close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Метод и модели оценки пожарной безопасности контейнерных терминалов

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Микушов Алексей Вячеславович
МЕТОД И МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
КОНТЕЙНЕРНЫХ ТЕРМИНАЛОВ
05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность (транспорт)
Автореферат диссертации на соискание
учёной степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург - 2018
2
Работа выполнена в ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет
ГПС МЧС России
Научный руководитель
кандидат технических наук, профессор
Крейтор Владимир Петрович
Официальные оппоненты
Бутузов Станислав Юрьевич,
доктор технических наук, профессор,
ФГБОУ ВО «Академия ГПС МЧС России»,
кафедра информационных технологий (в
составе
учебно-научного
комплекса
автоматизированных
систем
и
информационных технологий), профессор;
Изотов Олег Альбертович,
кандидат технических наук,
ФГБОУ ВО «Государственный университет
морского и речного флота имени адмирала С.О.
Макарова», кафедра портов и грузовых
терминалов, доцент
Ведущая организация
ФГБУ «Всероссийский ордена «Знак Почета»
научно-исследовательский институт
противопожарной обороны» МЧС России.
Защита состоится 30 марта 2018 г. в 15.00 часов на заседании
диссертационного совета Д 205.003.01 на базе ФГБОУ ВО СанктПетербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС
России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО СанктПетербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС
России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149) и на сайте
https://dsovet.igps.ru.
Автореферат разослан «___» ______ 2018 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат технических наук
М.Р. Сытдыков
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В транспортной отрасли второе место в мире по
грузообороту занимает контейнерная перевозка. Контейнерная перевозка –
смешанный тип перевозки, а местом сопряжения в ней различных видов
транспорта, является важный объект транспортной системы – грузовой
контейнерный терминал. Контейнерные терминалы характеризуются высокой
пожарной опасностью, вследствие чего в год по всему миру теряется около
10000 контейнеров. Пожары в контейнерах приводят к групповым пожарам,
сопровождаются крупным материальным ущербом, ущербом биосфере и
риском
гибели
модернизации
людей,
системы
что
предопределяет
пожарной
необходимость
безопасности
не
оценки
только
и
по
распространенному в исследованиях критерию пожарного риска, но и по
комплексному
анализу
структуры
системы
обеспечения
пожарной
безопасности конкретного объекта с выделением недостатков и приоритетных
направления для усовершенствования.
В соответствии с Федеральным законом от 22.07.2008 года № 123-ФЗ
«Технический регламент
о требованиях пожарной безопасности», для
установления требований пожарной безопасности к различным объектам
существует классификация по взрывопожарной и пожарной опасности. Но из-за
наличия на контейнерных терминалах некоторых объектов, таких как
контейнерные площадки, которые обладают признаками как наружной
технологической установки так и складского сооружения, возникает проблема в
неоднозначной классификации таких объектов. При этом в нормативных
документах по пожарной безопасности не достаточно уделено внимание
объектам, участвующим в процессах транспортировки грузовых контейнеров,
в частности, для контейнерных площадок отсутствуют требования к объемнопланировочным решениям, обеспечивающим ограничение распространения
пожара за пределы очага.
Вопросами ограничения распространения пожара занимались многие
ученые, например Брушлинским Н.Н., Глуховенко Ю.М., Клепко Е.А.,
Зайцевым В.В. проводились исследования по определению противопожарных
расстояний между зданиями, открытыми площадками и транспортными
средствами. Результаты их исследований требуют анализа и апробирование в
4
новые научные подходы к определению комплекса требований пожарной
безопасности к контейнерным терминалам.
Цель работы – совершенствование системы обеспечения пожарной
безопасности объектов транспортной отрасли, участвующих в процессах
транспортировки грузовых контейнеров.
Для достижения цели диссертационного исследования необходимо
решить следующую актуальную научную задачу, которая заключается в
создании научно-методического аппарата, основанного на моделях и методах
по оценки пожарной безопасности контейнерных терминалов, позволяющего
модернизировать систему требований пожарной безопасности к объектам
транспортировки контейнеров.
Для решения научной задачи и достижения цели поставлены и решены
следующие подзадачи:
- проведение анализа статистики пожаров контейнеров, способов оценки
пожарной
безопасности
объектов
защиты,
определение
признаков,
характеризующих наружные технологические установки и разработка на этой
основе
метода,
позволяющего
определять
категории
по
пожарной
и
взрывопожарной опасности контейнерных площадок;
- последовательное построение моделей возникновения, распространения
пожара и деформаций металлических конструкции контейнера в условиях
пожара;
- построение многофакторных регрессионных моделей определения
противопожарных расстояний, на основе исследования методов и алгоритмов
определения противопожарных расстояний, их оценка и использование для
разработки
проекта
требований
к
объемно-планировочным
решениям
контейнерных терминалов.
