автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Противопожарная защита автомобильных цехов

ПЯТКОВ Виктор Николаевич

ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ЦЕХОВ

Специальность: 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (Технические науки, отрасль — «Строительство»)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

ПЯТКОВ Виктор Николаевич

ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА АВТОМОБИЛЬНЫХ ЦЕХОВ

Специальность: 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (Технические науки, отрасль - «Строительство»)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении «Всероссийский ордена «Знак почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны» МЧС России (ФГУ ВНИИПО МЧС России).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В.И. Присадков

доктор технических наук, профессор А.Н. Баратов кандидат технических наук, профессор В.А. Пчелинцев

Ведущая организация: ОАО «ЦНИИ Промзданий»

Защита состоится «/¡Т» 2005 года в « час. мин. на

заседании диссертационного сов™ ДС 205.003.01 при ФГУ ВНИИПО МЧС России по адресу: 143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Автореферат разослан

г. исх.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в ФГУ ВНИИПО МЧС России по указанному адресу. Телефон для справок: (095)521-29-00.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Е.Ю. Сушкина

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в России происходит интенсивное развитие автомобилестроительной промышленности. Современные технологии в значительной степени определяют объемно-планировочные и конструктивные решения зданий. При проектировании имеют место часто вынужденные рассогласования между принимаемыми решениями и требованиями противопожарных норм и правил России.

Статистика пожаров, данные о крупных пожарах с особо тяжкими последствиями на автомобильных заводах России, например, пожар на заводе двигателей АО «Камаз» и в зарубежных странах (Италия, Германия) также привлекают интерес общественности к обеспечению пожарной безопасности на объектах автопрома. С другой стороны, имеет место определенное отставание в разработке противопожарных норм и правил, учитывающих специфику пожарной опасности современных автозаводов.

Зарубежная практика показывает также, что эффективным способом управления пожарной безопасностью объектов является механизм страхования. Большой интерес вызывает разработка новых методов оценки пожарного риска цехов, производств автозаводов с современными технологиями и оборудованием. При этом, в первую очередь, должны быть решены вопросы обеспечения безопасности персонала объектов, сотрудников пожарной охраны.

Здания наиболее ответственных и пожароопасных цехов с современным оборудованием, как правило, относят к уникальным объектам, на которые согласно п. 1.5* СНиП 21-01-97** должны быть разработаны технические условия. В основу разработки технических условий, а в дальнейшем технических регламентов должны быть положены прогнозные расчеты пожарной опасности зданий цехов и технологических процессов.

Знание пожарной опасности позволяет установить в рамках гибкого нормирования адекватные противопожарные мероприятия на объектах защиты в соответствии с разработанными критериями.

В этих условиях необходимы новые подходы и методы выработки рациональных решений по системе противопожарной защиты объектов автомобилестроительной промышленности.

Сказанное выше определяет актуальность исследования в области пожарной безопасности автомобилестроительной промышленности.

Целью диссертационной работы является создание методов оценки пожарной опасности основных цехов автозаводов и на их основе разработки инженерных методов обоснования и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты сборочных и окрасочных цехов автозаводов.

Для достижения поставленной цели в диссертации ставятся следующие

• разработка методики определения и установления проектных аварий;

• разработка системы показателей и критериев, характеризующих степень пожарной опасности окрасочных и сборочных цехов и позволяющих обоснованно выбрать рациональный вариант их защиты;

• установление закономерностей формирования опасных факторов пожара в сборочных и окрасочных цехах в зависимости от характеристик их объемно-планировочных решений и системы противодымной защиты;

• разработка методики оценки пожарной опасности объектов и вариантного проектирования систем противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов;

• проверка точности использованного инструментария на данных крупномасштабных огневых испытаний;

• проверка эффективности методики вариантного проектирования на конкретных примерах цехов автозаводов.

Объектом исследования является противопожарная защита зданий окрасочных и сборочных цехов автозаводов.

Методы исследования основаны на использовании методов математического и физического моделирования, системного анализа.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработаны принципы выбора и обоснования проектных аварий в основных цехах современных автозаводов,

• предложена система показателей пожарной опасности и критериев выбора вариантов СПЗ объектов защиты;

• разработана и обоснована методика прогноза показателей пожарной опасности зданий окрасочных и сборочных цехов;

• разработана методика научно-обоснованного выбора рациональных вариантов СПЗ в части объемно-планировочных и конструктивных решений, систем дымоудаления, оповещения людей о пожаре окрасочных и сборочных цехов;

• предложена и апробирована система противопожарной защиты окрасочных роботизированных участков;

• проведенная апробация методики на ряде цехов автомобильных заводов позволила установить рациональные варианты их противопожарной защиты.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в следующем.

Решена научно-практическая задача комплексного прогнозирования пожарной опасности окрасочных и сборочных цехов. Разработаны научно-методические основы прогнозирования пожарного риска указанных цехов.

Разработаны инженерные расчетные методы выбора рациональных вариантов СПЗ окрасочных и сборочных цехов с новыми технологиями.

Результаты работы позволяют с научных позиций обосновать профилактические мероприятия по противопожарной защите объектов, в том числе на стадии проектирования, по предотвращению распространения пожара, снижению материального и социального ущерба от пожаров.

Выводы и рекомендации диссертации реализованы при проектировании СПЗ окрасочных и сборочных цехов заводов «Автофрамос» (г. Москва), «ДМ АВТОВАЗ» (г. Тольятти).

На защиту выносятся:

• комплекс показателей пожарной опасности и критериев пожарной безопасности окрасочных и сборочных цехов;

• методика комплексной оценки показателей пожарной опасности указанных цехов;

• методика обоснования проектных аварий в цехах;

• методика определения рациональных вариантов ряда элементов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов;

• результаты прогнозирования показателей пожарной опасности и выбора рациональных элементов противопожарной защиты ряда цехов.

Достоверность полученных результатов подтверждается данными крупномасштабных экспериментов, адекватностью теоретических моделей реальным условиям процессов пожаров, обоснованностью выбора показателей пожарной опасности и критериев принятия решений.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждены широким объемом исследований, длительной апробацией используемых математических моделей, подтвержденных крупномасштабными экспериментами, положительными результатами внедрения результатов работы в проекты СПЗ конкретных цехов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XVIII международной конференции во ВНИИПО.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 5 печатных работ и докладов на конференциях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и

четырех приложений. Основные положения диссертации изложены на_

страницах машинописного текста, содержат 7 таблиц, 42 рисунка. Приложения занимают_страниц.

Данная работа учитывает и углубляет по соответствующим направлениям результаты исследований многих ученых, отечественных и зарубежных, в том числе Молчадского И.С., Присадкова В.И., Лицкевича В.В., Федоринова А.В., Навцени В.Ю., Смирнова Н.В., Morgan H.P, Thomas P.M., Chow W.K, Rauzer W., которым автор выражает искреннюю признательность.

Содержание работы

Диссертация состоит из пяти глав, введения, выводов и четырех приложений

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формируется цель работы и ставятся задачи исследования, излагаются основные положения работы, выносимые на защиту, приведены сведения, характеризующие практическую значимость результатов исследований, их апробацию и публикацию в научно-технической литературе.

В первой главе рассматриваются задачи анализа и выбора противопожарной защиты сборочных и окрасочных цехов автозаводов.

Рассмотрена статистика возникновения пожароопасных ситуаций на примере АО

«АВТОВАЗ» (см.рис. 1) Установлено, что 19972003 г.г. определяющими по части возникновения пожаров являлись сборочные и окрасочные цеха автозавода

Выяснены специфические причины увеличения потерь от пожаров в цехах остановка конвейера в окрасочном цехе в результате пожаров приводит к списанию до 50 кузовов, небольшие пожары с

задымлением могут остановить главный конвейер на длительный период и т д

На основе аналитического обзора, обобщения практики работы органов госпожнадзора на автомобильных заводах сформулирована цель и задачи исследования, основные блоки которого представлены на рис. 2.

