Системы автоматической противопожарной защиты предприятий

Александр Бородин, Алексей Корнилов, 04/04/23

в свете развития интеллектуальных систем управления технологическими процессами

В статье рассматриваются перспективы комплексного подхода к обеспечению пожаровзрывобезопасности промышленных объектов в свете развития интеллектуальных систем управления технологическими процессами.

Современное динамично развивающееся промышленное производство предполагает интеграцию средств и систем автоматизации технологического процесса в единое информационное пространство предприятия, в том числе это касается и систем автоматической противопожарной защиты (САПЗ). Стремительно расширяется функционал САПЗ, обеспечивающий постоянный контроль состояния и возможность периодических проверок исправности без вывода из работоспособного состояния. В нынешних экономических условиях противопожарная защита вынуждена расширять спектр механизмов, способных справиться не только с критическими последствиями при возникновении пожара, но и на более ранней стадии, когда возгорание может быть предотвращено.

Для САПЗ, работающих, как правило, на проприетарных коммуникационных протоколах, вопрос интеграции традиционно решался обменом сигналов на релейном уровне или применением специальных модулей сопряжения. Это позволяло обеспечивать взаимодействие систем пожарной безопасности и управления технологическим процессом. Однако в настоящее время наблюдается смещение фокуса в сторону интегрированных программно-аппаратных комплексов на унифицированной не только программной, но и аппаратной базе. А интенсификация импортозамещения явилась катализатором этого процесса.

Унификация систем автоматизации: в чем преимущества?

В контексте аппаратной унификации САПЗ и автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) приоритет отдается приборам приемно-контрольным и управления пожарным (ППКУП) на базе промышленных программируемых логических контроллеров (ПЛК). Причем унификация оборудования – это не единственное преимущество такого решения. Отметим еще несколько:

удобство интеграции в цифровую экосистему предприятия по открытым коммуникационным протоколам;
реализация сложных алгоритмов функционирования систем под конкретный объект и технологический процесс за счет использования возможностей языков программирования МЭК 61131-3;
организация взаимодействия САПЗ с системами противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ), газового анализа, в том числе и организация нескольких систем от одного контроллера.

Специалисты в области проектирования САПЗ могут счесть последний факт противоречивым или даже недостоверным в контексте сравнительно новых требований п. 5.21 СП 484.1311500.2020 о недопустимости выполнения системами пожарной автоматики функций, не связанных с противопожарной защитой. Однако следует учесть, что согласно ч. 1 ст. 5 Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (далее – Технический регламент) каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности, целью которой, согласно ч. 2 ст. 5 Технического регламента, является прежде всего предотвращение пожара. Глава 13 Технического регламента посвящена системе предотвращения пожаров, заключающейся в исключении условий образования горючей среды.

Данный подход нашел свое отражение и в Общих правилах взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, а именно в разделе III данных правил указано, что для каждой технологической системы должны предусматриваться меры по максимальному снижению взрывоопасности, направленные в том числе на предупреждение возможности взрывов и пожаров в объеме производственных зданий, сооружений и наружных установок. Таким образом, реализацию комплексного подхода к противопожарной защите промышленных объектов следует считать не дополнительным, а неотъемлемым условием при разработке проектных решений.

Для исключения возможного неоднозначного толкования норм специалистами АО "Эридан" дополнительно был получен положительный ответ от ФГБУ "Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России" о возможности выполнения САПЗ функций предотвращения пожара, например, в части контроля загазованности помещения.

Согласно ч. 1 ст. 93.1 Технического регламента разработка технологического оборудования и связанных с ним технологических процессов, разделение технологической схемы на отдельные технологические блоки, ее аппаратурное оформление, выбор типа отключающих устройств и мест их установки, средств контроля, управления и противоаварийной защиты должны обеспечивать с учетом элементов системы обеспечения пожарной безопасности непревышение значений допустимого пожарного риска для производственных объектов. В то же время при проектировании приборных систем безопасности, в том числе систем противоаварийной защиты, согласно требованиям раздела 8 ГОСТ Р МЭК 61511–1–2011 должны быть получены описания каждого определенного опасного события и влияющих на него факторов, а также описание мероприятий, предпринимаемых для снижения или устранения опасностей и риска. Фактически требования данных документов не противоречат, а взаимно дополняют друг друга и в некоторой степени объединяют функционал Паз и САПЗ.

На данном этапе развития технологий возможна оптимизация алгоритмов их работы на основании анализа комплекса данных не только о динамике опасных факторов пожара, но и технологических параметров (индикаторов предаварийного состояния). И наиболее подходящим функционалом для реализации этого взаимодействия обладает ПЛК.

В связи с вышесказанным возникают перспективы не только унификации систем автоматизации, но и реализации более глубокого и гибкого подхода к обеспечению пожаровзрывобезопасности промышленных объектов. Под таким подходом понимается не только применение традиционной парадигмы "срабатывание САПЗ после произошедшего пожара", но и движение в сторону воздействия на технологический процесс еще до возникновения пожара либо исключение или снижение вероятности ложных срабатываний вследствие изменения режима функционирования технологического процесса, что, к сожалению, иногда происходит.

