Перейти на Sec.Ru
Рейтинг@Mail.ru

30 ноября 2012

"Вечная" тема 1-2-3 с точки зрения MTBF
Миф и реальность

Статья опубликована в каталоге «Пожарная безопасность 2013», Groteck
И.Г. Неплохов
Технический директор по ПС компании ADT/Tyco, к.т.н.

Тему 1-2-3 выбора минимального числа пожарных извещателей при обсуждениях на форумах часто называют вечной, подчеркивая тем самым бессмысленность обсуждения в рамках действующей нормативной базы. Действительно, отсутствие однозначных требований и четких определений делают настолько сложным обоснование установки одного и даже двух извещателей в помещении, что проще запроектировать по 3 извещателя. Насколько оправдано это уникальное требование, введенное почему-то только в нашей стране? 10-летний период эксплуатации систем, выполненных по этим нормам, показал, что избавиться таким способом от ложных срабатываний не удается и вероятность обнаружения пожара остается на недопустимо низком уровне, в расчете рисков ее величина должна приниматься равной 0,8. Как же за рубежом устанавливают по одному пожарному извещателю в помещении и обеспечивают высокий уровень пожарной защиты?

Требование об установке в помещении не менее трех или четырех извещателей впервые появилось в 2003 г. в НПБ 88-2001*, далее эти же формулировки были включены в свод правил СП 5.13130.2009 и несколько модифицировались в Изменении № 1 свода правил СП 5.13130.2009. На чем основывается требование использования в несколько раз большего количества пожарных извещателей? Обычно приводятся пугающе простые объяснения: один извещатель в помещении может отказать и пожар не будет обнаружен, должно быть минимум два, чтобы хоть один из них сработал. Но в 2003 г. вдруг выяснилось, что сигналу "Пожар" от первого пожарного извещателя доверять никак нельзя, что многие наши извещатели по каким-то причинам, которые почему-то никого не интересуют, склонны к ложным тревогам. И для получения достоверного сигнала "Пожар" больше ничего невозможно придумать, кроме как ввести условие подтверждения его сигналом от второго извещателя. И даже автоматический перезапрос состояния извещателя с ППКП не избавил от ложных срабатываний некачественных или необслуживаемых извещателей. Но на случай отказа любого из этих двух извещателей потребовалось добавить по крайней мере еще один – резервный. Причем все эти извещатели требуется разнести друг от друга на половину нормативного расстояния. А с учетом работы вентиляционных систем и кондиционеров, не отключающихся по срабатыванию первого извещателя, ожидать достаточно быстрой активизации второго извещателя не приходится. В итоге при расчете пожарного риска вероятность обнаружения пожара должна приниматься равной всего лишь 0,8!

Число извещателей и вероятность обнаружения пожара

По данным ФГУ ВНИИПО МЧС России реальная эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже: в 2011 г. из 820 установок при пожаре задачу выполнили только 608, то есть сработали с вероятностью ниже 0,74! В остальных 26% пожаров 146 (17,8%) установок  не сработали, еще 62 (7,6%) установки были выключены. В 2010 г. из 981 установок задачу выполнили только 703 (72%), 206 не сработали и 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%), еще 69 (7%) были выключены. В 2009 г. было еще хуже, из 1021 установки задачу выполнили только 687, то есть вероятность обнаружения пожара была равна 0,67, еще 207 установок не сработали и 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%), а 124 (12,1%) - не были включены.

Что означает вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации на уровне 0,7? Это значит, что в течение года и более на 30 объектах из 100 пожарная сигнализация не обнаруживает пожар или вообще отключена полностью. Либо находится в нерабочем состоянии на всех объектах в течение 30% времени, то есть 3,6 месяца в году, либо 30% пожарных шлейфов постоянно отключены, оборваны или заглушены, либо в 30% помещений стоят неисправные извещатели. Если основной вклад в отсутствие работоспособности вносят ненадежные пожарные извещатели, то для обеспечения вероятности обнаружения пожара на уровне 0,7, с учетом их резервирования, примерно половина извещателей должна быть неисправна.

Каким образом данная статистика соотносится с требованием "моментальной" замены одного извещателя с контролем работоспособности при автоматическом определении его неисправности? Помещение нельзя оставить без контроля даже в течение одного часа, но если тестирование извещателей не проводится хотя бы раз в год, то получается, что до 20–30% помещений или объектов оказываются без пожарной защиты. А ведь это выясняется только при пожарах, а до того формально обеспечивается практически 100%-ная "работоспособность"!