Рис 1 Анализ пожаров и пожароопасных ситуаций по производствам АО «АВТОВАЗ» за 2000-2003 г г

ППИ - производство пластмассовых изделий, СКП - сборочно-кузовое производство, МСП - механосборочное производство, МТП - металлургическое производство, ДТР - департамент технического развития, ЭП - энергетическое производство, ПТО - производство технической оснастки ПРП - прессовое производство

Рис. 2 Структура диссертационного исследования

Исследование проводилось по двум направлениям:

• разработка методики оценки пожарной опасности цехов;

• разработка методики выбора и обоснования элементов противопожарной защиты указанных цехов.

Для решения поставленных задач предложено использовать систему критериев, основными из которых являются:

• критерий безопасности персонала предприятия при пожаре

где ^ - время блокирования опасными факторами пожара (ОФП) путей эвакуации в цехах, рассчитываемой для условий проектных аварий с пожарами в цехах автозаводов, с; - время эвакуации людей из цехов в безопасную зону, с;

• критерий безопасности сотрудников пожарной охраны, участвующих в боевых операциях на начальной стадии расчетных пожаров

(2)

где -время достижения критической температуры несущими металлическими конструкциями здания при расчетном пожаре, с; - время боевой работы пожарных подразделений при тушении пожаров на начальной стадии расчетного пожара, с.

В качестве интегральных показателей пожарной опасности цехов в работе предложено использовать систему показателей:

а также величины

Для обеспечения безопасности сотрудников предприятия необходимо, чтобы величина критерия

и для пожарных -спасателей ^ ^ ^

Во второй главе рассматриваются теоретические основы выбора

рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов.

В главе разработана методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов (рис. 3).

Суть методики состоит в следующем. В рамках методики первоначально устанавливается система критериев (блок А), ограничений (блок Б) и перечень дополнительных противопожарных мероприятий (блок В), отвечающих условиям объекта.

Рис.3. Блок-схема методики выбора

рациональных вариантов СПЗ объектов.

На основе проектной документации специалистами, руководством завода и проекта, специалистами пожарной охраны устанавливается перечень ограничений по выбору объемно-планировочных решений объекта и инженерных решений.

Например, для условий завода «Автофрамос» также ограничением является отсутствие противопожарной стены 1-го типа между заводом и ОАО «Москвич».

Практика работы с проектами показывает, что содержание блоков А и Б достаточно постоянно при работе над проектами, а состав блока В изменяется в процессе работы над проектами автозаводов.

Исходные данные для методики содержатся в проектной документации, в данных по среде, в которой реализуется проект (блоки 1, 2). В результате экспертизы проекта (блок 3) устанавливается перечень отступлений от требований противопожарных норм и правил России (блок 6).

В результате экспертизы должны быть также установлены проектные аварии на защищаемом объекте, блок 7.

Одновременно, должны быть проведены поверочные расчеты, уточняющие или подтверждающие принятую по проекту категорию пожарной опасности помещений (блок 4).

В рамках выбранных проектных аварий должны быть оценены показатели пожарной опасности объекта: и т.д.

В блоке 16 определяются предельные времена работы пожарных в цехе при пожаре, исходя из проектных параметров СПЗ объекта. Например, время обрушения несущих конструкций, время блокирования дымом помещений цеха (/ф,,).

Блоки А, 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 15, 16, а также 12 и 13 относятся к анализу пожарной опасности объекта, составляя суть методики оценки пожарной опасности цехов.

Блоки В, 8, 9, 10, 11, 14,17, 18, 19 и отчасти 19 относятся к синтезу системы противопожарной защиты объекта.

В блоке 14 проверяется, обеспечиваются ли условия безопасной эвакуации людей при пожаре по критерию то разработанная СПЗ

удовлетворительна и следует перейти к проверке обеспечения безопасности сотрудников пожарной охраны при тушении пожара на начальной стадии. Если Кг^О, то необходимо вернуться к усилению СПЗ объекта.

Далее, если то можно принять разработанную СПЗ как допустимую

для данного объекта, иначе требуется ее доработка.

В блоке 11 устанавливаются допустимые времена работы оперативных подразделений в цехах при пожаре с учетом риска обрушений несущих конструкций для выбранного рационального варианта СПЗ объекта.

Использование методики позволяет наряду с безопасностью людей решить ряд других важных вопросов. Например:

(А) Методика позволяет оценить пожарную опасность объекта количественно через интегральные показатели пожарной опасности.

(Б) Методика позволяет количественно оценить эффективность СПЗ объекта по величине Кг для установленных проектных аварий с пожарами.

Чем больше величина Кг при прочих равных условиях, тем выше безопасность людей на объекте. То есть предложен инструментарий, позволяющий из располагаемых вариантов выбрать наиболее эффективный. То же относится и к критерию

(В) Методики дает возможность достаточно строгого выбора рационального варианта по критерию минимизации затрат на СПЗ объекта.

На первом этапе определяются все варианты защиты, обеспечивающие

Каждый из вариантов характеризуется общими затратами 3, на СПЗ.

На втором этапе устанавливается вариант из условия

Для обоснования систем противопожарной защиты уникальных объектов предлагается из установленных проектных аварий.

При выборе проектной аварии предложено в работе учитывать:

• требования НПБ 105 по выбору аварийных ситуаций;

• расположение и количество пожарной нагрузки в цехе;

• наиболее пожароопасные ситуации, возникающие при эксплуатации установленного в цехе оборудования;

• технологические операции, связанные с появлением источников пожара;

• технические данные о системах защиты пожароопасного оборудования, включая сведения, полученные при личном общении с разработчиками оборудования.

Например, для завода ОАО «Автофрамос» в качестве проектных аварий предложено рассматривать следующие:

• горение пролитого при заправке бензина в очаге мощностью 1 МВт;

• горение собранной и заправленной автомашины с выделяемой мощностью 5 МВт;

• горение грузового автомобиля с мощностью пожара 25 МВт и т.д.

В качестве проектных аварий для цеха Т-40 СП «ДМ АВТОВАЗ» приняты следующие:

• разгерметизация технологического оборудования и поступление ЛВЖ в помещение краскоприготовительного отделения;

• разгерметизация краскопроводов и выход лакокрасочных материалов в помещение цеха;

• горение изоляционных мат на участках их складирования в цехе и т.д.

Следует отметить, что указанные проектные аварии приняты для периода

отлаженной работы цеха.

Использованные в методике модели для оценки показателей пожарной опасности на начальной стадии пожара были разработаны во ВНИИПО с.н.с. Лицкевичем В.В. на основе двухзонной модели с утопленной струей.

Модель включает балансовые уравнения: массы, энтальпии, кислорода, дыма, массы г'-го токсичного продукта горения, краевые и начальные условия, отражающие специфику объемно-планировочных решений и принятых проектных аварий с пожарами.

В процессе работы по оценке безопасности цеха окраски Т40 фирмой "Айзенманн" были представлены данные огневых крупномасштабных испытаний фрагмента здания. Полномасштабный эксперимент по дымоудалению из зального помещения при пожаре был проведен под руководством д-ра Зеегера и дипл. инж. Джона в пожарном исследовательском центре г. Карлсруэ.

В зале с куполообразным перекрытием (при средней высоте 10 м) и размерами 15x30 м был размещен испытательный стенд (печь), имевший размеры 5x5x3,5 м. В стенде были расположены 807 кг мебели, древесины на площади 25 м2. Максимальная мощность пожара достигала 5,42 МВт.

Зал задымлялся через окно площадью 2 м , предусмотренное в помещении испытательного стенда. Дымоудаление из зала

производилось вентилятором с производительностью 32000 м3/час.

Рис. 4 позволяет сравнить результаты расчетов

(представленного линиями) с экспериментальными данными

(указаны маркерами).

Установлено на основе сравнения расчетных данных с результатами крупномасштабных огневых испытаний, что

используемая система моделей обеспечивает приемлемую точность Рис. 4 Динамика температуры и высоты расчетов. незадымленной зоны при экспериментальном

В соответствии с проектными авариями должны быть разработаны сценарии пожаров в цехах. Например, в рамках сценария №7 очаг пожара возникает в цехе на нулевой отметке при разрыве трубопровода базового лака. Воспламенение происходит через 10 с после разгерметизации трубопровода, и пламя распространяется по зеркалу горючей жидкости, площадь которого растет по мере поступления горючей жидкости (производительность

пожаре.