Объект исследования – система обеспечения пожарной безопасности
контейнерных терминалов.
Предмет исследования – критерии определения пожарной опасности
контейнерных площадок.
Методы исследования
–
математическое моделирование, теория
вероятности, метод формализации, метод аналогий, регрессионный анализ.
5
Результаты
диссертационного
исследования
обладают
следующей
научной новизной: определена частота пожаров объектов, в которых
обрабатывается грузовые контейнеры; предложен новый метод, позволяющий
определять категорию опасности группы наружных установок, доработан
алгоритм определения противопожарных расстояний между объектами защиты;
расширены возможности метода конечных элементов; для проведения
упрощенных расчетов противопожарных расстояний с минимальным набором
исходных данных использовано регрессионное моделирование; получены
новые теоретические знания о реальном температурном режиме пожара в
контейнере и пределах огнестойкости его конструкций; предложен новый
научный подход отличный от расчетов пожарного риска по оценке пожарной
безопасности.
Практическая значимость заключается: в создании предпосылок в
нормировании противопожарных расстояний от наружных установок до
различных
объектов
использовании
защиты
полученных
и
между
результатов
наружными
для
установками;
в
изменения
в
внесения
действующие нормы к системам противопожарной защиты объектов защиты
транспортной системы.
Основные результаты, выносимые на защиту:
1. Метод определения категории по взрывопожарной и пожарной
опасности контейнерной площадки.
2.
Модели
пожара
в
контейнере и
деформаций
металлических
модели
определения
конструкций контейнера в условиях пожара.
3.
Многофакторные
регрессионные
противопожарных расстояний между контейнерными площадками и объектами
контейнерного терминала.
Достоверность
основных
результатов
исследования
обеспечена
корректной постановкой задач и проведением исследования, применением
системного
подхода
использованием
при
анализе
предметной
области,
корректным
исходных
данных
и
согласованностью
полученных
результатов с результатами работ других исследователей. Достоверность
результатов
подтверждена
результатами
статистической
обработки,
6
включающей определение доверительных границ с достоверной вероятностью
0,95, данных, полученных по разработанным регрессионным моделям.
Апробация
научные
работы:
результаты
диссертационного
исследования докладывались на следующих конференциях:
- IV Международной научно-практической конференции «Обеспечение
комплексной безопасности при освоении северных территорий». СПб.: СанктПетербургский университет ГПС МЧС России, 17.11.2011.
-
VIII
Международной
конференции
«Технические
средства
противодействия террористическим и криминальным взрывам». СПб.: СанктПетербургский университет ГПС МЧС России, 16.10.2012.
- Научной конференции, посвященной 185-й годовщине образования
Санкт-Петербургского
Государственного
технологического
института
(технического университета). СПб.: Санкт-Петербургский технологический
институт (технический университет), 27.11.2013.
- Международной научно-практической конференции «Роль местной
противовоздушной обороны и пожарной охраны в годы великой отечественной
войны». Казахстан. г. Кокшетау: Казахский университет МВД, 27.03.2015.
Результаты диссертационной работы использованы в образовательном
процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России при обучении
курсантов
и
слушателей,
при
разработке
Департаментом
надзорной
деятельности и профилактической работы МЧС России проекта изменений в
Свод правил СП 4.13130.2013, в пожарно-профилактической деятельности
ОАО «Новгородский порт», а также при подготовке ФГБУН Институт проблем
транспорта им. Н.С. Соломенко РАН НИР «Разработка рекомендаций по
тушению пожаров на железнодорожном транспорте».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в
том числе 7 статей в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из
перечня ВАК, 6 публикаций в материалах научных конференций, научных
журналах и сборниках научных трудов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, выводов по работе, заключения, списка литературы из 119 наименования
и 4 приложения. Общий объем работы составляет: 151 страница основного
текста, 44 рисунка и 29 таблиц.
7
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы,
отражены цель и задачи, объект и предмет исследования, научная новизна и
практическая значимость, приведены положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Аналитический обзор статистики пожаров и системы
обеспечения
пожарной
безопасности
контейнерных
терминалов»
определены роль, структура и элементы контейнерной транспортной системы
(КТС) в транспортной отрасли, проводится анализ официальной статистики
пожаров ВНИИПО МЧС России. Так как официальной статистики пожаров на
контейнерных терминалах или в контейнерах не существует, анализировались
данные по пожарам складов, открытых территорий, наружных технологических
установок и транспорта. По результатам анализа было сделано наблюдение, что
пожары на объектах транспортной инфраструктуры, где преобразуются
контейнеропотоки составляют до 0,71 % всех пожаров в год, а это в среднем
1109 пожаров по стране. Ухудшают статистические данные пожары на
транспортных средствах, перевозящих контейнеры, так, например, пожары
контейнеров на судах-контейнеровозах составляют 15-20 пожаров на судах
мирового флота в год. Совокупность проведенного анализа официальных
источников, средств массовой информации и справочных данных приказа МЧС
России № 404 от 10.07.2009 года, позволила сделать выводы о частоте пожаров
на объектах КТС, равной 1×10-5 в год-1.
