1326

УДК 622.24:658.5

А.Э. Кирилов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ПОЖАРООПАСНОЙ СИТУАЦИИ НА КОМПРЕССОРНОМ ЦЕХЕ ПРИ ОТКАЗЕ СИСТЕМЫ УПЛОТНЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА

Рассмотрено возникновение и развитие пожароопасной ситуации при отказе системы уплотнения газа газоперекачивающего агрегата. Причинно-следственные связи между факторами, приводящими к возникновению пожароопасной ситуации, определены с помощью Диаграммы Исикавы. Для количественной оценки пожароопасной ситуации разработана математическая модель.

Ключевые слова: пожарная безопасность, пожарная опасность, газоперекачивающий агрегат, пожароопасная ситуация, система уплотнения, диаграмма Исикавы, компрессорный цех.

A.E. Kirilov

Perm National Research Polytechnic University

THE DEVELOPMENT MODEL FOR HAZARD OF A COMPRESSOR SHOP IN CASE OF FAILURE A SEALINNG SISTEM OF A GAS TURBINE UNIT

The article deals with the problem of occurrence and development of a fire-dangerous situation in case of failure of gas consolidation system in the gas-compressor unit. Cause-and- effect relations between the factors leading to the occurrence of the fire-dangerous situation are defined with the help of Ishikava diagram. The quantitative assessment of the firedangerous situation can be done by means of a set up mathematical model.

Keywords: fire safety, fire dangerouse, gas turbine unit, fire hazard, sealing system, Ishikawa diagram, the compressor shop.

Пожарная опасность газоперекачивающих агрегатов (ГПА) обусловлена пожароопасными свойствами природного газа, находящегося в трубопроводных коммуникациях, турбинного масла, используемого в системах смазки, охлаждения и уплотнения ГПА, а также наличием потенциальных источников зажигания [1, 6]. К ним относятся нагретые части ГПА, искры электрического и фрикционного характера, источники открытого пламени (например, при проведении огневых работ) и др. Компоновка ГПА пожароопасна тем, что маслопроводы близко расположены к нагретым частям ГПА, и при их разгерметизации может образоваться выброс турбинного масла, который, воспламенившись, способен образовать высокотемпературный очаг горения, токсичные продукты горения и другие опасные факторы пожара (ОФП). Причинами протечки масла могут быть некачественный монтаж фланцевых соединений, ненадежное уплотнение на стопорных регулирующих клапанах турбогенератора, дефекты металла, из которого

171

изготовлены элементы турбины (диск, лопатки и т.д.), переполнение маслобаков, эксплуатация агрегатов с загрязненными маслофильтрами и т.д. Высокую пожарную опасность представляют трубопроводные коммуникации топливных и пусковых линий, входные и выходные коллекторы ГПА, в которых под давлением находится природный газ. Разгерметизация этих коммуникаций способна привести к загазованности помещения, а при появлении источника зажигания, и к взрыву [4, 10].

Для анализа причин возникновения пожароопасной ситуации, в результате отказа маслосистемы ГПА, воспользуемся методом диаграммы Исикавы. Использование диаграммы Исикавы позволит выявить всевозможные факторы, влияющие на возникновение и развитие пожароопасной ситуации. На рисунке представлена диаграмма Исикавы пожароопасной ситуации при отказе системы уплотнения ГПА.

Рис. Диаграмма Исикавы пожароопасной ситуации в компрессорном цехе при отказе системы уплотнения газоперекачивающего агрегата

Диаграмма позволяет сделать вывод, что источниками пожарной опасности являются выброс масла из маслосистемы ГПА (ψ), появление в зоне выброса источника зажигания (φ) и неисправность автоматической системы пожаротушения (χ). Выброс масла из маслосистемы ГПА возможен при отказах следующих ее элементов:

–отказ масляного насоса уплотнения (МНУ), который создает гидрозатвор в торцевых уплотнителях центробежного нагнетателя ГПА (давление масла в торцевых уплотнителях центробежного нагнетателя (ЦБН) на 0,1–0,3 МПа выше, чем давление газа

врабочей полости ЦБН, что исключает проникновение газа в маслосистему ГПА);

–отказ гидроаккумулятора масла (в случае прекращения подачи масла давление на торцевых уплотнителях обеспечивает гидроаккумулятор);

172

где λ – интенсивность отказов, 1/ч.

Для резервируемых и восстанавливаемых объектов параметр λ может быть заменен на ω (поток отказов) [5]. Тогда формула (4) примет следующий вид:

где ri(t)n – количество отказов в начале каждого интервала ∆t; r(ti + ∆t) – количество отказов в конце интервала ti + ∆t;

N – общее количество элементов автоматической системы пожаротушения (АСПТ); ∆t – интервал разбиения времени наблюдения.