- расчетная высота зоны (л- эксперимент);

- расчетная температура (• - эксперимент);

3 - температура у выхода из зала

насоса равна 0.75 л с"'). При максимальной площади разлива ЛВЖ 20 м2 мощность пожара составляет 25 МВт.

Над очагом пожара формируется факел пламени и свободная конвективная колонка. Выделяющееся при горении тепло частично излучается, а частично уносится с горячими газами конвективной колонки. Конвективная колонка, поднимаясь над очагом пожара, достигает перекрытия, разворачивается и растекается по нему веерной струей. Металлические конструкции, попавшие в струйное течение, нагреваются.

Разработанная методика соответствует современному развитию нормотворчества - гибкому по форме и содержанию. Методика ориентирована на выполнение поставленных критериев, выражающих цели исследования.

Вместе с тем, разработанная методика позволяет проверить расчетным путем и выбрать решения только по следующим элементам СПЗ объектов:

• объемно-планировочные решения цехов;

• системы дымоудаления из помещений;

• системы подпора воздуха в лестничные клетки (тамбур-шлюзы);

• системы оповещения и управления эвакуации людей при пожаре;

• конструктивные решения противопожарной защиты (противопожарные преграды, огнезащита несущих конструкций здания).

В третьей главе рассматриваются вопросы выбора типовых решений

компенсационных противопожарных мероприятий при строительстве сборочных и окрасочных цехов.

В главе рассмотрены и предложены типовые рациональные решения по противопожарной защите цехов при их размещении в помещениях бывшего предприятия на примере ОАО «Автофрамос». В рамках существующих ограничений в качестве типовых были рассмотрены вопросы:

• выделение мест строительства перегородками;

• отделение цехов от смежных организаций;

• выделение в цехах административно-бытовых помещений;

• противопожарная защита кровли зданий.

Например, для вновь строящегося завода «ДМ АВТОВАЗ» на основе расчетов было обосновано сохранить принятую конструкцию кровли с негорючей теплоизоляцией.

Для условий выбранной проектной аварии - горения шумоизоляции автомобилей, было установлено, что температура кровли в течение времени свободного горения не превышает 150 °С. При учете свободного развития пожара до 7 минут и наличия в конструкции кровли слоя негорючей теплоизоляции толщиной более 120 мм под гидроизоляционным ковром рациональным решением является не проводить дополнительной защиты гидроизоляционного ковра (рис. 5).

В диссертации решена задача определения рациональных областей проведения огнезащитных работ по металлическому каркасу здания на основе расчетов тепловых воздействий на строительные металлические конструкции здания, например, при горении грузового автомобиля. Как видно из рис. 6, по мере развития очага пожара, температура на оси конвективной колонки на высоте ферм (жирная кривая) достигает 500-800° С и после 23-28-й минуты следует ожидать потери несущей способности металлических конструкций ферм, попавших в область

непосредственного воздействия

конвективной колонки.

Принятая огнестойкость ферм, равная R 15, не может обеспечить пожарную безопасность ферм завода «Автофрамос»

ы «я

на ряде установленных участков. & В связи с чем было предложено:

• повысить огнестойкость колонн 2Ю до R 90: ню

• увеличить интенсивность орошения о спринклерной системы пожаротушения с 0,12

Рис. 5. Распределение температуры профнастила кровли при горении звукоизоляции

(по нормам) до 0,32 при

площади

тушения

Рис. 6. Температурный режим при горении грузового автомобиля

180 м2 над зонами хранения кузовов и производственными площадями;

• головки оросителей установить таким образом, чтобы было обеспечено охлаждение ферм. Кроме того, окрасочные цеха автозаводов имеют высокую насыщенность технологическим оборудованием. Поэтому в них имеется развитая система площадок, антресолей, этажерок. При этом, для окрасочного цеха завода «ДМ АВТОВАЗ» площадки для обслуживания оборудования, антресоли в цехе окраски по проекту не имеют огнезащиты.

Если следовать требованиям норм, то необходимо проводить работу по огнезащите всех несущих конструкций антресолей, включая металлические

настилы перекрытий, до пределов огнестойкости не менее Я 45

Такое мероприятие потребовало бы колосальных финансовых и временных затрат.

В рамках гибкого нормирования удалось установить рациональные области проведения огнезащитных работ в цехе по защите технологического оборудования на площадках. А именно, огнезащиту следует проводить в тех областях, в которых при пожаре в условиях проектных аварий возможно повышение температуры на несущих конструкциях площадок до критических значении.

Пожары, соответствующие

проектным авариям, возникают на отм. 0.00 в следующих местах:

временного складирования

теплоизоляции;

пролива окрасочных материалов при разрыве краскопроводов в местах прохода краскопровода по периметру окрасочных камер.

На рис. 7 приведены данные по прогреву металлических конструкций площадок при горении под ними материала Рис. 7 Динамика температуры конструкций

300

600

900 1200 Время, с

антресолей при горении звукоизоляции. 1 - балка настила; 2 - колонна; 3 - основная балка; 4 - балка периметра; 5 - настил

Максимальная мощность очага 6 МВт

шумоизоляции. Начиная с 600 с пожара при свободном горении температура несущих конструкций площадок приближается к критическим значениям.

На основе прогнозных расчетов предложено повысить пределы огнестойкости несущих конструкций площадок (антресолей) колонн, балок, прогонов до Я45, удаленных на расстояние:

до 12 метров относительно мест прокладки краскопроводов и хранения шумоизоляции под антресолями,

до 5 метров относительно места хранения шумоизоляции не под антресолями.

Далее, в сборочных цехах устраиваются расходные склады с запасом от 2 до 4 часов. На заводе «Автофрамос» также предусмотрены складские помещения, на которых размещаются кузова автомобилей.

Согласно данным «ДМ АВТОВАЗ» категория указанных складов В2. Если высота хранения сгораемых материалов на стеллажах превысит 2,0 м, то категория участков хранения будет соответствовать В1.

Вместе с тем, тенденция в современном автомобилестроении заключается в гибком использовании производственных площадей, сводящаяся к невыделению

зон складирования противопожарными преградами.

В этих условиях предложено:

• оценить категорию пожарной опасности складских площадей с учетом их возможного развития при изменении марок выпускаемых автомобилей;

• установить реальную пожарную опасность складских площадей на основе прогнозных оценок показателей пожарной опасности;

• разработать при необходимости компенсационные противопожарные мероприятия

Безопасность людей при пожаре в существенной степени определяется правильностью устройства противодымной защиты объекта.

В диссертации предлагается исходить из сценариев пожаров, отвечающих проектным авариям, для расчета параметров противодымной защиты.

Например, решение по устройству системы дымоудаления из сборочного цеха завода «Автофрамос» было принято по результатам прогноза показателей пожарной опасности, представленным на рис. 8.

Как видно из рисунка, опасное для человека задымление уровня галереи (тонкая линия, отметка +3.90) происходит уже после 10 минуты. Еще через

8 минут слой дыма опускается до уровня роста человека, находящегося на нулевой отметке (тонкая линия, отметка +0.00).

Пунктирными линиями указано изменение высоты незадымленной зоны при работе СПДЗ с расходом 320 тыс.м3 в час.

Таким образом, в случае пожара грузового автомобиля и в отсутствии СПДЗ в зависимости от мощности пожара и уровня путей эвакуации, блокирование будет происходить Рис. 8 Изменение оптической плотности дыма на 10-25-й минуте пожара. при горении грузового автомобиля

Результаты расчетов также свидетельствуют, что время заполнения дымом производственно-складских помещений превышает расчетное время эвакуации людей из них, что позволяет не предусматривать систему дымоудаления из производственно-складских помещений завода «Автофрамос» (проект SKD1+).

В силу важности проблемы глава 4 посвящена решению вопросов обеспечения пожарной безопасности окрасочных производств. В том числе вопросам обеспечения безопасности блочных окрасочных камер комплектной поставки, включающих собственно камеру, краскоприготовительное помещение, воздухонагревательный блок, работающей, как правило, на природном газе. Одновременно, должна рассматриваться пожарная безопасность камер нанесения антикоррозийного покрытия. В качестве примера приложения разработанной методики рассмотрена окрасочная камеры типа "OMIA HELLA 320" и камера антикоррозийного покрытия "П-2".