Нормативная безнадежность

Обоснование необходимости использования двух извещателей для повышения надежности обычно проводится исходя из нормативных требований: средняя наработка на отказ пожарного извещателя по ГОСТ Р 53325-2009 должна быть не менее 60 000 ч. Однако эта величина далека от реальных значений. Если на эксплуатацию системы в течение 10 лет мы предусматриваем в ЗИП 10% извещателей, то предполагаем, что за год в среднем нам придется заменять 1% неисправных извещателей. Следовательно, средняя наработка на отказ извещателей должна быть не менее 100 лет, что равно 876 000 ч. А при использовании извещателей с наработкой на отказ 60 000 ч. наш 10%-ный ЗИП будет израсходован менее чем за год. Ведь 60 000 ч. – это примерно 6,85 года, и каждый год мы должны заменять 100%/6,85 = 14,6% извещателей. Менее чем через 7 лет все 100% извещателей должны быть заменены на новые, а на 10 лет эксплуатации соответственно в ЗИП надо закладывать 146% извещателей, что примерно в 1,5 раза больше, чем их установлено на объекте. Одно из двух: либо наши извещатели имеют в 10 раз большую наработку на отказ, либо работоспособность извещателей не контролируется при техническом обслуживании и уже через 3 года эксплуатации половина извещателей переходят в нерабочее состояние. И тогда по теории вероятности в 25% помещений оба извещателя не работают и резервирование от пожара не спасает.

Очевидно, приведенные выше вычисления не вполне корректны, так как нормативный срок эксплуатации извещателей превышает их среднюю нормативную величину наработки на отказ. Возьмем более короткий период эксплуатации – один год. Если вероятность отказа одного извещателя за год составляет 1/6,85, то при некоррелированных отказах вероятность выхода из строя двух извещателей равна 1/6,852 = 0,0213. Если в 100 помещениях установлено по 2 извещателя, то при ежегодной проверке работоспособности извещателей в двух помещениях будут обнаружены оба неисправных извещателя, а еще в 27 помещениях – по одному неисправному. Всего же может быть выявлен 31 неисправный извещатель из 200. При этом эквивалентная наработка на отказ двух извещателей, работающих по логике "ИЛИ" составляет 411 041,1 ч (46,9 года). Исходя из этого, теоретически допускается в помещении установка одного пожарного извещателя с наработкой на отказ 400 000 ч, что, как будет показано ниже, обеспечивается при использовании качественной элементной базы и современной технологии изготовлении извещателей даже в российских условиях.

Необходимо также отметить, что эквивалентная наработка на отказ трех извещателей, с формированием сигнала "Пожар" при активации минимум двух извещателей из трех значительно меньше 400 000 ч. Вероятность отказа за год двух или трех извещателей в одном помещении – около 0,067, то есть уже в 6–7 помещениях из 100 сигнал "Пожар" не будет сформирован и 44 извещателя из 300 потребовалось бы заменить, при точном выполнении нормативной величины наработки на отказ 60 000 ч. А средняя наработка на отказ такой структуры из трех пожарных извещателей снижается до 130 746 ч, что составляет всего лишь 15 лет. Таким образом, схема из двух извещателей с логикой "ИЛИ" обеспечивает наработку на отказ, в 3 раза большую, чем схема из трех извещателей, формирующая сигнал "Пожар" при срабатывании двух из них.

С другой стороны, "понятные" доводы о недопустимости установки одного извещателя в помещении из-за возможности его отказа непонятным образом сочетаются с еще более низкими требованиями по надежности, предъявляемым к приемно-контрольному прибору по сравнению с пожарным извещателем. В НПБ 75-98 "Приборы приемно-контрольные пожарные. Приборы управления пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний" было указано, что приборы приемно-контрольные пожарные (ППКП) должны быть восстанавливаемыми и обслуживаемыми изделиями, средняя наработка на отказ должна составлять на шлейф не менее 40 000 ч (4,5 года) для ППКП малой емкости (до 5 шлейфов сигнализации) и не менее 30 000 ч (3,4 года) – для ППКП средней (от 6 до 20 шлейфов сигнализации) и большой (свыше 20 шлейфов сигнализации) емкости. В ГОСТ Р 53325-2009 требования по надежности приборов по каким-то причинам не вошли, указано только, что среднее время восстановления должно быть не более 6 ч и средний срок службы – не менее 10 лет. И это при том, что требование ручного или автоматического контроля работоспособности и состояния узлов и блоков ППКП не является обязательным! Как такое положение можно объяснить с технической стороны? А что означает среднее время восстановления ППКП, которое должно быть не более 6 ч? Через какое время обнаружится отказ прибора, сколько времени потребуется на его ремонт или замену?

Кто и как должен все это время обеспечивать пожарную безопасность всей массы помещений, оставшихся без защиты, в нормах не определено.

Установка одного пожарного извещателя с контролем работоспособности в помещении не допускается, если не обеспечивается дежурство на время его замены, а один ППКП без контроля работоспособности при отказе оставляет все помещения без пожарной защиты и мы об этом узнаем либо при очередном ТО, либо после пожара, если прибор уцелеет. Очевидно, прибор, содержащий на два порядка больше электронных компонентов, всегда будет иметь более низкую надежность по сравнению с извещателем. Именно поэтому за рубежом резервируются блоки панелей, а не извещатели. Интересно было бы узнать, какую часть в 30% необнаруженных пожаров обеспечили неработающие извещатели и какую часть – неработающие приемно-контрольные приборы.

