Примененный разработчиками комплекса АУПС-КЗ новый (патент РФ №2509368) способ обработки и передачи сигналов оптическим промышленным газоанализатором в установку пожарной сигнализации предназначен для повышения надёжности обнаружения пожара (часто задымление предшествует появлению пламени) и оптимизации количества пожарных извещателей. Например, в загроможденном оборудованием укрытии ГПА можно обосновано сократить количество извещателей пламени, если показать, что ”мертвые” (визуально не контролируемые оставшимися извещателями пламени) зоны контролируют ИК газоанализаторы с функцией ИПДТ.
Для небольшого укрытия ГПА (где технологическое оборудование серьезно ограничивается угол обзора оптических сенсоров извещателей пламени) применение комплекса АУПС-КЗ повышает эффективность использования контролирующих укрытие датчиков.
Сертификат соответствия № С-RU.ПБ34.В.01662 подтверждает соответствие комплекса АУПС-КЗ Техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности №123-ФЗ (методы испытаний по ГОСТ Р 53325-20012 “Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний”).
На основании сказанного выше, можно сделать вывод, что сертифицированный инновационный комплекс АУПС-КЗ БПТК.420500.001 ТУ позволяет не только обеспечить эффективную и надежную противопожарную защиту газотурбинных агрегатов, но и снизить цену агрегатной пожарной сигнализации.
ПАТЕНТ №117684. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