Весьма часто окрасочные камеры поступают в Россию от поставщика практически без устройств противопожарной защиты и в рамках автозаводов, автосервисов приходится решать вопросы по их рациональной противопожарной защите.

В результате анализа проектов противопожарной защиты блочных камер установлен типичный перечень отступлений от требований пожарной безопасности по камерам импортного производства. На основе разработанной методики предложена рациональная система дополнительных противопожарных мероприятий по блочным окрасочным камерам, которая может быть тиражирована при соответствующей коррекции на другие блочные камеры.

Далее проанализирована специфика пожарной опасности современного окрасочного производства на примере цеха окраски Т40 «ДМ АВТОВАЗ» .

Проведенные исследования по количественному и качественному анализу пожарной опасности на основе разработанной методики позволили установить систему дополнительных противопожарных мероприятий для цеха Г40, позволяющих, в том числе, компенсировать устройство системных емкостей, каналов со взрывоопасными смесями ниже уровня пола цеха. Предложено, в том числе, оборудовать помещение подвала в цехе, участки прохождения краскопроводов к окрасочным камерам, помещения системных емкостей гидрофильтров, вентканалы ниже уровня пола газосигнализаторами, срабатывающими при достижении 10 % НКПВ.

Предложено также автоматическое отключение окрасочных пистолетов, блокировка подачи сжатого воздуха на краскопульты, остановка конвейера в окрасочных камерах и обеспечение продувки вентканалов.

При повышении в любом объеме концентрации горючих газов или паров до уровня 20 % НКВП предусматривается отключение вытяжных вентиляторов в подвальном помещении, транспортирующих воздух из окрасочных камер вплоть до устранения причины повышения концентрации паров растворителя.

Места установки в цехе газовых сигнализаторов соотносятся в первую очередь с местами возникновения проектных аварий, а также с проявлением факторов, предшествующих возникновению аварий с пожарами.

В главе разработан детальный пример определения категорий пожарной

опасности типовых помещений и здания современного окрасочного комплекса. Установлено, что для ряда помещений окрасочного цеха может быть принята невзрывоопасная категория пожарной опасности при условии устройства аварийной системы вентиляции.

Предложено принять следующие классы взрывопожароопасности оборудования для цеха окраски:

окрасочная камера с пневматическим распылением - В-1а, 5-метровая зона -В-1б;

Для повышения качества окраски автомобилей, экономии затрат на окраску кузовов на современных зарубежных автозаводах широко используются роботы. Например, на заводах мира применяются достаточно широко роботы производства фирмы «TOTAL WALTHER GmbH». Роботы включают шкаф управления, руку с форсункой, через которую происходит направленное распыление аэрозоля краски на кузов автомобиля.

Область автоматической работы каждого робота охватывает около 7 м длины, по ширине окрасочной камеры до 2 метров и высоту около 2,5 м. В этой области могут возникать вспышки паров аэрозоля краски и загорание краски на кузове автомобиля.

Была предложена следующая система газового и водяного пожаротушения роботов, учитывающая специфику роботизированной окраски кузовов автомобилей.

Автоматическая установка газового пожаротушения окрасочных роботов и система оповещения людей о пожаре представляет из себя систему, состоящую из двух линий пожаротушения, включающих в себя РЖ-датчики, расположенные в окрасочной камере, на окрасочном манипуляторе и машинном отделении роботов, баллоны СО2 с запорной арматурой, трубопроводы и насадки. Каждая линия обеспечивает пожаротушение двух окрасочных роботов и имеет независимый запас СО2, расположенный в отдельном шкафе, и может работать автономно от другой линии. Общий контроль за пожаротушением, срабатыванием систем, получением и выдачей сигналов осуществляется контрольной панелью пожаротушения.

Роботизированная система окраски кузовов в России впервые установлена на автозаводе «ДМ АВТОВАЗ».

В связи с чем, была разработана методика и программа специальных испытаний системы пожаротушения окрасочных роботов.

10-12.07.2003 г. в г. Тольятти в цехе Т40 СП «ДМ-АВТОВАЗ» были проведены натурные эксперименты по защите роботизированного окрасочного производства газовой системой пожаротущения.

В результате установлено, что автоматическая установка пожаротушения газового пожаротушения работоспособна и может эффективно ликвидировать пожар в начальной стадии его развития.

В главе 5 рассмотрены вопросы обеспечения безопасности людей при пожарах в сборочных и окрасочных цехах автозаводов.

Безопасность людей при пожарах в помещениях завода обеспечивается при надлежащем устройстве объемно-планировочных решений зданий цехов, системы оповещения и управления эвакуации людей при пожаре, системы дымоудаления при пожаре, адекватных уровню пожарной опасности цехов.

Безопасность сотрудников

пожарной охраны на начальной стадии пожара должна быть обеспечена в течении определенного времени, во время которого практически отсутствует риск обрушения строительных конструкций, в зоне работы пожарных не возникают предельные концентрации ОФП и т.д.

В соответствии с методикой и на основе пожаров, связанных с проектными авариями, рассчитывалась

динамика показателей пожарной Рис. 9 Изменение оптической плотности опасности и время эвакуации на дыма при горении шумоизоляции. начальной стадии пожара. В качестве Задымленная зона: 1 - под антресолями; 2 - цеха. примера на рис. 9 приведены типичные На высоте роста человека: 3 - на отметке +6.200; результаты ^отгожьк расчетов 4 - на отметке +5.000; 5 - у эвакуационного динамики задымления в окрасочном выхода под антресолями

цехе Т-40 СП «ДМ АВТОВАЗ».

При включенной СПДЗ цеха на базе шести вентагрегатов уровень слоя дыма будет удерживаться на высоте 3-4 м, а время блокирования уровней антресолей возрастет вдвое.

Оценка времени эвакуации проводились с учетом времени обнаружения оповещения ^ сбора ^ и расчетного времени движения (выхода) ^ по формуле:

При этом составляющие времени эвакуации оценивались, исходя из следующих положений:

Бремя обтаружения - по моменту сргбэтывшшя дымовых пожгрных извегцателей (1„б= 124-20 с);

• время оповещения - временем сообщения о пожаре(Ч01Т = 6+12 секунд);

• время сбора -временем реакции 80 т эвакуирующихся на сообщение о пожаре и принятия решения на эвакуацию секунд);

• время выхода - расчетом по методике ГОСТ 12.1.004-91*.

Основные результаты по расчетам динамики выхода людей из рассматриваемого здания приведены на рис. 10. Отдельно на этих рисунках указано изменение количества людей в раздевалках.

Как видно из рисунков, уже через 5-10 секунд от начала движения первые эвакуирующиеся покидают здание. Выход людей из зоны раздевалок завершается через 25 с.

Табл. 1 позволяет проверить условие возможности эвакуации людей из здания цеха в случае пожара. В соответствии с требованием п. 6.4 СНиП 21-0197*, приведенные данные получены в предположении отсутствия работы СПДЗ. В качестве критерия возможности эвакуации принята разность между временем блокирования и временем эвакуации значение которого приведены в

четвертом столбце. Во втором столбце таблицы приведено время блокирования соответствующей зоны или отметки. В третьем столбце приведено расчетное время эвакуации персонала.

Таблица 1. Проверка условия возможности эвакуации людей при пожаре из окрасочного цеха автозавода «ДМ АВТОВАЗ»

80

Время, с

Рис. 10. Динамика выхода людей из помещений цеха (все выходы свободны)

Отметка рабочей зоны Время, с

Блокирования, Эвакуации, К2

+6 200 208-982 44-58 164-938

+5.000 243-1196 61-118 125-1135

0 000 >600 103-176 >420

Подвал, - 5 000 365-428 62-88 257-366

Разброс времени эвакуации определяется различием времени выхода людей из здания при эвакуации по вариантам, а также разбросом временных интервалов других составляющих времени эвакуации.

Соответствующие результаты для завода «Автофрамос» приведены в табл.2.