Интервал разбиения времени наблюдения ∆t в целях наибольшей достоверности результатов следует принимать в пределах 1–3 мес. при периоде исследования 3–5 лет. Более строгая оценка интервала разбиения ∆t производится по правилу Старджесса [5]:

где Тmax и Tmin – максимальные и минимальные значения наработки на отказ, ч; М – суммарное число отказов.

Вероятность безотказной работы механических элементов маслосистемы может быть определена из модели «нагрузка – прочность»: P = ВБР (у ≥ 0), где у = [σ] – σ. Здесь [σ] – случайная величина обозначающая прочность, σ – случайная величина, обозначающая эквивалентное напряжение [3]. После математических преобразований модель «нагрузка – прочность» примет вид:

где PИЗ – вероятность возникновения источника зажигания;

Pi(ТИn) – вероятность появления в i-м элементе помещения ГПА n-го энергетического (теплового) источника;

174

σˆ i – среднеквадратичное отклонение усеченного нормального закона;

С – коэффициент усечения;

М(Ui) – математическое ожидание случайной величины Ui.

С помощью модели развития пожароопасной ситуации, рассмотренной в статье, возможен анализ множества всех пожароопасных ситуаций на компрессорном цехе. Данный метод может быть использован при анализе или построении систем обеспечения пожарной безопасности не только газотранспортных предприятий, но и технологических объектов другой производственной сферы.

Список литературы

1.Акимов В.А., Лапин В.Л. Надежность технических систем и техногенный риск: учеб. пособие. – М.: Деловой экспресс, 2002. – 368 с.

2.Трефилов В.А. Теоретические основы безопасности человека: курс лекций. – Пермь: Перм. кн. изд-во, 2006. – 100 с.

3.Аликин В.Н., Анохин П.В. Критерии прочности и расчет механической надежности конструкций / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1999. – 158 с.

4.Корольченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. – М.: Нефть и газ, 1999. – 463 с.

5.Эксплуатация установок пожарной автоматики / Н.Ф. Бубырь, Р.П. Воробьев, Ю.В. Быстров, Г.М. Зуйков. – М.: Стройиздат, 1986. – 367 с.

6.Собурь С.В. Пожарная безопасность предприятия. Курс пожарно-технического минимума: справочник. – 8-е изд. (с изм.). – М.: Пожкнига, 2004. – 496 с.

7. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент

отребованиях пожарной безопасности».

8.ГОСТ 12.1.004–91. Пожарная безопасность. Общие требования.

9.ГОСТ 12.3.047–98. ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

10.Концепция противопожарной защиты ОАО «Газпром». ОАО «Газпром», 2009 г.

Получено 17.10.2013

176

ПРОБЛЕМЫ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 378

О.В. Бердышев

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

Рассматриваются особенности методического обеспечения направления «Техносферная безопасность». Обоснованы и определены формирующиеся компетенции. Определены основные методы и средства их получения.

Ключевые слова: техносферная безопасность, управление, методика, компетенции, разнопрофильность решений, деловые игры, ситуационные задачи.

O.V. Berdyshev

Perm National Research Polytechnic University

FEATURES OF METODICAL SUPPORT REALIZATION OF EDUCATIONAL

PROCESS ON FORWARD TECHNOSPHERE SAFETY

In this paper we describe definition features of methodical support on forward “Technosphere safety”. Motivated and determined forming competence. The main methods and means for obtaining them.

Keywords: technosphere security, governance, methodology, competencies, different profiles solutions, business games, situation tasks.

Согласно ст. 69 ФЗ «Об образовании в РФ», «высшее образование имеет целью обеспечение подготовки высококвалифицированных кадров … в соответствии с потребностями общества и государства…». Всевозрастающая интенсивность использования социумом техносферы делает актуальной проблему подготовки бакалавров и магистров по направлению «Техносферная безопасность». В связи с тем, что подавляющее большинство аварийных ситуаций так или иначе связано в антропогенным фактором, проблемы техносферной безопасности естественно рассматривать в системе «человек– техносфера» [1]. Соответственно исследование вопросов методического обеспечения подготовки профильных специалистов естественно осуществлять в контексте взаимодействия человека и техносферы.

В соответствии со ст. 73 ФЗ «Об образовании в РФ», «профессиональное обучение направлено на приобретение … профессиональной компетенции…». Сама профессиональная компетенция определяется функционалом будущих специалистов, в настоящем случае – управленцев в области «Техносферная безопасность».

Бакалавриат предполагает подготовку управленцев среднего звена. Высший уровень управления требует более высокой квалификации управленческих кадров, на подготовку которых направлена магистратура [2, 3].

178

Базовыми для бакалавра являются следующие две универсальные компетенции

[3, 4–8]:

1)владение основными методами организации безопасной жизнедеятельности персонала и населения, их защиты от возможных последствий происшествий в техносфере;

2)умение организовывать и осуществлять систему мероприятий по охране труда, производственной санитарии, промышленной и пожарной безопасности в процессе проектирования, производственной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта оборудования;

Магистр, помимо вышеозначенных компетенций бакалавра, должен обладать способностью и готовностью к организации и проведению научно-практических исследований в сфере обеспечения техносферной безопасности.