Эридан

Функции программно-технического комплекса "Диалог Pro"

Именно эта концепция взаимодействия САПЗ и АСУ ТП легла в основу программно-технического комплекса "Диалог Pro", разработанного АО "Эридан". Потенциал ППКУП "Диалог Pro" на базе промышленного ПЛК позволяет эту концепцию реализовать. Рассмотрим пример. ППКУП "Диалог Pro" при получении от системы ПАЗ сигналов, являющихся индикаторами предаварийного состояния, близкого пожару или взрыву (критическое давление, температура, уровень, концентрация или их совокупность), может перевести систему пожарной сигнализации (СПС) и автоматическую установку пожаротушения (АУП) в этой зоне контроля пожарной сигнализации (ЗКПС) в режим повышенной готовности:

изменить алгоритм срабатывания СПС с двухпорогового "С" на более "быстрый" однопороговый "А", поскольку достоверность создания потенциально опасной ситуации подтверждена данными от других контрольно-измерительных приборов, что не противоречит требованиям, если не обеспечивается пуск автоматической установки пожаротушения или системы оповещения и управления эвакуацией 4–5 типов;
переключить алгоритм анализа сигнала извещателем в сторону уменьшения/увеличения времени обработки, повышения/понижения чувствительности и т.п.;
изменить порог срабатывания или алгоритма анализа температуры тепловых пожарных извещателей в данной ЗКПС, например, с учетом режима функционирования технологического процесса. Такое решение целесообразно при условии, что определенному режиму технологического процесса характерно заведомо известное изменение температурного режима, а также в случае, если срабатывание пожарной сигнализации может привести к пуску огнетушащих веществ автоматической установкой пожаротушения в условиях отсутствия пожара;
запустить насосы дренчерной пенной АУП (при возможности работать непродолжительное время на себя или наличии байпасной линии), снизив инерционность установки в целом;
снизить продолжительность или вообще исключить время задержки пуска газовых, порошковых или аэрозольных АУП, если, например, система ПАЗ заранее запустила систему оповещения людей. Такое ответственное решение может быть заложено только при гарантированном отсутствии людей в данной ЗКПС. Например, при восстановлении автоматического пуска только оператором после проверки отсутствия людей либо в помещениях, не предназначенных для пребывания персонала;
оповестить оператора о переходе в режим повышенной готовности и т.п.

Важно отметить, что в период предаварийной опасности подтверждение сигналов от системы ПАЗ будет компенсировать недостаток подтверждающих сведений от других каналов СПС. Это, несомненно, позволит снизить инерционность систем противопожарной защиты, а соответственно и время свободного развития пожара и ущерба от него, что особенно актуально для быстропротекающих процессов.

Меньше ложных срабатываний

Помимо достижения целей исключения пожара, минимизации времени свободного его развития, комплексный подход к автоматизации противопожарной защиты позволяет минимизировать и вероятность ложных срабатываний САПЗ.

По опыту проектирования САПЗ специалистами АО "Эридан", нередко возникает необходимость программирования нестандартных комплексных алгоритмов: например, для некоторых технологических процессов при отключении вентиляторов обдува возможно повышение температуры в ЗКПС выше регламентных значений и, как следствие, периодические ложные срабатывания СПС и АУП. При комплексном взаимодействии систем АПЗ и ПАЗ возможно предусмотреть распознавание САПЗ данной ситуации и задействование альтернативного алгоритма пуска АУП, не противоречащего требованиям, но позволяющего избежать подачу огнетушащих веществ, если фактически это не требуется.

Практика показывает, что немаловажным этапом является комплексная наладка САПЗ и начальный период эксплуатации, в ходе которых могут быть выявлены конкретные особенности эксплуатации оборудования, например постоянно существующие или регулярно возникающие помехи, которые могут приводить к ложным срабатываниям и не могли быть учтены по причине того, что на период технического перевооружения объект был выведен из эксплуатации. Это особенно актуально, если учесть, что согласно п. 3.9 под ложным срабатыванием (о пожаре) понимается извещение о пожаре, сформированное при отсутствии пожара.

Существующие весьма противоречивые требования п. 6.5.10 ГОСТ Р 59638–2021 определяют допустимое количество ложных срабатываний автоматической системы пожарной сигнализации, а именно:

допустимое количество ложных срабатываний определяют исходя из общей площади объекта в расчете "одно ложное срабатывание на каждые 500 м² в год" с округлением до целого числа в большую сторону или не более 12 ложных срабатываний в год, если расчетное значение меньше;
частота ложных срабатываний в одной зоне контроля пожарной сигнализации (далее – ЗКПС) или помещении не должна превышать четырех срабатываний в год.

Согласно требованиям п. 6.5.12 ГОСТа для ЗКПС или помещений, в которых превышается допустимое количество ложных срабатываний, рекомендуется в том числе изменение алгоритмов принятия решения о пожаре, что может быть успешно реализовано благодаря гибкому программированию ПЛК.

Повышение уровня безопасности объекта

Подобные технические решения необходимо тщательно прорабатывать совместно со специалистами объекта защиты на этапах разработки проектной документации или СТУ на системы АПЗ и ПАЗ и далее корректировать во время комплексной наладки.