Таблица 2. Анализ условия обеспечения эвакуации из помещений сборочного цеха автозавода «Автофрамос»

Помещение, (отметка) м Время, с

блокирования. Г®, эвакуации, 1п Кг

Галерея встроенных помещений (+3.90) 610-5-950 (1010) 159+179 431-791

Цех сборки (0.00) 1090-т-1640 (нет) 211+232 1429+858

Склад ЛВЖ (0.00) 119+161(148) 71+90 29+90

Таким образом, в соответствии с разработанной методикой в главе 2 установлено, что обеспечиваются необходимые условия по обеспечению успешной эвакуации людей при пожаре в сборочном цехе завода «Автофрамос» и в окрасочном цехе завода «ДМ-АВТОВАЗ».

В диссертации приведены примеры использования методики для оценки времени безопасной работы пожарных подразделений по критерию

Предельное время введения сил и средств пожарной охраны исходя из риска обрушения несущих конструкций здания, устанавливается из соотношения

где - фактическая температура несущих конструкций цеха при пожаре, - критическая температура металла.

Принимая найдем критическое время работы пожарных

подразделений из условия:

Для наиболее тяжелой проектной аварии — горения грузового автомобиля в сборочном цехе завода «Автофрамос» критическое время боевой работы пожарных подразделений, как следует из данных рис. 6, составляет не более 25 мин. При горении эмали на площади 20 м2 металлические конструкции покрытия здания цеха Т40 на заводе «ДМ АВТОВАЗ» не достигают критического состояния.

Наибольшая опасность обрушения несущих металлических конструкций в окрасочном цехе связана с нагревом конструкций антресолей, площадок.

Радиусы зон нагрева металла до критических температур зависят от времени пожара. Например, на 40 мин пожара балки антресолей нагреваются до критической температуры на расстояние до 8 м от центра очага пожара.

В работе установлена возможность отказа от устройства дымовых зон с помощью опускающихся занавесов в цехах автомобильных заводов при выполнении ряда условий. В том числе, расчетного подтверждения безопасности персонала при пожаре, подбора расходов вентагрегатов системы дымоудаления, разработки соответствующего алгоритма их управления.

Разработаны предложения по повышению эффективности систем дымоудаления из цехов путем подбора соответствующих компенсационных расходов воздуха.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа проектных материалов установлен перечень типовых отступлений от требований противопожарных норм и правил России при строительстве автозаводов.

2. Разработана система интегральных показателей и критериев пожарной безопасности окрасочных цехов, выполнение которых обеспечивает безопасность персонала и сотрудников пожарной охраны при проектных авариях с пожарами.

3. Разработана методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов. Установлено, что указанные цеха являются уникальными объектами, на систему противопожарной защиты которых требуется разработка специальных технических условий.

4. Использование методики позволяет подтвердить расчетным путем требуемый уровень безопасности персонала и сотрудников пожарной охраны на начальной стадии пожаров и установить допустимые времена боевой работы сотрудников пожарной охраны с учетом риска обрушения несущих конструкций здания при пожаре.

5. Разработаны принципы выбора проектных аварий, используемые для выбора вариантов расчетных пожаров для цехов автозаводов.

6. Проведено сравнение результатов расчетов по динамике высоты незадымленной зоны в помещении с данными огневых испытаний в Карлсруэ, Германия. Совпадение результатов подтверждает приемлемую точность используемых моделей для инженерных расчетов.

7. На основе разработанной методики предложены способы и установлены рациональные решения ряда актуальных задач при проектировании цехов современных автозаводов, в том числе по

• безопасному совмещению путей эвакуации из производственных и вспомогательных помещений;

• устройству кровли зданий;

• возможности доступа большегрузных автомобилей в цеха автозавода;

• рациональным вариантом огнезащиты этажерок, антресолей, площадок

цехов;

• размещению в сборочных цехах складов расходных материалов без выделения их противопожарными перегородками;

• рациональным вариантом устройства в цехах систем дымоудаления и т.д.

8. Разработана типовая система дополнительных противопожарных мероприятий по современному окрасочному производству, учитывающих специфику пожарной опасности участков и узлов окрасочного комплекса.

9. Предложена впервые в России система противопожарной защиты роботизированных окрасочных камер, сочетающая дренчерную систему водяного пожаротушения с газовой системой пожаротушения роботов.

10. Разработана типовая методика и программа натурных огневых испытаний системы противопожарной защиты окрасочных роботов. В результате проведения натурных испытаний установлено, что предложенная автоматическая система газового пожаротушения роботов работоспособна и может эффективно ликвидировать пожар в начальной стадии его развития.

11. Проведена апробация методики оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов СПЗ на примере автозаводов «Автофрамос», г. Москва и «ДМ АВТОВАЗ», г. Тольятти. В том числе, на основе разработанной методики проведены тестовые расчеты времени блокирования опасными факторами пожара эвакуационных выходов из помещения окрасочного цеха завода «ДМ АВТОВАЗ» для условий проектных аварий на производстве с пожарами.

Подтверждена достаточность разработанной СПЗ для двух цехов автомобильных заводов «Автофрамос» и «ДМ АВТОВАЗ» по предложенному критерию безопасности персонала при пожаре.

12. Применение разработанной методики позволило установить, что существует риск обрушения несущих металлических конструкций зданий цехов при пожаре.

В том числе, для завода «Автофрамос» обрушение в сборочном цехе может возникнуть после 20 минуты пожара при горении грузового автомобиля. В окрасочном цехе «ДМ АВТОВАЗ» возможно обрушение конструкций антресолей в диапазоне времени 4-6 мин после возникновения пожара в зависимости от вида проектной аварии.

Данные ограничения по времени следует учитывать при организации боевой работы при тушении пожаров в цехах заводов.

13. Подтверждена возможность отказа от устройства дымовых зон с помощью опускающихся занавесов в цехах автомобильных заводов при выполнении ряда установленных условий.

14. Разработанные в рамках работы совокупность научно-обоснованных подходов, моделей, способов прогноза показателей пожарной опасности цехов автозаводов составляет методологию вариантного проектирования ряда параметров СПЗ зданий цехов (система противопожарной защиты, пути эвакуации, система оповещения людей о пожаре, огнестойкость несущих конструкций цехов). Результаты апробации методики подтверждают ее эффективность и практическую значимость.

15. Полученные в диссертации результаты являются развитием расчетных методов проектирования («гибкое нормирование»), а также могут быть использованы как основы для количественной оценки пожарной опасности производственных зданий при их страховании, разработки технических регламентов объектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Присадков В.И., Навценя В.Ю., Пятков В.Н. Обоснование противопожарной защиты окрасочных производств современных автозаводов. // Материалы XVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах - М.: ВНИИПО, 2003 С.

2. В.И. Присадков, В.Ю., В.Н. Пятков. Методика выбора рациональных вариантов противопожарной защиты цехов автомобильного производства. // Материалы XXVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах - М.: ВНИИПО, 2003 С.

3. Лицкевич В.В., Присадков В.И., Пятков В.Н., Нестругин А.Н. Оценка эффективности автоматической установки пожаротушения по охлаждению незащищенных металлических конструкций при пожаре в торговом комплексе. Пожарная безопасность. М. 2004. №1, с. 38-42.

4. Присадков В.И., Пятков В.Н., Федоринов А.В. Безопасность людей при пожарах на открытых автостоянках в многофункциональных комплексах. Пожарная безопасность. М. 2003. №6, с. 43-46.

5. Пятков В.Н., Присадков В.И., Лицкевич В.В. Расчетные методы прогноза пожарной опасности цехов автозаводов. Пожарная безопасность. М. 2004. № 5, с. 76-80.

6. Пятков В.Н. Методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов. Пожарная безопасность. М. 2004. № 5 , с. 72-76.

Подписано в печать 7.02.05 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,17. Уч.-изд. л. 0,97. Тираж-70 экз. Заказ № 17.

Типография ВНИИПО МЧС России. 143903, Московская обл., Балашихинскийр-н, мкр. ВНИИПО, д. 12

22 MAP 2005

ВВЕДЕНИЕ.