В обоих случаях недостаточно проработанной остается проблема методического обеспечения формирования этих компетенций. Методика обучения – совокупность методов и средств осуществления образовательной деятельности.

Методы обучения в последнее время становятся все более разнообразными. Стандартный набор (лекция, практикум, самостоятельная работа) дополнился такими уже вполне распространенными методами, как семинарские занятия, деловые игры, проектные занятия и пр. Выбор метода обучения тесно связан с целями, которые предполагаются к достижению.

Бакалавриат предполагает в первую очередь практическую реализацию сформированных компетенций [11]. Поэтому основное направление методов его образовательной деятельности должно обеспечивать наработку практических способностей и готовностей.

Сцелью реализации этих методов на кафедре «Безопасность жизнедеятельности» ПНИПУ в последнее время особое внимание уделяется исследованию возможностей

ивнедрению в учебный процесс аудиторных занятий в форме деловых игр, базирующихся на имитационных моделях производственных ситуаций.

Имитационное моделирование конкретной производственной ситуации предполагает формализацию проблемы обеспечения техносферной безопасности, определение ролей участников диалогического общения и принципов их совместной деятельности [5, 10]. Деловая игра призвана обеспечить у специалиста-управленца в области «Техносферная безопасность» отработку навыков решения практических задач в контексте взаимодействия человека и техносферы. Коммуникационные способности являются одним из необходимых атрибутов руководителя.

В качестве универсального примера деловой игры предлагается деятельность по организации работы службы охраны труда некоторого конкретного (или абстрактного) предприятия. Моделируемый период времени, особенности техносферной безопасности предприятия, сфера интересов специалистов службы и прочие частные вопросы определяются преподавателем в соответствии с учебными задачами дисциплины. Примерами дисциплин, в которые возможно внедрение указанной деловой игры являются: безопасность эксплуатации газового хозяйства, правовые основы безопасности, психология делового общения.

Более простым в реализации, в сравнении с деловой игрой, методом образовательной деятельности, используемом в ПНИПУ является решение ситуационных задач. Этот метод также основан на имитационном моделировании преимущественно практической

179

ситуации, однако не предполагает диалога студента и преподавателя. Примерами ситуационных задач могут быть следующие: «Групповой несчастный случай при производстве газосварочных работ», «Комплексная проверка соответствия оборудования требованиям безопасности», «Целевая проверка состояния электрооборудования

иобеспечения электробезопасности в металлообрабатывающем цехе», «Организация деятельности администрации муниципального образования по обеспечению безопасности населения в случае чрезвычайной ситуации на прилегающем к нему химически опасном объекте».

Магистратура предполагает способность и готовность выпускника к научным исследованиям в области техносферной безопасности. В соответствии со ст. 72 [11], необходимо сотрудничество студентов-магистров с научными работниками как своего вуза, так и иных учебных и научных учреждений. Результатами этой работы являются патенты, публикации в журналах и участие в конференциях соответствующего профиля

ит.п.

Методы обучения включают в себя в том числе контроль качества. Стандартные методы контроля (экзамен и зачет) разнообразятся за счет форм их реализации. Электронное тестирование предполагается наиболее распространенной формой зачета. При этом основное внимание уделяется тестам «на сопоставление». Для контроля наработки практических навыков особо ценная форма экзамена – решение ситуационной задачи.

Разнопрофильность решений по организации безопасной жизнедеятельности, которые предстоит принимать выпускникам приводит к потребности введения в учебный процесс достаточно большого спектра естественно-научных дисциплин. К этим дисциплинам, как к средствам обучения, относятся в том числе, защита от механических колебаний и шума, защита от излучений, пожаровзрывобезопасность, электробезопасность, геодезия и картография Пермского края, физические процессы в литосфере, распространение химических элементов в атмосфере и гидросфере, безопасность эксплуатации газового хозяйства.

Потребность в коммуникативных способностях будущих руководителей определяет необходимость их воспитания как личностей социально грамотных. На это направлено изучение следующих дисциплин: социология и политология, правоведение, второй иностранный язык, деловой (профессиональный) иностранный язык, основы предпринимательской деятельности, психология безопасности, андрогогика, правовые основы безопасности, психология делового общения.

Специфика подготовки магистров состоит в необходимости освоения ими дисциплин, направленных на организацию и проведение научно-практических исследований (математика, системный анализ и моделирование опасных явлений и процессов, математические основы принятия управленческих решений, теория управления, информационные технологии в управлении безопасностью, математическая обработка результатов эксперимента).

Успешность освоения учебных дисциплин должна и обеспечивается соответствующими информационным и лабораторным фондами, а также используемыми в учебном процессе методами осуществления образовательной деятельности.

Информационное обеспечение основывается на разработке и использовании учеб- но-методических комплексов дисциплин, достаточных для освоения студентами учебного материала.

180