Алгоритм Безапосности: издание для профессионалов
Санкт-Петербург:
тел.: +7 911 137-88-32 magazine@algoritm.org
Москва:
тел.: +7 499 641-05-26moscow@algoritm.org

Главная
Новости
О журнале
Архив
Свежий номер
Реклама
Подписка
Контакты
Сотрудничество
 

Если вы хотите стать распространителем нашего журнала

 
 
 
 
 

"Алгоритм Безопасности" № 1, 2010 год.

Содержание

Надежность как критерий выбора оборудования для систем пожарной сигнализации
А. Ярыгин, Д. Каткин


НАДЕЖНОСТЬ КАК КРИТЕРИЙ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

А. Ярыгин

директор ООО «Интекран ТР», Д. Каткин

технический директор MATAEL Ltd

С введением с 01.05.2009 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, проведенных по методикам, утвержденным 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 изве-щателей в помещении - через 2,5 года. При этом если данные извещате-ли 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 из-вещателя, изготовленного в соответствии с ГОСТ Р 53325-2009 пп. 4.2.4.1, в охраняемом помещении не оправдана, так как решающими факторами являются качество извещателя, надежность опознавания пожара и его наработка на отказ. В большинстве случаев установка двух извещателей в охраняемом помещении повышает период надежного опознавания пожара системой пожарной сигнализации за время эксплуатации всего до 25%, а трех - 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 из-вещателей в упомянутом ГОСТ. Только извещатели и приборы приемно-конт-рольные с наработкой на отказ более 400000 часов могут выполнять свое предназначение все 10 лет без замены.

3. Вы достаточно богаты, чтобы покупать дешевое оборудование? В таком случае вы можете позволить себе установить систему пожарной сигнализации, которая будет стоить вам при покупке в 2-2,5 раза дешевле высоконадежной, но уже через год-два вы потратите такую же сумму на замену оборудования, а через 10 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 надежности извещателей и приборов приемно-контрольных, ни один отечественный производитель не может гарантировать надежную 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 надежности, в частности MIL-HDBK-217F, и только в лабораториях, выдающих соответствующий 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, утвержденную 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-контроль-ные - 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 30.07.2009 № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности», расчетная величина индивидуального пожарного риска Ов в каждом здании рассчитывается по формуле:

Qs=Qn (1-Ran) Рпр (IP) (1-Рп.з): (2)

где Qn - частота возникновения пожара в здании в течение года, определяется на основании статистических данных;

Ran - вероятность эффективного срабатывания установок автоматического пожаротушения (далее - АУПТ);

Рпр - вероятность присутствия людей в здании;

Рэ - вероятность эвакуации людей;

Рпз - 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 Ro6h RC0Y3) (1 Ro6h ЯПДЗ); (4)

где Ro6h - вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации (значение параметра Ro6h определяется технической надежностью элементов системы пожарной сигнализации, приводимых в технической документации, и у низконадежных приборов не может быть выше, чем у высоконадежных. При отсутствии сведений по параметрам технической надежности допускается принимать Ro6h = 0,8);

Rcoy3 - условная вероятность эффективного срабатывания системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации;

- условная вероятность эффективного срабатывания системы противо-дымовой защиты в случае эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации.

Так как речь идет о вероятности эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации, то будем рассматривать самую многочисленную составляющую системы - пожарные изве-щатели, 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 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 5.13130.2009, допускается установка одного пожарного из-вещателя в защищаемом помещении.

Исходные данные для проведения расчетов

Оборудование

ПС

ПС-ВК

Срок эксплуатации

системы, лет

10

10

Наработка

на отказ, 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:

Pn(t)= PoP (t) + (1- Po) V (t) P(t-t),

где P0 = Кг - 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/Тв;

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

Tm - время безотказной работы;

Тв - время восстановления системы.

На практике обычно Тв<Тт 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:

i = 1 / To;

где 1 - вероятность отказов, 1/ч; Т0 - наработка на отказ, часы.

2) Вероятность отказа за период времени работы:

Q = 11;

где 1 - вероятность отказов, 1/ч; t - длительность периода времени работы, ч.

3) Вероятность безотказной работы к заданному времени:

Р = е 1t; \

Результаты расчетов сведены в таблицы 1 и 2.

