Диссертация (Применение робототехнических средств для тушения пожаров на объектах энергетики), страница 3

Авария оставила без электроснабжения Московскую, Рязанскую,Тульскую и Калужскую области. Без электроснабжения остался Московскийнефтеперерабатывающий завод. Чрезвычайная ситуация сложилась на многихсоциальнозначимыхобъектахгорода.Возниклисложностивработеавиаперевозок и железнодорожного сообщения, а московский метрополитенстолкнулся с самым масштабным сбоем в работе за всю историю своегосуществования: не функционировали 52 из 170 станций. Общая величина прямого14и косвенного ущерба от аварии составила 1,7 млрд рублей только дляг. Москвы, и еще 504 млн руб. для Московской области [33].Рисунок 1.4 – Пожар на подстанции «Чагино»Риск возникновения пожаров на объектах энергетики, а также последствия,возникающие в результате пожара или аварии, зависят и от типа объекта.Во всем мире принято выделять пять основных типов электростанций:– тепловые (ТЭС);– гидравлические (ГЭС);– атомные (АЭС);– солнечные (СЭС);– ветровые (ВЭС).На территории Российской Федерации наиболее распространены, тепловые,гидравлические и атомные электростанции, из которых наибольшая выработкаэлектроэнергии осуществляется тепловыми электростанциями и составляет 58,6%от общего количества.

В общей сложности энергетический комплекс Россиинасчитывает порядка 600 электростанций, общая установленная мощностькоторых составляет 220 тыс. МВт. [34].15На ТЭС основным видом пожарной нагрузки являются органические видытоплива, находящиеся на объекте в виде складов торфа, угля, мазута. Имеетсяразветвленная система газовых коммуникаций, отделения по подготовке топливак сжиганию. Все энергоблоки ТЭС размещаются в одном здании (полиблочнаякомпоновка), что не совсем удачно с точки зрения пожарной безопасности, таккак возможно быстрое распространение огня в соседние помещения и на другоетехнологическое оборудование. [31, 35].Турбогенераторы ТЭС располагаются в машинных залах станции, которыемогут достигать в длину до 200 м, быть высотой от 30 до 40 м.

Именно вмашинных залах сосредоточено наибольшее количество пожарной нагрузки.Здесь имеются системы смазки генераторов, машинное масло, электроизоляцияобмоток генераторов и другой электроаппаратуры и устройств. Помимо этого,пожарную опасность машинных залов повышают дизельное топливо и мазут,применяемые в резервных дизельных электростанциях.

Пожары в машинныхзалах в основном связаны с нарушениями целостности систем смазки ирегулирования турбоагрегатов, содержащих масло [35, 36].Для энергоблоков мощностью 300 МВт объем маслосистемы составляет47 м3, а для блоков мощностью 800 МВт достигает 58 м3. Масло в системахнаходится под давлением. Маслосистемы располагаются в непосредственнойблизости к горячим поверхностям турбин и источникам искрообразования, илюбое их повреждение может привести к пожару. При повреждении масляныхсистем огонь быстро распространяется по всем площадкам, сборникам масла. Отмомента разрыва маслопровода до аварийного отключения системы, как правило,наружу выходит значительное количество масла, которое начинает стекать нанижележащие этажи.

В связи с этим пожар может одновременно возникнуть какна отметке обслуживания турбины, так и на промежуточных отметках [36].На большинстве объектов применяются турбогенераторы с водородным иводородно-водяным охлаждением с избыточным давлением водорода в корпусеот 0,05 до 0,5 МПа. Присутствие взрывоопасного и горючего водорода можетпривести к взрыву и последующему факельному горению водорода, что зачастую16способствует разрушению и масляных магистралей, приводя к быстромураспространению огня и повышению температуры в горящем помещении,оказывая пагубное воздействие на соседнее оборудование и строительныеконструкции.Машинныезалыстанцийвыполняютсяобычнокаркаснымисиспользованием металлических колонн и ферм перекрытия, которые поддействием весовых нагрузок и теплового воздействия теряют свою несущуюспособность.

Анализ особенностей поведения металлических конструкций припожаре показывает, что при нормативном уровне статических нагрузок нагревфермы до температуры свыше 500 ℃ приводит к ее деформации и в дальнейшем кразрушению [37].Примером таких последствий является пожар, произошедший 9 февраля2008 года на ТЭЦ-1 в г. Улан-Удэ (рисунок 1.5).Рисунок 1.5 – Пожар в машинном зале ТЭЦ-1, г. Улан-УдэПожар в машинном зале ТЭЦ-1 произошёл в результате возгоранияэлектрокабеля. Огонь быстро перекинулся на одну из семи работающих турбин, вкоторой находилось 17 тонн масла. В результате сработала система аварийнойзащиты, которая отключила остальные шесть турбин.Работы по тушению пожара продолжались в течение шести часов.

Былозадействовано шестнадцать пожарных отделений на основных и специальныхпожарных автомобилях. Площадь пожара составила 1 тыс. м2, произошло17обрушение кровли над горящей турбиной, что во многом осложнило действия потушению пожара.Авария на ТЭЦ-1, обслуживающей Железнодорожный, Советский иОктябрьский районы г. Улан-Удэ, оставила без теплоснабжения в зимний периодпорядка 168 тыс. чел. [38].Обрушение строительных конструкций, которое может произойти врезультате пожара, создает немалую угрозу для участников тушения пожара.