В разделе представлена структура системы обеспечения пожарной
безопасности объектов защиты, цель ее создания и задачи, решаемые ее
подсистемами (системами предотвращения пожара, противопожарной защиты
и комплексом организационно-технических мероприятий).
Выделены подсистемы, требующие оценки – системы противопожарной
защиты, отвечающие за объемно-планировочные решения, направленные на
ограничения распространения пожара за пределы его очага. Такой выбор был
обусловлен, проведенным анализом требований нормативно-технической
документации к складским объектам и наружным установкам, по результатам
которого было установлено, что к контейнерным площадкам отсутствуют
требования пожарной безопасности по размерам, площади, высоте площадок и
противопожарным расстояниям между ними и объектами контейнерных
8
терминалов. Так же определена проблема отнесения контейнерной площадки к
определенному виду объектов (комплекс сооружений, наружных установок
либо место открытого хранения материалов). Обоснованная интерпретация
требований к схожим объектам позволила, на первом этапе, в главе,
предложить систему требований к площадям, размерам и высоте контейнерных
площадок.
Во второй главе «Разработка метода определения категорий по
взрывопожарной и пожарной опасности контейнерных площадок и
алгоритма
определения
контейнерными
противопожарных
площадками»
с
введением
расстояний
понятия
между
«контейнерная
площадка» разработан метод определения категории по взрывопожарной и
пожарной опасности контейнерных площадок.
Предложено, что контейнерная площадка – специализированная открытая
площадка, определенной категории по взрывопожарной и пожарной опасности,
предназначенная для временного хранения перед перегрузкой и отправкой с
одного вида транспорта на другой универсальных и специализированных
грузовых контейнеров. Из определения следует, что для установления
требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение
возможности возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты
людей и имущества в случае пожара, а также оценки опасных факторов
пожара и пожарного риска основной зоны контейнерного терминала –
контейнерных
площадок,
необходимо
определение
их
категории
по
взрывопожарной и пожарной опасности. При этом определять категорию
наиболее приемлемо в классификации по наружным установкам.
Обоснован такой подход методом аналогий, применение которого
позволило определить признаки, характеризующие контейнерную площадку
наружной технологической установкой транспортно-складского назначения наличие установки, возможности образования в ней горючей среды и
проведение технологического процесса.
В основу метода определения категорий контейнерных площадок вошли
положения Свода правил СП 12.13130.2009. Сущность метода заключается в
том, что на первом этапе определяются категории контейнеров по методу
определения категории наружных установок. В разделе для проверки
9
принадлежности отдельно стоящих контейнеров к определенной категории
проведены расчеты по 18 наименованиям различных веществ и материалов и
типов контейнеров. Далее по аналогии определения категория для зданий, где
вначале определяются категории отдельных помещений в здании, оценивается
доля суммированной площади занимаемой контейнерами той или иной
категории опасности в границах одной площадки по аналогии определения
категории для зданий.
Графическая
интерпретация
последовательности
действий
к
предложенному методу показана на рисунке 1.
Рисунок 1 – Метод определения категории по пожарной и взрывопожарной
опасности контейнерной площадки
Следующим этапом в главе являлась исследование факторов, влияющих
на
противопожарные
расстояния
между
контейнерными
площадками
установленной категории и объектами контейнерных терминалов, а также
разработка алгоритма определения противопожарных расстояний.
Определение
противопожарных
расстояний
между
различными
объектами базируется на классической теории теплообмена излучением и
заключается в определении расчетного значения интенсивности излучения
излучаемого объекта и сравнении его с максимально допустимым qмакс для
облучаемого объекта по условию безопасности:
qи  ≤ qмакс,
(1)
где: qи – среднеповерхностная (интегральная) интенсивность теплового
излучения кВт/м2;  – угловой коэффициент облученности.
10
В
том
случае,
когда
излучающая
поверхность
приведена
к
прямоугольнику, а облучаемая элементарная площадка проецируется в
геометрический центр излучаемой поверхности, формула для определения
углового коэффициента облученности имеет вид:
2
= (

пл
√4 2 +пл 2

ℎпл
√4 2 +пл 2
ℎпл
+
√4 2 +ℎ
пл
2
пл

√4 2 +ℎ
пл
2
(2)
),
где: lпл – длина фронта пламени, м; hпл – высота фронта пламени, м; r –
расстояние до облучаемого объекта (оно же – противопожарное расстояние), м.