Первые пожарные извещатели и приборы

Требование установки минимум двух пожарных извещателей было заложено при разработке отечественных норм около 30 лет назад вследствие их низкой заявленной надежности. В конструкторской документации на пожарные извещатели, приборы и источники питания того времени производители обычно указывали наработку на отказ 1,31х104 ч (1,5 года) или 1,75х104 ч (2 года). Возможно, эти значения каким-либо образом связывались с гарантийными обязательствами, и производителям было выгодно указывать такие низкие значения наработки на отказ. Вполне возможно, что эти заявленные характеристики надежности и послужили предпосылкой для формирования требования об установки минимум 2 извещателей в помещении.

Принципы построения наших первых приборов и пожарных извещателей, конструкции и принципиальные схемы подробно описаны в книге доктора технических наук, профессора Ф. И. Шаровара "Устройства и системы пожарной сигнализации" (1985 г.). Во времена разработки первого отечественного извещателя фотоэлектрического дымового ИДФ-1М еще не было светодиодов и фотодиодов, и оптопара состояла из лампы накаливания типа СГ24-1,2 и фоторезистора типа ФСК-Г1 (рис. 1). Это определило технические характеристики извещателя ИДФ-1М: инерционность срабатывания при оптической плотности 15–20 %/м (0,7–1 дБ/м) составляла 30 с, допустимая фоновая освещенность до 500 лк, скорость воздушного потока до 6 м/с, напряжение питания (27±0,5) В, потребляемая мощность не более 1,5 Вт, масса 0,6 кг, срок службы 6 лет. Лампа накаливания СГ24-1,2 в извещателе была включена постоянно, и для обеспечения приемлемого срока службы извещателя ИДФ-1М ее напряжение питания было снижено с 24 до 19 В. Но даже эти меры, как будет показано далее, не позволили обеспечить высокий уровень наработки на отказ. Работоспособность извещателя проверялась по реакции на источник дыма не реже одного раза в полгода, а раз в год было необходимо очищать оптику извещателя от пыли колонковой кисточкой.

Рис. 1 Конструкция извещателя фотоэлектрического дымового ИДФ-1М
1 – лампа накаливания СГ24-1,2; 2 – фоторезистор ФСК-Г1

В комбинированном дымо-тепловом извещателе ДИП-1 уже были применены ИК светодиод АЛ108А (длина волны 0,94 мкм) и фотодиод, расположенные в вертикальной плоскости (рис. 2). Такая конструкция оптопары нередко встречается и в современных отечественных и зарубежных оптико-электронных дымовых извещателях. Здесь уже использовано импульсное излучение: длительность 30 мкс, частота 300 Гц, ток светодиода в импульсе 1,4 А. Для защиты от помех было применено синхронное детектирование, то есть вход усилителя сигнала фотодиода открывался только на время излучения светодиода. Это обеспечило более высокую защиту от помех и значительно улучшило характеристики извещателя: инерционность снизилась до 5 с, чувствительность повысилась в 2 раза до 10 %/м (0,4 дБ/м), допустимая фоновая освещенность увеличилась в 20 раз, до 10 000 лк, допустимая скорость воздушного потока увеличилась до 10 м/с, появился светодиодный индикатор режима "Пожар" красного цвета. В извещателе ДИП-1, как и в извещателе ИДФ-1М, сигнал тревоги формировался посредством переключения контактов реле, что определяло сравнительно невысокий уровень надежности и значительную мощность потребления: до 1 Вт в дежурном режиме и до 2 Вт в режиме тревоги, при напряжении питания (24±2,4) В и необходимости 4-проводного подключения к приборам, с использованием раздельных сигнальных шлейфов и цепей питания. Также надо отметить, что развитие элементной базы и замена лампы накаливания с фоторезистором на светодиод с фотодиодом позволили значительно повысить надежность извещателя. Срок службы извещателя ДИП-1 был увеличен до 10 лет, но предельная наработка на отказ, указанная в ТО, составляла всего лишь 1,31х104 ч, то есть 1,5 года.

Рис. 2 Конструкция извещателя ДИП-1

Дымовой оптический извещатель 1981 г. ИП212-2 (ДИП-2) уже имел многие технические черты, которые сохранились и в современных извещателях. Использование более современной элементной базы и новых схемотехнических решений позволило отказаться от реле и обеспечить возможность 2-проводного подключения к приборам типа ППК-2, "УОТС" и др. Ток потребления в дежурном режиме был снижен до 0,5 мА, а диапазон рабочих напряжений питания расширен до (24±10) В. При активации извещателя ИП212-2 ток потребления повышался до 5–20 мА и включался индикаторный красный светодиод. Чувствительность извещателя ДИП-2 была повышена до 5 %/м (0,22 дБ/м) удельной оптической плотности и вплотную приблизилась к действующим требованиям, по которым она должна быть в пределах 0,05–0,2 дБ/м. Длительность импульсов светодиода оставалась равной 30 мкс, а частота была снижена до 2 Гц. Для защиты от помех в извещателе ИП212-2 (ДИП-2), так же как и в извещателе ДИП-1, использовалось синхронное детектирование. Активизация извещателя производилась при фиксации уровней отраженных сигналов, превышающих установленный порог, подряд в 4 периодах, как и во многих современных дымовых извещателях.