Оноприводит к выходу из строя не горящее оборудования, что существенносказывается на работоспособности объекта и в разы повышает материальныйущерб.Пожар,произошедшийнаУглегорскойТЭС,являетсятомуподтверждением.В результате пожара, произошедшего 29 марта 2013 года на УглегорскойТЭС, практически полностью была уничтожена первая очередь электростанции.Огонь возник на отметке +22.000 м бункерного отделения, на участке, гдепроектомнебылипредусмотренысистемыпожарнойсигнализациииавтоматического пожаротушения, откуда перекинулся на кровлю машзала,которая через некоторое время обрушилась, повредив маслосистему двухэнергоблоков.

В результате аварии были полностью уничтожены блочные щитыуправления, два турбоагрегата, обрушилась вся кровля над машиннымотделением. В ходе разбора завалов и восстановления станции было вывезеноболее 880 тонн металлолома. Общий ущерб от аварии составил более 21 млндолл. США (в ценах 2013 г.). Погиб 1 человек и пятеро были госпитализированы сожогами различной степени тяжести [39].Анализ массива пожаров, происходивших на объектах энергетики, позволилустановить, что порядка 38% пожаров от их общего количества возникали накабельном оборудовании (рисунок 1.6).18Рисунок 1.6 – Оборудование, наиболее подверженное возникновению пожаров1 – кабельное оборудование; 2 – маслопроводы; 3 – маслонасосы;4 – турбогенераторы; 5 – электронное оборудование; 6 – трансформаторы; 7 – вентсистемыКабельное оборудование состоит из кабельных полуэтажей, туннелей,каналов и галерей.

Количество силовых и контрольных кабелей, относящихся кодному крупному энергетическому блоку (300–600 МВт), может достигатьдо 40 тысяч штук общей протяженностью в несколько сотен километров. Потерритории станций потоки многочисленных кабелей прокладываются вкабельных каналах или лотках, которые по мере приближения к постууправления увеличиваются в сечении или даже переходят в кабельные туннели(для кабелей в количестве более 20–30). Для вертикальных прокладок кабельныетуннели переходят в шахты тех же сечений [40].Пожары, возникающие на кабельном оборудовании, относятся к классусложных, с точки зрения тактики тушения, пожаров. Они сопровождаютсябыстрым ростом температуры (средняя скорость роста температуры составляет35–50 град/мин), плотным задымлением, высокой скоростью распространенияогня и дыма, а также возникновением угрозы поражения электрическимтоком [35].Тушение пожаров электрооборудования под напряжением является одной,19из наиболее часто возникающих проблем и представляет собой достаточносложный и опасный процесс.

Порядок тушения пожаров электрооборудованияпод напряжением регламентируется нормативными документами[41–43],носящими как обязательный, так и рекомендательный характер.Тушение пожаров электрооборудования под напряжением допускаетсяпроводить, если напряжение на токоведущих частях не превышает значения0,4 кВ и не может быть снято исходя из технологии производства. Тушениеследует проводить распыленными струями воды с расстояния не менее 5 метров,используя при этом диэлектрический комплект. Также, при тушении пожаровэлектрооборудования, находящегося под напряжением, необходимо проводитьзаземление средств подачи огнетушащих веществ и насосов пожарныхавтомобилей. Запрещается проводить тушение, если в результате пожаравидимость составляет менее 5 м [41].Во всех остальных случаях допускается проводить тушение пожаровэлектрооборудованияподнапряжениемтолькопослеобесточиванияоборудования, что должно быть подтверждено в письменной форме.

Письменноеподтверждение выдается и в случае тушения пожаров электрооборудованиянапряжением до 0,4 кВ [41].При возникновении пожара, время его свободного развития складывается изнескольких временных интервалов и выражается формулой 1.1 [44]: ср   д.с   сб   сл   р ,(1.1)где  ср – время свободного развития пожара, мин; д.с – время от начала возникновения пожара до сообщения о пожаре в пожарнуючасть, мин; сб – время сбора и выезда по тревоге, мин; сл – время следования к месту пожара, мин; р – время развертывания с расстановкой сил и средств подразделения пожарнойохраны, мин.20При тушении пожаров на энергообъектах время свободного развитияпожараувеличивается.Связаноэтоснеобходимостьювыполнениядополнительных действий по обесточиванию оборудования и заземлению средствтушения [45].В связи с этим формула свободного развития пожара видоизменяется иприобретает вид 1.2: ср   д.с   сб   сл   р   обест   зазем,(1.2)где  обест – время обесточивания электрооборудования, мин; зазем – время заземления средств тушения, мин.Таким образом, подготовительные мероприятия при тушении пожаров наобъектах энергетики увеличивают время тушения пожара, что приводит кухудшению обстановки на пожаре и возникновению опасных условий,осложняющих действия пожарных подразделений.Особое место в энергетике занимают атомные электростанции, пожары иаварии на которых становятся настоящей трагедией для человечества.На сегодняшний день в России созданы и активно функционируют10 атомных электростанций, имеющих 34 энергоблока разных модификацийобщей мощностью 26312 МВт.