Нахождение
эффективного
противопожарного расстояния r, то есть
расстояния,
при
котором
объекты
максимально сближены друг к другу, но
при
этом
исключается
событие
воспламенения объектов от теплового
воздействия в случае пожара, может
быть
проведено
по
алгоритму,
представленному на рисунке 2.
Значения qи, а также qмакс для
зданий, сооружений открытых складов
Рисунок 2 – Алгоритм расчет
величины противопожарных расстояний
можно найти в различной литературе, в
том числе в работах ученых Ройтмана
М.Я., Кудаленкина В.Ф. и др.
Выражение во втором блоке рисунка 2 является преобразованием условия
безопасности, а ист характеризует эталонное значение углового коэффициента
облученности, при котором падающий тепловой поток равен максимально
допустимому для облучаемого объекта.
Проверка по критериальному условию ( – ист) > 0 необходима для
подтверждения достоверности того, что расчетное значение  меньше ист,
обратное свидетельствует о невыполнении условия безопасности, в случае чего
происходит воспламенение облучаемого объекта.
Так как при применении предложенного алгоритма можно вычислить
конкретные значения противопожарных расстояний
при заданных
(из
11
огромного многообразия вариантов) условиях, возникает необходимость
получения усредненных значений путем оценки значимости переменных,
используемых в расчетах противопожарных расстояний. Для этой цели
предложено использовать линейные многофакторные регрессионные модели,
общий вид, которых, представляется следующим уравнением:
̂ = 0 + 1 1 + 2 2 + ⋯ +   ,
(3)
где: b0, b1, …, bn коэффициенты регрессии; X1, X2, …, Xn – переменные; ̂
– искомая величина.
На первом этапе построения модели проводиться отбор переменных X,
влияющих на искомую величину, далее для множества вариантов X находится
искомая величина с использованием необходимых методов, алгоритмов и
формул (для нахождения противопожарных расстояний используется алгоритм,
показанный на рисунке 2). После этого при помощи метода наименьших
квадратов находятся коэффициенты регрессии, а перед применением модели и
оценки, проверяется ее адекватность и значимость. В разделе подробно
раскрывается каждый этап построения регрессионных моделей, а общий
алгоритм показан на рисунке 3:
Рисунок 3 – Алгоритм построения многофакторных регрессионных моделей
12
В третьей главе «Моделирование пожара в контейнере» рассмотрен
еще один элемент КТС – грузовой контейнер. Для определения критических
значений
температуры
и
времени
ее
достижения,
проведена
оценка
температурного режима пожара груза в контейнере и негативных последствий
воздействия температуры на конструкции контейнера.
Вначале проведены расчеты самой возможности возникновения пожара в
контейнере на примере 4 различных грузов (оргстекло, ДВП, каучук,
оргстекло).
Сущность расчетов заключалась в сопоставлении излучающей плотности
теплового потока qи, образуемой у поверхности горючих материалов, от
источника зажигания, к критической qкр для конкретного вещества при
заданной продолжительности τ контакта с источником зажигания по условию:
qи ≥ qкр,
(4)
В том случае если значение излучающего теплового потока будет больше
или равно критическому, считается состоявшимся событие «возникновение
пожара».
Для расчетов были использованы следующие формулы (Брушлинский
Н.Н., Корольченко А.Я. Моделирование пожаров и взрывов. М.: Пожнаука,
2000. 482 с.):
u =  ∙ (з − 0 ),
(5)
kp = / 0,5 ,
(6)
где:  – коэффициент теплоотдачи;
A – коэффициент тепловой инерции;
з – температура газовой среды у нагреваемой поверхности, образуемая
источником зажигания, оС;
T0 – начальная температура в контейнере, оС.
Графическая интерпретация события «возникновение пожара» для
проведенных расчетов с различными веществами и источниками зажигания
различной мощности показа на рисунке 4 в виде пересечения линий qи c qкр. На
данном рисунке значения qи, характеризуют образуемую плотность пламени
для некоторых источников зажигания, а qкр на сколько долго различные
вещества могут сопротивляться такому источнику зажигания до момента их
самовоспламенения от воздействия температуры.
13
Рисунок 4 – Графическое решение задачи расчета
зажигания груза
Далее в главе проводятся расчеты изменения площади пожара во
времени. Площадь пожара зависит от места возникновения пожара и его
линейной скорости распространения  . В таблице 1 представлены исходные
данные для расчетов, ход их проведения с указанием используемых формул и
результаты расчетов.
На рисунке 5 показаны графики
изменения
площади
пожара
по
времени в зависимости от места
расположения очага пожара. При этом
угол
распространения
пламени
φ
принимается 90о при расположении
очага пожара в углу контейнера, 180о
– у боковой стенки, 360о – в центре
контейнера.