1. УНИКАЛЬНОСТЬ ОБЪЕКТОВ АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. И

1.1. Строительство новых объектов автомобильной промышленности.

1.2. Пожары на автозаводах.

1.3. Объект исследования. Цель и задачи исследования.

1.4. Критерии выбора рациональных вариантов противопожарной защиты цехов окраски кузовов и сборки автомобилей.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРАСОЧНЫХ И СБОРОЧНЫХ ЦЕХОВ АВТОЗАВОДОВ.

2.1. Типовые отступления от требований противопожарных норм и правил при строительстве современных автозаводов.

2.2. Методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов.

2.3. Область применения методики выбора рациональных вариантов противопожарной защиты.

2.4. Выбор и обоснование проектных аварий.

2.5. Апробация расчетных моделей на экспериментальных данных.

2.6. Типовые расчетные сценарии пожаров.

2.7. Методика выбора рациональных вариантов СПЗ автомобильных цехов и гибкое нормирование.

3. ВЫБОР ТИПОВЫХ РЕШЕНИЙ КОМПЕНСАЦИОННЫХ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СБОРОЧНЫХ И ОКРАСОЧНЫХ ЦЕХОВ

3.1. Отделение цехов автозаводов от пожароопасных помещений.

3.1.1. Выделение мест строительства.

3.1.2. Отделение цехов от смежных организаций.

3.1.3. Выделение в цехах административно-бытовых помещений . 66 3.2. Противопожарная защита кровли здания.

3.3. Требования к пределам огнестойкости несущих конструкций зданий цехов.

3.4. Обеспечение безопасности несущих конструкций площадок зданий цехов.

3.5. Гибкая защита складских площадей вдоль конвейерных линий по сборке автомобилей.

3.6. Выбор рациональных вариантов систем дымоудаления для цехов с учетом больших объемов помещений.

Т 4. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ОКРАСОЧНОГО

ПРОИЗВОДСТВА.

4.1. Противопожарная защита отдельных окрасочных камер.

4.2. Специфика пожарной опасности современного окрасочного комплекса.

4.3. Особенности расчета категорий пожарной опасности помещений окрасочных комплексов.

4.3.1. Помещение отделения хранения красок.

4.3.2. Помещение краскоприготовления.

4.3.3. Помещение контроля качества краскоприготовления.

4.3.4. Помещение механической мастерской.

4.3.5. Генераторная.

4.3.6. Помещение лаборатории.

4.3.7. Помещение склада лаборатории.

4.3.8. Помещение цеха окраски.

4.3.9. Помещение компрессорной.

4.3.10. Помещение пультовой (электрощитовой).

4.3.11. Помещение машинного отделения.

4.3.12. Помещение подвала.

4.4. Определение категории здания корпуса цеха кузовов.

4.5. Дополнительные противопожарные мероприятия по современному окрасочному комплексу.

4.6. Противопожарная защита роботизированных участков окрасочных камер.

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРАХ В

СБОРОЧНЫХ И ОКРАСОЧНЫХ ЦЕХАХ АВТОЗАВОДОВ

5.1. Прогнозные оценки времени блокирования ОФП эвакуационных выходов из помещений цехов.

5.2. Оценки времени эвакуации людей при пожаре из помещений цехов.

5.3. Проверка выполнения критерия безопасности персонала при пожаре в цехах автозаводов.

5.4. Оценки времени безопасной работы пожарных подразделений в цехах.

5.5. Некоторые особенности инженерных систем противопожарной защиты цехов автозаводов.

В настоящее время в России происходит интенсивное развитие автомобилестроительной промышленности.

Современные технологии в значительной степени определяют объемно-планировочные и конструктивные решения зданий. При проектировании имеют место достаточно часто рассогласования между принимаемыми решениями и требованиями противопожарных норм и правил. При этом возрастает значение экспертизы проектных материалов, в том числе и сотрудниками пожарной охраны.

Статистика пожаров, данные о крупных пожарах с особо тяжкими последствиями на автомобильных заводах России, например, пожар на заводе двигателей АО «Камаз» и в зарубежных странах (Италия, Германия) также привлекают интерес общественности к обеспечению пожарной безопасности на объектах автопрома.

С другой стороны, имеет место определенное отставание в разработке противопожарных норм и правил, учитывающих специфику пожарной опасности современных автозаводов.

Зарубежная практика показывает также, что эффективным способом управления пожарной безопасностью объектов является механизм страхования, основанный на количественной оценке пожарной опасности. Большой интерес вызывает разработка новых методов оценки пожарного риска цехов, производств автозаводов с современными технологиями и оборудованием.

При этом, в первую очередь, должны быть решены вопросы обеспечения безопасности персонала объектов, сотрудников пожарной охраны на начальной стадии пожара.

Здания наиболее ответственных и пожароопасных цехов с современным оборудованием, как правило, относят к уникальным объектам, на которые согласно п. 1.5* СНиП 21-01-97** должны быть разработаны технические условия, согласуемые в установленном порядке.

В основу разработки технических условий, технических регламентов должны быть положены прогнозные расчеты пожарной опасности зданий цехов и технологических процессов, позволяющих учесть специфику современных производств.

Знание пожарной опасности позволяет установить в рамках гибкого нормирования адекватные противопожарные мероприятия по уровню пожарной опасности объектов защиты в соответствии с разработанными критериями. Разработанные показатели пожарной опасности объектов защиты должны быть оценены на основе методов математического моделирования процессов развития пожаров, распространения опасных факторов пожаров, их воздействия на строительные конструкции, процесса эвакуации людей при пожаре из здания. В этих условиях необходимы новые подходы и методы выработки рациональных решений по системе противопожарной защиты объектов автомобилестроительной промышленности.

Сказанное выше определяет актуальность исследования в области пожарной безопасности автомобилестроительной промышленности.

Целью диссертационной работы является создание методов оценки пожарной опасности основных цехов автозаводов и на их основе разработки инженерных методов обоснования и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты сборочных и окрасочных цехов автозаводов.

Для достижения поставленной цели в диссертации ставятся следующие задачи:

• разработка методики определения и установления проектных аварий;

• разработка системы показателей и критериев, характеризующих степень пожарной опасности окрасочных и сборочных цехов, позволяющих обоснованно выбрать рациональный вариант их защиты;

• установление закономерностей формирования опасных факторов пожара в сборочных и окрасочных цехах в зависимости от характеристик их объемно-планировочных решений и системы противодымной защиты; разработка методики оценки пожарной опасности объектов и вариантного проектирования систем противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов;

• проверка точности использованного инструментария на данных крупномасштабных огневых испытаний;

• проверка эффективности методики вариантного проектирования на конкретных примерах цехов автозаводов.

Объектом исследования является противопожарная защита зданий окрасочных и сборочных цехов автозаводов.

Методы исследования основаны на использовании методов математического и физического моделирования, системного анализа.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработаны принципы выбора и обоснования проектных аварий в основных цехах современных автозаводов;

• предложена система показателей пожарной опасности и критериев выбора вариантов СПЗ объектов защиты;

• разработана и обоснована методика прогноза показателей пожарной опасности зданий окрасочных и сборочных цехов;

• разработана методика научно-обоснованного выбора рациональных вариантов СПЗ в части объемно-планировочных и конструктивных решений, систем дымоудаления, оповещения людей о пожаре окрасочных и сборочных цехов;

• научно обоснована, предложена и апробирована система противопожарной защиты окрасочных роботизированных участков;

• проведенная апробация методики на ряде цехов автомобильных заводов позволила установить рациональные варианты их противопожарной защиты в условиях новых технологических процессов.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в следующем.

Решена научно-практическая задача комплексного прогнозирования пожарной опасности окрасочных и сборочных цехов. Разработаны научно-методические основы прогнозирования пожарного риска указанных цехов.

Разработаны инженерные расчетные методы выбора рациональных вариантов СПЗ окрасочных и сборочных цехов с новыми технологиями и обоснования областей применения ряда противопожарных мероприятий.

Результаты работы позволяют с научных позиций обосновать профилактические мероприятия по противопожарной защите объектов, в том числе на стадии проектирования, по предотвращению распространения пожара, снижению материального и социального ущерба.