Для защиты от электромагнитных помех в извещателях ДИП-2 и ДИП-3 (рис. 3) электроника и фотодиод были тщательно экранированы, что является редкостью в современных отечественных извещателях. Несмотря на то, что в настоящее время уровни электромагнитных помех, по сравнению с 1980-ми гг., возросли на порядок, требования по защите от электромагнитных помех не изменились, что является одной из причин большого числа ложных срабатываний.

Рис. 3 Конструкция извещателя ДИП-3

Определение MTBF

На практике для оценки вероятности отказа различных технических устройства широко используется величина MTBF (Mean (operating) Time Between Failures) – среднее время работы между отказами, которое определяется при испытаниях на надежность. Например, если в течение 1 года тестировались 1000 извещателей и 10 из них при этих испытаниях вышли из строя, то MTBF будет равен 1 год х (1000 шт./10 шт.) = 100 лет или 876 580 ч. При этом вероятность выхода из строя извещателя в течение года эксплуатации равна 10/1000 = 0,01, то есть за один год выходит из строя 1% извещателей. А в течение 10 лет – среднего срока службы извещателей, можно прогнозировать отказ порядка 10% извещателей. Соответственно если на 10 лет эксплуатации формируется ЗИП в размере 10% от общего числа извещателей, то эти извещатели должны иметь наработку на отказ  не менее 100 лет или 900 000 ч.

Рис. 4 Распределение плотности вероятности отказа электронных устройств

В каком случае справедливы эти соотношения? На рис. 4 показано типовое распределение плотности вероятности отказа электронных устройств. На этом графике можно выделить три области: I – приработка изделий, на этом этапе происходит отказ ненадежных элементов, выявление дефектов сборки и т.д.; II – период эксплуатации, соответствующий наименьшей вероятности отказа изделий; III – участок роста вероятности отказов изделий в результате старения элементов. Использование высококачественных комплектующих, современных технологий монтажа, электрическая тренировка и контроль режимов электроники в процессе изготовления позволяют полностью исключить I этап из периода эксплуатации. Тогда вероятность отказа электронных устройств, в том числе и извещателей, в ближайшие годы сохраняется на постоянном уровне, что и позволяет вычислить величину наработки на отказ. При этом этап старения элементов должен начинаться за пределами срока службы извещателей, то есть режим работы элементов должен быть выбран, исходя из сохранения параметров извещателя в течение более 10 лет. Приведенная в ГОСТ Р 53325-2009 величина средней наработки извещателей на отказ не менее 60 000 ч (6,85 года) не сочетается со средним сроком службы извещателей, который должен быть не менее 10 лет.

MTBF извещателей и ППКП на АЭС

Статистические данные по работоспособности различных устройств пожарной автоматики с распределением по типам в открытых источниках практически отсутствуют. Возможно, такая статистика вообще не собирается и не анализируется, иначе мы имели бы требования по пожарным извещателям, аналогичные европейской серии стандартов EN 54, или даже как Украина и Белоруссия вошли бы в зону действия стандартов EN 54. Исключением является статья В.И. Фомина, Т.А. Буцынской и С.Ю. Журавлева "Количественная оценка параметров устойчивости функционирования технических средств пожарной автоматики на АЭС России", опубликованная в июне 2007 г. в интернет-журнале Академии ГПС МЧС России "Технологии техносферной безопасности" (выпуск № 3 (13)). Там говорится: "Исследования проводились на десяти АЭС и охватывали период 1.01.2000 – 31.05.2006 гг. Всего за это время был зафиксирован в системах АУПТ и АУПС 331 отказ технических средств (в том числе отказы, приводящие к ложному срабатыванию) и 725 ложных срабатываний (в том числе 62 срабатывания АУПТ с пуском огнетушащего вещества)". На основании проведенных исследований был разработан и с 01.01.2005 г. введен в действие РД ЭО 0585-2004 "Методика оценки технического состояния и остаточного ресурса пожарных извещателей и приемно-контрольных приборов систем пожарной сигнализации АЭС".

Значения наработки на отказ и на ложное срабатывание, вычисленные авторами статьи, приведены в табл. 1. Результаты исследований показали, что из извещателей только дымовой извещатель ИДФ-1М показал наработку на отказ менее 400 000 ч, эквивалентную двум извещателям с нормативной наработкой на отказ 60 000 ч. И это из-за отказа лампы накаливания СМ-28-0,05, срок службы которой значительно меньше светодиодов, использующихся во всех дымовых извещателях более поздних разработок. Однако то, что эти музейные экспонаты дожили до 2006 г., тоже говорит о многом. А уже первый дымовой извещатель со светодиодом ДИП-1 показал наработку на отказ 12 000 000 ч (1369,9 года) и наработку на ложное срабатывание 5 900 000 ч (673,5 года). Причем без всяких перезапросов, судя по маркам установленных на АЭС приборов.

Еще большую величину наработки на отказ показали дымовые извещатели ДИП-3, рекордное значение 36 500 000 ч (4166,7 года). Это означает, что за каждый год эксплуатации был выявлен один неисправный извещатель ДИП-3 из 4000 извещателей, а из всех 16 321 извещателей ДИП-3, установленных на АЭС, в среднем было обнаружено ежегодно всего лишь четыре неисправных извещателя ДИП-3. Наработка на ложное срабатывание извещателя ДИП-3 составила значительную величину – 1 100 000 ч (125,6 года). Следующий извещатель, ДИП-5, показал несколько меньшую величину наработки на отказ – 9 100 000 ч (1038,8 года), но почти на порядок большую величину наработки на ложное срабатывание 9 100 000 ч (1038,8 года). Один отказ и одно ложное срабатывание на 1000 извещателей в год – отличный результат.

Более современные извещатели, установленные на АЭС в сравнительно небольших количествах, показали более скромные результаты по надежности в сравнении с ДИП-1, ДИП-3 и ДИП-5, но также превысили 400 000 ч, позволяющие обосновать установку одного извещателя в помещении. По извещателю ИП212-45 (330 шт.), наработка на отказ составила 2 000 000 ч (228,3 года) при наработке на ложное срабатывание 3700 000 ч(422,4 года), а у извещателя ИП212-46 (107 шт.) наработка на отказ оказалась еще меньше – 625 000 ч (71,3 года) и точно такая же наработка на ложное срабатывание.

Что касается широко распространенного мнения, что у тепловых извещателей полностью отсутствуют отказы и ложные срабатывания, в отличие от дымовых извещателей, практика показывает, что это не так. На АЭС эксплуатировались тепловые извещатели ИП105-2/1 в количестве 6204 шт., которые показали наработку на отказ 9 500 000 ч (1084,3 года), что несколько меньше, чем у ДИП-1, и в 4 раза меньше, чем у ДИП-3. Наработка на ложное срабатывание составила 9 100 000 ч (1038,8 года), не выше, чем у дымового извещателя ИП212-5.

Таблица 1 Наработка на отказ и на ложное срабатывание извещателей
и ППКП на АЭС России

Тип извещателя

и ППКП

Количество

Наработка на отказ

Наработка на ложное срабатывание

ч

лет

ч

лет

ИДФ-1М

629

225 000

25,7

125 000

14,3

ДИП-1

14 800

12 000 000

1369,9

5 900 000

673,5

ДИП-3

16 321

36 500 000

4166,7

1 100 000

125,6

ИП212-5

3 029

9 100 000

1038,8

9 100 000

1038,8

ИП212-45

330

2 000 000

228,3

3 700 000

422,4

ИП212- 46

107

625 000

71,3

625 000

71,3

ИП105-2/1

6204

9 500 000

1084,3

9 100 000

1038,8

ППС-1

292

590 000

67,4

490 000

55,9

ТОЛ-10/100

21

125 000

14,3

110 000

12,6

ППК-2(2М)

95

290 000

33,1

290 000

33,1

Как и предполагалось, надежность приборов оказалась примерно на один-два порядка ниже надежности пожарных извещателей. Так, например, приемно-контрольный пульт пожарной сигнализации ТОЛ-10/100 на 100 лучей, со сроком службы по паспорту 6 лет, показал наработку на отказ всего лишь 125 000 ч (14,3 года) и наработку на ложное срабатывание 110 000 ч (12,6 года), то есть ежегодно один из 14 пультов ТОЛ-10/100 попадал в ремонт и все подключенные к его 100 лучам пожарные извещатели на время замены пульта находились в отключенном состоянии и не обеспечивали пожарную защиту огромного числа помещений и площадей.

Приемный пульт пожарной сигнализации ППС-1 со сроком службы по паспорту 8 лет вроде бы показал большую величину наработки на отказ 590 000 ч (67,4 года) и большую наработку на ложное срабатывание: 490 000 ч (55,9 года). Однако с учетом в 10 раз меньшего числа лучей (шлейфов) в пульте ППС-1 по сравнению с пультом ТОЛ-10/100 соотношение получается обратное. Десять пультов ППС-1, которые заменяют один пульт ТОЛ-10/100, будут иметь в 10 раз меньшую эквивалентную наработку на отказ, всего лишь 59 000 ч (6,74 года), то есть меньше нормативной величины наработки на отказ пожарного извещателя.