Анализируя справочные данные
и
исследования
распространения
по
пожара
скорости
Рисунок 5 – Изменение площади пожара в
контейнере для φ = 90˚, 180˚, 360˚
для
различных веществ и материалов, а также для зданий и помещений, ввиду
отсутствия справочных данный для контейнеров, предложена и обоснована
линейная скорость распространения пожара в контейнере равная 0,01±0,0025
м/с.
14
90
180
360
Для
построения
модели
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0,1
0,3
3,5
13,9
0,6
6,9
27,7
0,3
1,1
13,8
55,4
температурного
режима
Проверка условия
 () ≥ g ∙ g
0,3
0,6
2,1
4,2
8,4
9,0
0,6
2,1
4,6
7,2
0,3
0,6
2,1
4,2
если φ ≥ g то:
 () =  ( − ) +
g ∙  ∙ ∙  (для
90,180о);
 () =  ( − ) +
2g ∙∙  ∙  (для
360о), м2
30
60
210
420
840
900
60
210
420
720
30
60
210
420
Значение  =
φ
(φ )2 ∙ , м2, если
360
φ < g
Проверка условия
φ ≤ g
30
Значение радиуса
сектора φ =  ∙ ,
м
0,01
Текущее время , с
 линейная
скорость
распространения
пожара, м/сек
4,6
Значение угла
сектора φ,°
Вg длина свободной
поверхности
горючей нагрузки, м
11,9
Шаг численного
расчета Н, с
g длина свободной
поверхности
горючей нагрузки, м
Таблица 1 – Расчет изменения площади пожара в контейнере
+
+
+
53,1
61,2
76,1
в
контейнере
использовался программный комплекс FDS (Fire Dynamic Simulator).
При помощи FDS была построена в масштабе компьютерная модель
контейнера и на ней размещены термические пары. В качестве пожарной
нагрузки задавались хлопок, оргстекло и ДВП.
Результаты наблюдений показаны на рисунке 6.
Рисунок 6 – Температурный режим горения различного груза в контейнере:
а – в очаге пожара; б – над очагом пожара; в – в дальней точке на торцевой стенке
контейнера
15
Сравнив
полученные
результаты
со
стандартным
температурным
режимом, было сделано наблюдение о существенной разнице между
распределением температуры по времени в условиях смоделированного пожара
и «стандартного» пожара.
температура T, оС
Сравнительная диаграмма представлена на рисунке 7.
800
700
600
500
400
300
200
100
0
y = -0.0024x2 + 2.2612x + 136.41
y = 0.0012x2 + 0.0797x + 3.2587
0
100
время t,сек
200
300
400
500
600
700
среднеобъемная температура
стандартная температурная кривая
Poly. (среднеобъемная температура)
Poly. (стандартная температурная кривая)
Рисунок 7 – Сравнение стандартного температурного режима с пожаром в контейнере
Заключительным этапом было использование полученных результатов в
программе «ANSYS» для расчета напряженно-деформированного состояния
стенок контейнера в условиях пожара. Были получены следующие результаты
6
Напряжение G, МПа
Сумарное перемещение
конечных элеменотов d,
см
(рисунок 8).
5
4
3
2
1
0
0
200
400
Температура t,
600
500
400
300
200
100
800
0
0
оС
200
400
Температура t,
600
800
оС
Рисунок 8 - Изменение напряженно-деформированного состояний стенок контейнера
в услових пожара
Сопоставив
значения
температуры,
при
которых
наблюдаются
критические деформации конструкций (4-4,5 см) и превышение предела
текучести (350-400 МПа), с результатами, полученными при моделировании
16
температурного режима, были сделаны выводы о том, что уже на 10-12 минуте,
в отличае от нормотивных 15 минут, конструкции контейнера теряют свою
несущую способность под дейтсвием пламени.
В четвертой главе «Оценка параметров системы обеспечения
пожарной безопасности контейнерных терминалов на основе моделей
определения
противопожарных
расстояний
между
контейнерными
площадками и объектами контейнерных терминалов» построены 3
многофакторные
регрессионные
модели
определения
противопожарных
расстояний соответственно для контейнерных площадок категорий ВН, АН/БН
и ДН.
Используя последовательность действий, показанную на рисунке 3,
проведена оценка переменных влияющих на величину противопожарных
расстояний, а также оценка и интерпретация самого выходного параметра. Для
каждой модели определены те переменные, которые оказывают существенное
влияние на выходной параметр и переменные, не оказывающие влияние, что
позволило
сформировать
предложения
по
их
применению.
По
соответствующим алгоритмам проведена проверка моделей на адекватность и
достоверность.
В предпосылках к созданию моделей изложены принимаемые значения
каждой переменной (qи, qмакс, hпл, lпл) для контейнерных площадок разной
категории, иных объектов контейнерного терминала и соседних предприятий,
между которыми рассчитывались противопожарные расстояния.