Выводы и рекомендации диссертации реализованы при проектировании СПЗ окрасочных и сборочных цехов заводов «Автофрамос» (г. Москва), «ДМ-Автоваз» (г. Тольятти).

На защиту выносятся:

• комплекс показателей пожарной опасности и критериев пожарной безопасности окрасочных и сборочных цехов;

• методика комплексной оценки показателей пожарной опасности указанных цехов;

• методика обоснования проектных аварий в цехах;

• методика определения рациональных вариантов ряда элементов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов;

• результаты прогнозирования показателей пожарной опасности и выбора рациональных элементов противопожарной защиты ряда цехов.

Достоверность полученных результатов подтверждается данными крупномасштабных экспериментов, адэкватностью теоретических моделей реальным условиям процессов пожаров, обоснованностью выбора показателей пожарной опасности и критериев принятия решений.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждены широким объемом исследований, длительной апробацией используемых математических моделей, подтвержденных крупномасштабными экспериментами, положительными результатами внедрения результатов работы в проекты СПЗ конкретных цехов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XVIII международной конференции во ВНИИПО.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ и докладов на конференциях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и четырех приложений. Основные положения диссертации изложены на 201 странице машинописного текста, содержат 7 таблиц, 35 рисунков. Приложения занимают 17 страниц.

Выводы по главе 5

1. На основе разработанной методики проведены тестовые расчеты времени блокирования опасными факторами пожара эвакуационных выходов из помещения окрасочного цеха завода «ДМ-АВТОВАЗ» для условий установленных проектных аварий на производстве с пожарами.

2. Установлены расчетным путем времена эвакуации людей при пожаре из окрасочного цеха Т-40 для различных вариантов эвакуации.

3. Установлена достаточность разработанной СПЗ для двух цехов авомо-бильных заводов «Автофрамос» и «ДМ-АВТОВАЗ» по предложенному критерию безопасности персонала при пожаре. В результате подтверждена эффективность разработанной методики для выбора рациональных вариантов противопожарной защиты сборочных и окрасочных цехов.

4. Применение методики позволило установить, что существует риск обрушения несущих металлических конструкций зданий цехов при пожаре.

В том числе, для завода «Автофрамос» обрушение в сборочном цехе может быть после 20 минуты пожара при горении грузового автомобиля. В окрасочном цехе возможно обрушение конструкций антресолей в диапазоне времени 4-6 мин после возникновения пожара в зависимости от вида проектной аварии.

Данные ограничения по времени следует учитывать при организации боевой работы при тушении пожаров в цехах заводов.

5. Подтверждена возможность отказа от устройства дымовых зон с помощью опускающихся занавесов в цехах автомобильных заводов при выполнении ряда условий. В том числе, расчетного подтверждения безопасности персонала при пожаре, подбора расходов вентагрегатов системы дымоудаления, разработки соответствующего алгоритма их управления.

6. Разработаны предложения по повышению эффективности систем дымоудаления из цехов путем подбора соответствующих компенсационных расходов воздуха.

7. Для обеспечения надежной эвакуации людей на начальной стадии пожара из цехов предложено применять в них системы оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией не ниже 3-го типа, сочетающие приемлемую стоимость с надлежащей эффективностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе систематизации и анализа проектных материалов предложена классификация строящихся автозаводов.

2. На основе анализа проектных материалов установлен перечень типовых отступлений от требований противопожарных норм и правил России при строительстве автозаводов.

3. Разработана система интегральных показателей и критериев пожарной безопасности окрасочных цехов, выполнение которых обеспечивает безопасность персонала и сотрудников пожарной охраны на начальной стадии пожара.

4. Предложено оценивать показатели (критерии) в результате прогнозных расчетов распространения опасных факторов пожара в помещениях цехов, процесса эвакуации людей из помещений цехов, динамики температуры несущих металлических конструкций цехов на основе методов математического моделирования.

5. Разработана методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов.

6. Использование методики на практике позволяет выбрать рациональные варианты объемно-планировочных решений, конструктивной огнезащиты, систем противодымной защиты, систем оповещения людей при пожаре, а также приемлемые варианты противопожарной защиты уникальных технологических процессов окраски автомобилей, что должно быть использовано при разработке специальных технических условий.

7. Использование методики позволяет подтвердить расчетным путем требуемый уровень безопасности персонала и сотрудников пожарной охраны на начальной стадии пожаров и установить допустимые времена боевой работы сотрудников пожарной охраны с учетом риска обрушения несущих конструкций здания при пожаре.

8. Разработаны принципы выбора проектных аварий, используемые для выбора вариантов расчетных пожаров для цехов автозаводов.

9. Предложен алгоритм использования разработанной методики для выбора варианта системы противопожарной защиты объекта, обеспечивающего минимальные затраты при сохранении заданного уровня безопасности людей при пожаре.

10. Проведено сравнение результатов расчетов по динамике высоты неза-дымленной зоны в системе двух помещений с данными огневых испытаний в Карлсруэ, Германия. Совпадение результатов подтверждает приемлемую точность используемых моделей для инженерных расчетов.

11. На основе разработанной методики предложены способы и установлены рациональные решения ряда актуальных задач при проектировании цехов современных автозаводов, в том числе по

• безопасному совмещению путей эвакуации из производственных и вспомогательных помещений;

• устройству кровли зданий;

• возможности доступа большегрузных автомобилей в цеха автозавода;

• рациональные варианты огнезащиты этажерок, антресолей, площадок цехов;

• размещения в сборочных цехах складов расходных материалов без выделения их противопожарными перегородками;

• рациональные варианты устройства в цехах систем дымоудаления и т.д.

12. Разработана рациональная система дополнительных противопожарных мероприятий для современных блочных окрасочных камер, позволяющих компенсировать имеющие место отступления от требований противопожарных норм и правил России.

13. Разработан достаточно детальный пример определения категорий пожарной опасности типовых помещений современного окрасочного комплекса. Установлено, что для ряда основных помещений окрасочного цеха может быть принята невзрывоопасная категория пожарной опасности при условии устройства аварийной системы вентиляции.

14. Разработана типовая система дополнительных противопожарных мероприятий по современному окрасочному производству, учитывающих специфику пожарной опасности участков и узлов окрасочного комплекса.

15. Предложена впервые в России система противопожарной защиты роботизированных окрасочных камер, сочетающая дренчерную систему водяного пожаротушения с газовой системой пожаротушения роботов.

16. Разработана типовая методика и программа натурных огневых испытаний системы противопожарной защиты окрасочных роботов.

17. В результате проведения натурных испытаний установлено, что предложенная автоматическая система газового пожаротушения роботов работоспособна и может эффективно ликвидировать пожар в начальной стадии его развития.

18. Проведена апробация методики оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов СПЗ на примере автозаводов «Автофрамос», г. Москва и «ДМ-АВТОВАЗ», г. Тольятти. В том числе, на основе разработанной методики проведены тестовые расчеты времени блокирования опасными факторами пожара эвакуационных выходов из помещения окрасочного цеха завода «ДМ-АВТОВАЗ» для условий проектных аварий на производстве с пожарами.

Установлены расчетным путем времена эвакуации людей при пожаре из окрасочного цеха Т-40 для различных вариантов эвакуации.

Подтверждена достаточность разработанной СПЗ для двух цехов автомобильных заводов «Автофрамос» и «ДМ-АВТОВАЗ» по предложенному критерию безопасности персонала при пожаре.

19. Применение разработанной методики позволило установить, что существует риск обрушения несущих металлических конструкций зданий цехов при пожаре.

В том числе, для завода «Автофрамос» обрушение в сборочном цехе может быть после 20 минуты пожара при горении грузового автомобиля. В окрасочном цехе «ДМ-АВТОВАЗ» возможно обрушение конструкций антресолей в диапазоне времени 4-6 мин после возникновения пожара в зависимости от вида проектной аварии.

Данные ограничения по времени следует учитывать при организации боевой работы при тушении пожаров в цехах заводов.

20. Подтверждена возможность отказа от устройства дымовых зон с помощью опускающихся занавесов в цехах автомобильных заводов при выполнении ряда условий. В том числе расчетного подтверждения безопасности персонала при пожаре, подбора расходов вентагрегатов системы дымоудаления, разработки соответствующего алгоритма их управления.