Табл. 1. Надежность оборудования ПС

Срок эксплуатации, лет

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Срок эксплуатации, часов

8760

17520

26280

35040

43800

52560

61320

70080

78840

87600

Наработка на отказ, часов

60 000

Интенсивность отказов, 1

1,66667E-05

Вероятность отказа за период работы,Q

0,146

0,292

0,438

0,584

0,73

0,876

1,022

1,168

1,314

1,46

Вероятность безотказной работы,Р

0,864157

0,746768

0,645325

0,557663

0,48190

0,416445

0,359874

0,310988

0,268742

0,23223627

Для наглядности результаты расчетов приведены на графике (рис. 1).

Рис. 1

Табл. 2. Надежность оборудования ПС-ВК

Срок эксплуатации, лет

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Срок эксплуатации, часов

8760

17520

26280

35040

43800

52560

61320

70080

78840

87600

Наработка на отказ, часов

438 000

Интенсивность отказов, l

2,28311E-06

Вероятность отказа за период работы,Q

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

Вероятность безотказной работы,Р

0,980198

0,960789

0,941764

0,923116

0,904837

0,886920

0,869358

0,852143

0,835270

0,81873075

Табл. 3. Надежность оборудования ПС при 2- и 3-кратном увеличении количества

Срок эксплуатации, лет

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Срок эксплуатации, часов

8760

17520

26280

35040

43800

52560

61320

70080

78840

87600

Наработка на отказ, часов

60000

Интенсивность отказов, l

1,66667E-05

Вероятность отказа за период работы,Q

0,146

0,292

0,438

0,584

0,73

0,876

1,022

1,168

1,314

1,46

Вероятность безотказной работы, Р для 1-го извещателя

0,864157

0,746768

0,645325

0,557663

0,481909

0,416445

0,359874

0,310988

0,268742

0,232236

Вероятность безотказной работы, Р для 2-х извещателей

0,981546

0,935873

0,874206

0,804338

0,731581

0,659464

0,590239

0,525262

0,465263

0,410538

Вероятность безотказной работы, Р для 3-х извещателей

0,997493

0,983761

0,955384

0,913451

0,860934

0,801278

0,737701

0,672900

0,608969

0,547433

Табл. 4. Оценка стоимости затрат на ремонт/замену извещателей (нарастающим итогом)

Срок эксплуатации, лет

12345678910

Общее количество извещателей системы, N

3400

Стоимость отечественного извещателя, руб.

925,5

Стоимость импортного извещателя , руб.

2912,92

Стоимость для ПС-ВК, руб.

198079

396157

594236

792314

990393

1188471

1386550

1584628

1782707

1980786

Стоимость для ПС, руб.

459418

918836

1378255

1837673

2297091

2756509

3215927

3675346

4134764

4594182

Стоимость для ПС, руб. при 2-кратном увеличении количества извещателей

918836

1837673

2756509

3675346

4594182

5513018

6431855

7350691

8269528

9188364

Стоимость для ПС, руб. при 3-кратном увеличении количества извещателей

1378255

2756509

4134764

5513018

6891273

8269528

9647782

11026037

12404291

13782546

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 первого года эксплуатации, и к концу шестого года эксплуатации значение вероятности отказа становится выше единицы, т.е. такая система требует замены части оборудования, начиная с первого года эксплуатации, а полная замена должна про-известись на шестом году (с заменой приборов приемно-контрольных). Сопутствующее заключение:

Вывод: выбор оборудования для ПСУА при установке в защищаемом помещении первого пожарного извещателя за оборудованием ПС-ВК, так как 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 5.13130.2009. В этом случае применяем формулу:

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

Результаты расчетов для двух и трех извещателей сведены в таблицу 3.

Для наглядности результаты расчетов приведены на графике (рис. 2).

Рис. 2

Анализ полученных данных не в пользу оборудования ПС, так как при 2-кратном увеличении извещателей надежность оборудования снижается ниже уровня 0,8 после 3 лет эксплуатации, а при 3-кратном увеличении извещателей надежность оборудования снижается ниже уровня 0,8 после 5 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-кратном увеличении извещателей в низконадежной системе стоимость систем сравняется, а при 3-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 1,5-2 раза выше высоконадежной системы, так как придется 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).

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-контроль-ные, также изготовленные согласно принятым в России стандартам, т.е. 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 также считаем, что стандарты на системы безопасности должны требовать создания и использования высоконадежного 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 30.07.2009 № 382 «Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности».

- Свод правил 5.13130.2009

Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

- MIL-HDBK-217F-Notice2

Методика проверки и расчета надежности электронных приборов. Министерство обороны США.

скачать
скачать

 

Rambler's Top100 Интернет портал. Каталог фирм. бжд. Охрана. Обеспечение безопасности. Безопасность предприятия. Оборудование. Видеонаблюдение.