Для контейнерной площадки категории ВН были приняты следующие
переменные, необходимые для определения противопожарных расстояний: x1 –
высота пламени hпл, x2 – максимально-допустимая интенсивность излучения
qмакс, x3 – длина фронта пламени lпл.
На первом этапе, по алгоритму (рисунок 2) рассчитаны противопожарные
расстояния для 26 различных вариантов x, а после получения модели методом
наименьших квадратов, проведено их сравнение с результатами, полученными
при моделировании. Сравнительная диаграмма результатов представлена на
рисунке 9.
Проводя регрессионный анализ, на стадии отбора переменных, при
помощи t-критерия Стьюдента, а также метода выбора наилучших множеств
17
было установлено, что из модели для контейнерных площадок категории ВН не
оказывало влияние переменная x3, и она подлежала исключению из модели.
Отобрав факторы, существенно влияющие на ̂, методом наименьших
квадратов получена следующая модель:
̂ = 45,544 + 3,137x1 – 2,299x2,
(7)
Область существования переменных следующая:
Значение противопожарных
расстояний, м
x1 ∈ [7,2; 31,2], x2 ∈ [8,5; 35]
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Номер наблюдения
Y Рассчетные значения противопожарных расстояний, м
Ŷ Расстояния, полученные с использованием модели, м
Рисунок 9 – Сравнение полученных значений противопожарных расстояний для
контейнерных площадок категории ВН
Проверка адекватности модели проводилась по статистике ДарбинаУотсона. Из анализа остатков, найден d-критерий равный 1,599 попадающий в
диапазон отклонения автокорреляции.
Коэффициент
множественной
смешанной
корреляции
в
полной
регрессионной модели составил 0,9.
F-критерий Фишера составил 49,575, соответственно можно делать
вывод, что с достоверностью 95 % построенная модель соответствует
исходным данным и ей можно доверять.
Интерпретируя в модели (7) полученные коэффициенты множественной
регрессии, мы видим, что выборочный b1 равен 3,137. Это значит, что,
например, при назначении в контейнерном терминале зоны под контейнерные
площадки, в расчете противопожарных расстояний, задавая фиксированное
значение qмакс (в том случае, когда места расположений зданий и сооружений и
их системы обеспечения пожарной безопасности определены и неизменны),
18
увеличение высоты hпл на 1 м приведет к необходимости увеличения
противопожарных расстояний на 3 м. В этом случае можно варьировать
высотой штабелирования контейнерной площадки. Аналогично выбранный
наклон b2 равен -2,299 означает, что при фиксированной высоте hпл (когда не
учитываются дополнительные факторы, влияющие на данный параметр)
увеличение задаваемого параметра qмакс на 1 кВт/м2 сопровождается
возможностью уменьшения противопожарного расстояния на 2 м. В данном
случае можно варьировать рациональным выбором систем противопожарной
защиты, обеспечивающих снижение времени свободного распространения
пожара.
Аналогичным
образом
была
получена
модель
определения
противопожарных расстояний для контейнерных площадок категории АН/БН:
̂ = 29,395 + 1,910x1 – 1,432x2,
(8)
x1 ∈ [7,2; 31,2], x2 ∈ [8,5; 35]
В отличии от регрессионного анализа для площадок категории ВН,
вводилась еще одна переменная x4 – интегральная интенсивность теплового
излучения qи, в связи с тем, что для площадок АН/БН значения данной
переменной может быть разнообразным. Однако, оказалось, что она как и x3
существенного влияния на выходной параметр не оказывала и подлежала
исключению.
Для контейнерных площадок категории ДН была получена следующая
модель:
̂ = -20,197 + 1,444x1 + 0,170x2,
(9)
x1 ∈ [10; 31,2], x2 ∈ [60; 289]
В формулах (7-9) за x1 принимается высота пламени hпл, зависящая от
высоты штабелирования контейнерной площадки, x2: в формулах (7,8) – qмакс
для соседних от площадок объектов, из предпосылок, что горит площадка, а в
формуле (9) – qи для соседних объектов, так как площадка является
облучаемым объектом.
По разработанным моделям и, полученным зависимостям, а также
применяя подход по категорированию контейнерных площадок по пожарной и
взрывопожарной опасности, проведены расчеты и получены требования к
противопожарным расстояниям между контейнерными площадками, объектами
19
контейнерного терминала и объектами соседних предприятий в зависимости от
категории по пожарной и взрывопожарной опасности контейнерных площадок
и количеству контейнеров в штабеле (таблица 2).