Разработаны предложения по повышению эффективности систем дымо-удаления из цехов путем подбора соответствующих компенсационных расходов воздуха.

21. Разработанные в рамках работы совокупность научно-обоснованных подходов, моделей, способов прогноза показателей пожарной опасности цехов автозаводов составляет методологию вариантного проектирования ряда параметров СПЗ зданий цехов (система противопожарной защиты, пути эвакуации, система оповещения людей о пожаре, огнестойкость несущих конструкций цехов). Результаты апробации методики подтверждают ее эффективность и практическую значимость.

22. Результаты диссертации использованы при экспертизе и выборе рациональных проектных решений по противопожарной защите заводов «Автофрамос» (1-ая очередь) и «ДМ-АВТОВАЗ».

23. Полученные в диссертации результаты являются развитием расчетных методов проектирования («гибкое нормирование»), а также могут быть использованы как основы для количественной оценки пожарной опасности производственных зданий при их страховании, разработки технических регламентов объектов.

1. Обстановка с пожарами в Российской Федерации за 2000 г. Пожарная безопасность, М., №2, 2003, с. 159-173.

2. ВНТП 10-90. Определение категорий помещений и зданий заводов Минавтосельхозмаша по взрывопожарной и пожарной опасности. Противопожарные требования. М. —1990.

3. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. М. 2003.

4. НПБ 110-03. Перечень зданий и сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками тушения и обнаружения пожара М. 2003 г.

5. ГОСТ Р 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

6. Присадков В.И., Лицкевич В.В., Федоринов А.В. Аналитические модели оценки высоты незадымленной зоны в атриуме. // Пожарная безопасность. 2001 - №3 - с. 64-70.

7. Инструкция по организации и осуществлению государственного пожарного надзора в Российской Федерации. Приказ МЧС России от 17.03. 2003 г. №132.

8. Федеральный Закон о пожарной безопасности. Принят ГД 18. 1994 г. при учете последующих поправок.

9. ГОСТ 12.1.004-91*. Пожарная безопасность. Общие требования.

10. Молчадский И.С. и др. Термогазодинамика пожаров в помещениях. М.: Стройиздат, 1988,448 с.

11. Лицкевич В.В., Присадков В.И., Федоринов А.В. Численные методы оценки пожарной опасности и выбора СПЗ атриумов. // Крупные пожары: предупреждение и тушение. XVI Научно-практическя конференция. М. ВНИИПО, 2001, с. 293-299.

12. Федоринов А.В. Исследование и обоснование выбора противопожарной защиты общественных зданий с большими внутренним и объемам (атриумами). Диссертация на соискание уч. ст. к.т.н. М. 2002.

13. Puchovsky Р.Е/ NEPA'S Perspectives on performance based codes and standarts. Fire Technology. Four 1996, p/ 323-331.

14. Meeks G.B. Perfomance based codes: economic efficiency and distributional equity. INTERFLAM 96, p. 573-579.

15. СНиП 21-01-97**. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

16. Присадков В.И. Противопожарная защита промышленных зданий. Диссертация на соискание'уч. ст. д.т.н. М. 1990 г.

17. НПБ 104-2003 Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре в зданиях и сооружениях.

18. BSI. 96/542892 «Fire safety engenering in bildings. Third draft for approval for publication». London. 1996.

19. BSI Fire precaution in the design, construction and use of bildings. 5588,part 7.

20. ГОСТ 12.3.005-75. Работы окрасочные. Общие требования безопасности.

21. Правила и нормы техники безопасности, пожарной безопасности и производственной санитарии для окрасочных цехов. М. Машиностроение. 1977.

22. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий машиностроения, приборостроения и металлообработки. Окрасочные цеха. ОНТП 03-86. М. 1986.

23. О. Megret, O.Vanquelin. A model to evalute tunnel fire characteristics. Fire Saffety Journal. 34 (2000), 393-401.

24. Этап работ: авторское сопровождение проектных решений и работ, оказание ОАО «Автофрамос» в решении текущих задач обеспечения пожарной безопасности завода. ООО «Алатекс». М. 2001.

25. СНиП 31 -03 -2001 Производственные здания.

26. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

27. СН 364-67. Проектирование предприятий (объектов), сооруженных на базе комплектного импортного оборудования, изготовленного по иностранным лицензиям.

28. Баратов А.Н., Корольченко А.Я. и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средств их тушения: Спр. Изд. В 2 кн., М. : Химия, 1990,

29. Пособие по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» при рассмотрении проектно-сметной документации. М. : ВНИИПО, 1998.

30. МГСН 4.04-94. Многофункциональные здания и комплексы.

31. НПБ 110-99. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками тушения и обнаружения пожара.

32. Есин В.М. Исследование распространения продуктов горения по многоэтажным зданиям и противодымная защита: Диссетация на соискание уч. ст. д.т.н. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1991. - 346 с.

33. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Стройиздат, 1989,257 с.

34. Методы расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения: Рекомендации. М.: ВНИИПО МВД СССР, 1988. -56 с.

35. Щеглов А.Н., Матюшин А.В., Тимошенко В.Н. Оценка влияния вентиляционных проемов на параметры припотолочной струи дыма при пожаре в помещении // Материалы Н-го Международного семинара «Пожаровзрывоопасность», И.: - ВНИИПО, 1997.

36. Пожарная профилактика в строительстве. М. ВИПТШ. М. 1985,452 с.

37. Присадков В.И., Лицкевич В.В., Федоринов А.В. Аналитические модели оценки высоты незадымленной зоны в атриуме. М. 2001, 7 с.

38. Косачев А.А. Разработка методов выбора рациональных вариантов противопожарной защиты производственных объектов на основе вероятностного подхода. Диссертация на соискание уч. ст. к.т.н., 279 е., 1993 г.

39. ППБ 01-03**. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

40. Присадков В.И., Лицкевич В.В., Федоринов А.В. Обеспечение безопасности зданий с большими внутренними объемами. Крупные пожары: предупреждение и тушение XVI. Научно-практическая конференция. М. 2001, с. 152-154.

41. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

42. НПБ 88-2001 *. Нормы и правила проектирования УПС.

43. Родин B.C. Противопожарная защита гостиничных комплексов. Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н. М., 2004 г., с. 24.

44. Баратов А.Н. Горение-Пожар-Взрыв-Безопасность. М., 2003 г.

45. Автоматическая установка газового пожаротушения окрасочного робота. Программа и методика испытаний. ВНИИПО МЧС России, фирма «Айзенман/Герус», ОГПС-6 УГПС Самарской области. 2003 г. с. 15.

46. Присадков В.И., Навценя В.Ю., Пятков В.Н. Обоснование противопожарной защиты окрасочных производств современных автозаводов. // Материалы XVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах-М.: ВНИИПО, 2003 С.

47. В.И. Присадков, В.Ю., В.Н. Пятков. Методика выбора рациональных вариантов противопожарной защиты цехов автомобильного производства. // Материалы XVIII Научно-практической конференции. Снижение риска гибели людей при пожарах М. : ВНИИПО, 2003 С.

48. Лицкевич В.В., Присадков В.И., Пятков В.Н., Нестругин А.Н. Оценка эффективности автоматической установки пожаротушения по охлаждению незащищенных металлических конструкций при пожаре в торговом комплексе. Пожарная безопасность. М. 2004. №1, с. 38-42.

49. Присадков В.И., Пятков В.Н., Федоринов А.В. Безопасность людей при пожарах на открытых автостоянках в многофункциональных комплексах. Пожарная безопасность. М. 2003. №6, с. 43-46.

50. Пятков В.Н., Присадков В.И., Лицкевич В.В. Расчетные методы прогноза пожарной опасности цехов автозаводов. Пожарная безопасность. М. 2004. № 5, с. 76-80.

51. Пятков В.Н. Методика оценки пожарной опасности и выбора рациональных вариантов противопожарной защиты окрасочных и сборочных цехов автозаводов. Пожарная безопасность. М. 2004. № 5 , с. 72-76.