Более современные приборы приемно-контрольные пожарные ППК-2 и ППК-2М на 20 шлейфов со сроком службы по паспорту не менее 10 лет показали наработку на отказ всего лишь 290 000 ч (33,1 года) и точно такую же величину наработки на ложное срабатывание. Возможно, каждый отказ сопровождался ложным срабатыванием.

Таким образом, получается колосс из массы пожарных извещателей на глиняных ногах или даже на одной ноге в виде приемно-контрольного прибора. Общая надежность системы пожарной сигнализации определяется надежностью приемно-контрольных приборов, даже если не использовать резервирование пожарных извещателей. Становится понятно, почему во всех странах допускается установка одного пожарного детектора в помещении в общем случае и два пожарных извещателя с логикой "И" для формирования сигнала на включение пожаротушения.

Однако необходимо отметить, что, во-первых, результаты получены для устройств, которые прошли этап приработки, поскольку эксплуатировались до начала проведения исследований, а также были обеспечены регулярным техническим обслуживанием и контролем работоспособности. Какую надежность будут иметь новые пожарные извещатели и приборы – зависит от проведения полноценного цикла тестирования и электрической тренировки в процессе изготовления. Во-вторых, простейшие тестеры, использующиеся для проверки дымовых и тепловых пожарных извещателей, не позволяют обнаружить снижение чувствительности. Дымовые извещатели, представленные в табл. 1, имеют чувствительность по паспорту, различающуюся в 10 раз. Если дымовой извещатель ИДФ-1М считается исправным при обнаружении задымления на уровне 15–20 %/м (0,7–1 дБ/м), то современный дымовой пожарный извещатель должен срабатывать при задымлении 1–4,5 % (0,05–0,2 дБ/м). Автоматического контроля чувствительности все эти извещатели не имеют и вполне возможно, что дымовые извещатели с чувствительностью в несколько раз ниже допустимой считались исправными.

Контроль работоспособности извещателей

Контроль ухода чувствительности в процессе эксплуатации необходимо проводить при техническом обслуживании любого извещателя. Резервирование путем установки нескольких пожарных извещателей в защищаемом помещении защищает только от случайных отказов. Снижение или повышение чувствительности у однотипных извещателей в одинаковых условиях будет происходить практически одновременно. И даже при установке 3–4 извещателей в помещении они могут все оказаться через какое-то время практически с нулевой чувствительностью. Например, у дымовых оптико-электронных извещателей через 3–5 лет уровень сигнала светодиода может снизиться в несколько раз, и они станут совершенно нечувствительны к дыму.

Для экспресс-анализа состояния сенсоров в зарубежных извещателях была предусмотрена возможность измерения амплитуды импульса фотодиода в дымовом и уровня сигнала термистора в тепловом извещателе в дежурном режиме. Тем самым контролировалось повышение чувствительности при накоплении пыли в дымовой камере и снижение чувствительности из-за снижения уровня излучения светодиода. Допустимый диапазон изменения фонового сигнала указывался в технической документации и даже на этикетке извещателя. На извещателях имелся специальный разъем, через который можно было измерить текущее значение фонового сигнала (рис. 5).

Рис. 5 Измерение фонового сигнала порогового дымового извещателя

В некоторых пороговых дымовых извещателях есть дополнительные пороги с индикацией неисправности. Например, при достижении нижнего или верхнего порога выключается индикация дежурного режима, то есть прекращается мигание светодиода, либо включаются двойные и тройные вспышки. Такая функция позволяет хоть как-то контролировать чувствительность неадресных извещателей в процессе эксплуатации, и значительно эффективнее, чем просто мигающий светодиод.

В новую редакцию ГОСТ Р 53325 введено требование обязательной индикации дежурного режима извещателя, например миганием оптического индикатора. Несомненно, это обеспечит быстрое обнаружение отключенных извещателей на объектах, но значительно большую эффективность контроля работоспособности извещателей дало бы введение требования об индикации состояния сенсора извещателя.

Исходя из этого положения, совсем непонятно создание "нормативных" трудностей при установке одного адресно-аналогового извещателя с автоматическим контролем работоспособности. Если в автоматическом режиме обнаруживается снижение чувствительности извещателя, то его требуется заменить в течение одного-двух часов, а обычные пороговые извещатели могут "моргать" при снижении чувствительности до нуля, главное, чтобы не давали ложный сигнал. Замена сгоревшего приемно-контрольного прибора может длиться целую вечность. Если за рубежом применение адресно-аналоговых систем, как самых эффективных, обеспечивает скидку по страховке до 50%, то у нас приоритет отдается трем пороговым извещателям с неизвестной чувствительностью и работоспособностью.

Зарубежный опыт

В зарубежные требования по обслуживанию извещателей около 10 лет назад были введены требования о полной имитации воздействия контролируемого фактора на извещатель для получения достоверного результата тестирования. Вот несколько цитат из стандарта Великобритании BS 5839:

  • "При проведении тестирования детекторов всех типов необходимо удостовериться, что продукты горения способны беспрепятственно пройти из защищаемой области к измерительной камере/чувствительному элементу детектора, а не ограничиваться проверкой работоспособности детектора по заданным параметрам состояния чувствительной камеры" (BS 5839 2002: ч. 1, раздел б, п. 45.3 в редакции 2004 г.).
  • "Поскольку воздействие контролируемого фактора или его аналога на чувствительный элемент детектора составляет часть теста (тестов), не допускается использование тестовых кнопок или тестовых магнитов" (BS 5839 2002: ч. 1, раздел б, п. 45.3; примечание 4).
  • "Функциональное тестирование дымовых точечных детекторов должно осуществляться с использованием метода, который подтверждает, что дым может войти в камеру детектора и вызвать формирование сигнала тревоги, то есть при использовании устройств, вырабатывающих искусственный дым или подходящий аэрозоль вблизи детектора" (BS 5839 2002: ч. 1, раздел б, п. 45.4d).
  • "Вся система должна быть тщательно проверена и протестирована, чтобы гарантировать... что все ручные и автоматические пожарные детекторы функционируют корректно при испытаниях по методике, приведенной в п. 45.4" (BS 5839 2002: ч. 1, раздел б, п. 39.2с).
Аналогичные требования присутствуют в американском стандарте NFPA 72:
  • "Тестирование детекторов следует проводить по месту их установки, чтобы подтвердить поступление дыма в чувствительную камеру и формирование сигнала тревоги. Тестирование дымом или сертифицированными аэрозолями... должно быть разрешено как приемлемый тестовый метод" (NFPA72: 2002: табл. 10.4.2.2, п. 13.g.1).
  • "Тесты должны быть выполнены... посредством воспроизведения действия физического фактора на чувствительную камеру или элемент детектора, не допускается проверка электроники магнитами, аналоговыми величинами и т.д." (NFPA72: введено с 2007 г.).
Тестирование мультисенсорных детекторов производится следующим образом:
  • Канал каждого типа, имеющийся в детекторе (например, дымовой, тепловой, СО и т.д.), должен быть протестирован отдельно (в соответствии с принципом обнаружения) или одновременно с каналами других типов (если позволяют средства тестирования) вне зависимости от количества времени, которое на это потребуется. Кроме того, каждый детектор должен быть протестирован в соответствии с инструкциями производителя.
  • Отдельные сенсоры одного типа могут быть протестированы вместе, если техника позволяет проконтролировать индивидуальную реакцию каждого сенсора" (NFPA 72 А.10.4.2.2).
Соответственно выпускается оборудование для тестирования извещателей различного типа и даже для тестирования мультисенсорных извещателей с возможностью одновременного воздействия нескольких факторов. Например, на рис. 8 показан универсальный тестер, который позволяет имитировать раздельное или одновременное воздействие дыма, тепла и угарного газа СО. Соответственно он позволяет протестировать односенсорные извещатели дымовые, тепловые и газовые СО, а также мультисенсорные дымовые-тепловые, тепловые-газовые СО и дымовые-газовые СО-тепловые.

Рис. 6 Тестер Testifire

Режимы работы этого тестера программируются при помощи микропроцессорного пульта с дисплеем. Имеется возможность установки новых версий программы управления тестером. В тестере используется Bluetooth и система радиочастотной идентификации RFID, предназначенная для обеспечения одновременной работы нескольких устройств и для фиксации результатов тестирования.

Safety Integrity Level SIL

Около 5 лет назад введен в действие ГОСТ Р МЭК 61508 "Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью", текст которого идентичен международному стандарту IEC 61508 Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems 1998 г. (далее – ГОСТ). Во введении отмечается: "Настоящий стандарт устанавливает общий подход к вопросам обеспечения безопасности для всего жизненного цикла систем, состоящих из электрических и/или электронных и/или программируемых электронных компонентов [электрических /электронных /программируемых электронных систем (E/E/PES)], которые используются для выполнения функций безопасности. Этот унифицированный подход был принят для того, чтобы разработать рациональную и последовательную техническую концепцию для всех электрических систем, связанных с безопасностью. Основной целью при этом является содействие разработке стандартов".

Поскольку система пожарной сигнализации относится к функции безопасности, работающей "в режиме высокой интенсивности запросов или в режиме непрерывных запросов", то вероятность опасных отказов в час на уровне полноты безопасности 1 (Safety Integrity Level – SIL) должна быть в пределах >10-6 – <10-5, на уровне полноты безопасности 2 должна быть в пределах >10-7 – <10-6, на уровне полноты безопасности 3 должна быть в пределах >10-8 – <10-7, на уровне полноты безопасности 4 должна быть в пределах >10-9 – <10-8 (табл. 3 ГОСТ).

В табл. 6 ГОСТ "Эффективность методов и средств для предотвращения систематических ошибок" в качестве одного из методов указаны полевые испытания с низкой эффективностью: "10 000 ч эксплуатации; по крайней мере один год эксплуатации как минимум десяти устройств в различных применениях; статистическая точность 95%; отсутствие каких-либо критических отказов безопасности", а с высокой эффективностью: "10 млн ч эксплуатации; по крайней мере два года эксплуатации, как минимум 10 устройств в различных применениях; статистическая точность 99,9%; подробная документация всех изменений (включая мельчайшие) в период прошлой эксплуатации".

За рубежом системы противопожарной безопасности и пожарные извещатели проходят сертификацию по стандарту IEC 61508, на рис. 7 в качестве примера приведен сертификат на адресно-аналоговые извещатели серии 830/850. Как указано в сертификате, они соответствуют уровню полноты безопасности 2 (SIL 2) по стандарту IEC 61508.

 

Рис. 7 Сертификат на адресно-аналоговые извещатели
серии 830/850 по стандарту IEC 61508

Заключение

Очевидно, избавиться от ложных срабатываний и повысить работоспособность пожарной автоматики, как говорят в радиотехнике "методом тыка", без анализа статистки отказов по каждому типу извещателей и выявления причин ложных срабатываний пожарных извещателей, линий связи, приемно-контрольных приборов, источников питания и т.д. невозможно. Эвристические методы защиты от них в ущерб эффективности обнаружения пожара, похоже, себя исчерпали. Введение в новую версию ГОСТ Р 35525 в качестве защиты от ложных срабатываний временного интервала в 120 с, в течение которого должны сработать разнесенные на 4,5–9 м два пожарных извещателя, должно поставить точку в этом направлении. Наверное, уже можно проанализировать результаты работы во время пожаров шлейфов и линий связи с огнестойким кабелем на 180 мин. с извещателями и оповещателями из горючего пластика. Но это требует значительных затрат и времени, а при отсутствии и того и другого реальный путь повышения эффективности пожарной автоматики – это переход на евростандарты. Требования к пожарным извещателям и приемно-контрольным приборам должны соответствовать современным условиям эксплуатации. Пожарные извещатели, сертифицированные по ЕN 54-7, не дают ложных срабатываний при высокой чувствительности даже при отсутствии перезапросов. Тогда и в наших требованиях будет записано, как в украинских строительных нормах "Инженерное оборудование зданий и сооружений. Системы противопожарной защиты ДБН В.2.5-56:2010: "6.2.8 В одном помещении возможно устанавливать один пожарный извещатель". И без всяких бесполезных наукообразных ограничений.

А пока, по данным ФГУ ВНИИПО МЧС России, в 2009 г. из 78 установок пожаротушения при пожарах задачу выполнили только 20, не выполнили 37, не сработали 10, были выключены 11. Таким образом, вероятность эффективного срабатывания равна 20 : 78 = 0,256.

В 2010 г. из 64 установок пожаротушения задачу выполнили только 22, не выполнили 23, не сработали 13, были выключены 6, вероятность эффективного срабатывания равна 22 : 64 = 0,344. В 2011 году из 96 установок пожаротушения задачу выполнили только 35 не выполнили 23, не сработали 12, были выключены 19, вероятность  эффективного срабатывания равна 35 : 96 = 0,365.   

Всего в 2011 г. было зарегистрировано 168 500 пожаров, на которых погибли 12018 человек из 143 млн человек, следовательно риск погибнуть при пожаре равняется 12018 : 143 000 000 = 84,04х10-6. Следовательно, с учетом времени нахождения людей в зданиях величина индивидуального риска более чем в 100 раз превышает требуемую по Техническому регламенту величину 1/1 000 000. Причинен прямой материальный ущерб в размере 18 042,4 млн руб., что на 23,9% превышает ущерб от пожаров в 2010 г.

Просмотров: 4632

Ваши комментарии:

Для того, чтобы оставлять коментарии, Вам нужно авторизоваться на Sec.Ru. Если У Вас еще нет аккаунта, пройдите процедуру регистрации.


Автор

Информация

  • Снимай крутую видеорекламу - выкладывай на Sec.Ru!

    Рекламный ролик - один из самых эффективных способов донесения информации. И он отлично подходит для рекламирования любой продукции, в т.ч. и продукции рынка систем безопасности.
    Поэтому редакция Портала решила составить свой рейтинг лучших рекламных видеороликов. Все они разные и все чем-то покоряют: красотой, задумкой, стилем съемки, посылом, необычным финалом.
    Некоторые из них язык не повернется назвать иначе как шедевром короткого метра. Смотрим, наслаждаемся, делаем заметки, учимся творить рекламу правильно.
    Если Вы хотите выложить видеоролик о своей продукции на Sec.Ru, пишите о своем желании на adv@sec.ru!

    Картинка: Jpg, 100x150, 16,47 Кбайт

    Мотор!

Отраслевые СМИ

Все права защищены 2002 – 2018
Rambler's Top100 �������@Mail.ru