Таблица 2 – Требования пожарной безопасности к противопожарным
расстояниям между контейнерными площадками, объектами контейнерного
терминала и объектами соседних предприятий
Наименование объекта
Противопожарные
расстояния
от
контейнерных
площадок, м, при категории:
АН, БН / ВН при высоте штабеля, контейнер
Для зданий I и II, III и IV степени, класса С0
III класса С1
Для зданий III, IV степени огнестойкости класса
С2 и С3, V степени огнестойкости
Леса (смешанных пород древесины)
Открытые установки с применением горючих
жидкостей и газов
Резервуары
с
горючими
и
легковоспламеняющимися жидкостями
Открытые склады каменного угля, открытые
установки и сооружения из несгораемых
конструкций с производствами категории Г и Д по
пожарной опасности
Склады горючих и сжиженных газов
Открытые склады лесоматериалов
Контейнерные площадки категории ДН
Контейнерные площадки категории ВН
Контейнерные площадки категории АН, БН
Количественной
мерой
ДН
1
2
3
4
5
6
28/18
32/21
46/29
51/32
54/34
59/37
71/44
75/47
87/54
91/57
103/64
108/67
10
12
36/23
36/23
54/34
54/34
63/39
62/39
79/49
79/49
95/59
95/59
111/69
111/69
15
15
34/22
53/33
61/38
77/48
93/58
110/68
18
34/22
52/33
60/38
76/47
93/58
109/67
18
8/5
37/24
36/23
8/5
21/-/21
9/6
55/35
54/34
9/6
32/-/32
14/9
63/40
62/39
14/9
37/-/37
30/19
80/50
79/49
30/19
47/-/47
47/29
96/60
95/59
47/29
57/-/57
63/39
112/70
111/69
63/39
67/-/67
6
19
15
13
18
оценки
системы
обеспечения
пожарной
безопасности является пожарный риск, для ее определения существуют
соответствующие методики, но, по проделанной в диссертации работе,
предлагается проводить частную оценку системы обеспечения пожарной
безопасности
–
оценку
параметров
систем
противопожарной
защиты
отвечающих за ограничения распространения пожара за пределы очага пожара.
Так полученные модели и метод позволяют оценить такие важные для
контейнерных терминалов параметры системы противопожарной защиты как
высоту штабелирвоания, размеры площадок, расстояния между объектами и
площадками.
Общий вид оценки параметров системы противопожарной защиты,
отвечающих за ограничение распространения пожара за пределы очага пожара на
контейнерных терминалах, для наглядного представления показан на рисунке 10.
20
Рисунок 10 – Оценка параметров системы противопожарной защиты контейнерных
терминалов
В выводах по работе и заключении излагаются полученные результаты,
сведения об их внедрении и практическом использовании, подводятся итоги и
выделяются направления дальнейших исследований в рассмотренной области.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
По
результатам
проделанной
работы,
путем
оценки
пожарной
безопасности контейнерных терминалов, по разработанным для этой цели
методу и моделям, решена, поставленная научная задача. При решении научной
задачи получены новые научные результаты:
1.
Разработан
метод,
определения
категории
по
пожарной
и
взрывопожарной опасности контейнерных площадок как синтез метода
определения категорий наружных установок и метода определения категорий
зданий, для чего проведен анализ терминологии и применен метод аналогий
при выделении признаков наружных технологических установок характерных
для контейнерных площадок.
2. Разработаны модели возникновения и распространения пожара в
контейнере, позволившие получить данные, необходимые для расширения
возможностей использования метода конечных элементов, в частности для
измерения значений напряженно-деформированного состояния металлических
конструкций при нагреве. Благодаря результатам моделирования определены
ряд теоретических знаний о реальном температурном режиме в некоторых
замкнутых пространствах, чем, в частности, является контейнер и фактических
пределах огнестойкости стальных конструкций, применяемых в грузовых
контейнерах.
21
3. Разработаны многофакторные регрессионные модели определения
противопожарных расстояний между контейнерными площадками и объектами
контейнерного
терминала,
позволяющие,
с
учетом
категорирования
контейнерных площадок, проводить частную оценку, помимо пожарного риска,
параметров систем противопожарной защиты, отвечающих за ограничение
распространения пожара. Регрессионные модели, разработанные на основе
доработанных методов определения противопожарных расстояний, позволяют
проводить упрощенные расчеты с минимальным набором исходных данных, и
благодаря этому, полученные данные нашли практическую реализацию при
разработке проекта изменений в свод правил СП 4.13130.2013.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:
Ведущие рецензируемые научные журналы и изданиях по перечню ВАК
Министерства образования и науки РФ:
1. Микушов, А.В. Опасности, возникающие при тушении судовых
пожаров водой в Арктике. [Электронный ресурс] / Е.В. Любимов, А.В.
Микушов, Г.В. Орлов // Научно-аналитический журнал «Вестник СанктПетербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС
России». vestnik.igps.ru. 2015. № 1. С. 47-52. 0,4/0,2 п.л.
2. Микушов, А.В. Методы проектной оценки системы обеспечения
пожарной
безопасности
контейнерных
терминалов
на
основе
дифференциальной модели температурного режима пожара в контейнере.
[Электронный ресурс] / А.В. Микушов, В.П. Крейтор // Научно-аналитический
журнал
«Вестник
Санкт-Петербургского
университета
Государственной
противопожарной службы МЧС России». vestnik.igps.ru. 2015. № 4. С. 35-41.
0,4/0,3 п.л.
3. Микушов, А.В. Применение аппарата теории игр для оценки
эффективности системы обеспечения пожарной безопасности контейнерных
терминалов. [Электронный ресурс] / А.В. Микушов, В.П. Крейтор // Научноаналитический
журнал
«Вестник
Санкт-Петербургского
университета
Государственной противопожарной службы МЧС России». vestnik.igps.ru. 2016.
№ 2. С. 75-83. 0,6/0,3 п.л.
4. Микушов, А.В. Методика проектной оценки ущерба от пожара
контейнерного терминала. [Текст] / А.В. Микушов, Е.В. Копкин // Научно-
22
практический
и
учебно-методический
журнал
«Безопасность
жизнедеятельности». 2016. № 9. С. 49-54. 0,8/0,5 п.л.
5. Микушов, А.В. Особенности классификации контейнерных площадок
по взрывопожарной и пожарной опасности. [Текст] / А.В. Микушов, Ю.Н.
Щебеко, В.Е. Фадеев // Научно-технический журнал «Пожарная безопасность».
2017. № 2. С. 93-98. 0,6/0,2 п.л.
6. Микушов, А.В. Методика определения категории по взрывопожарной и
пожарной опасности контейнерных площадок. [Текст] / А.В. Микушов, В.П.
Крейтор // Научно-аналитический журнал «Проблемы управления рисками в
техносфере». 2017. № 2. С. 65-71. 0,8/0,5 п.л.
7. Микушов, А.В. Оценка системы пожарной безопасности контейнерных
терминалов на основе регрессионного моделирования противопожарных
расстояний. [Текст] / А.В. Микушов, В.П. Крейтор // Научно-практический и
учебно-методический журнал «Безопасность жизнедеятельности». 2017. № 7.
С. 39-46. 0,9/0,5 п.л.
Публикации в иных изданиях:
8. Микушов, А.В. Особенности противопожарной защиты контейнерных
терминалов морских портов / А.В. Микушов, Г.В. Орлов // Обеспечение
комплексной безопасности при освоении северных территорий: материалы IV
Международной научно-практической конференции 17 ноября 2011 г., СанктПетербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС
России. СПб.: 2011. 0,43/0,22 п.л.
9. Микушов, А.В. Меры и способы противодействия терроризма в
морских портах // Технические средства противодействия террористическим и
криминальным взрывам: материалы VII Международной конференции 16
октября 2012 г., СПб университет ГПС МЧС России. СПб.: 2012. 0,43/0,43 п.л.
10. Микушов, А.В. Структура проектировочной модели обеспечения
безопасности морских инженерных сооружений и прибрежных сооружений.
[Текст] / В.Ю. Дорофеев, Н.Ю. Едуш, Е.В. Любимов, А.В. Микушов, Г.В.
Орлов // Научно-технический журнал «Вопросы оборонной техники». 2012.
№ 11. 0,5/0,1 п.л.
11. Микушов, А.В. Способы снижения пожарной опасности контейнеров
с легковоспламеняющимися твердыми веществами / А.В. Микушов, В.И.
23
Редин // материалы научной конференции, посвященной 185-й годовщине
образования
института
Санкт-Петербургского
(технического
Государственного
университета)
27
ноября
технологического
2013
г.,
Санкт-
Петербургский технологический институт. СПб.: 2013. 0,4/0,3 п.л.
12. Микушов, А.В. Исследование опасностей контейнерных кранов //
Сборник трудов докторантов, адъюнктов, аспирантов и соискателей факультета
подготовки и переподготовки научных и научно-педагогических кадров СанктПетербургского университета ГПС МЧС России. СПб.: 2013. 0,43/0,43 п.л.
13. Микушов, А.В. Моделирование изменения площади пожара в
морском контейнере / А.В. Микушов, Е.В. Любимов, Г.В. Орлов // Роль
местной противовоздушной обороны и пожарной охраны в годы великой
отечественной
войны:
материалы
Международной
научно-практической
конференции 27 марта 2015 г., Казахский университет МВД. Казахстан.
г. Кокшетау: 2015. 0,4/0,3 п.л.
Подписано в печать
29.01.2018
Формат 60×84 1/16
Печать цифровая
Объём 1,0 п.л.
Тираж 100 экз.
Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России
196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д.149
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
1 297 Кб
Теги
оценки, метод, пожарной, безопасности, модель, терминал, контейнерным
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа