Автореферат диссертации (Повышение безопасности промышленных зданий на основе альтернативных компоновочных решений (на примере главных корпусов ТЭС))

на правах рукописиБелов Вячеслав ВасильевичПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ НАОСНОВЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ КОМПОНОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ (НАПРИМЕРЕ ГЛАВНЫХ КОРПУСОВ ТЭС)05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (строительство)Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20182Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет».Научный руководитель:кандидат технических наук, доцентПергаменщик Борис КлиментьевичОфициальные оппоненты: Хасанов Ирек Равильевичдоктор технических наук, старший научныйсотрудник, ФГБУ ВНИИПО МЧС России,научно-исследовательский центрнормативно-технических проблемпожарной безопасности, главный научныйсотрудникТопольский Николай Григорьевичдоктор технических наук, профессор,Академия ГПС МЧС России,кафедра информационных технологий, профессорВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение«Всероссийский научно-исследовательский институтпо проблемам гражданской обороны и чрезвычайныхситуаций МЧС России» (Федеральный центр науки ивысоких технологий)Защита состоится «29» ноября в 12:00 (по местному времени) на заседаниидиссертационного совета Д 212.138.01, созданного на базе ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет», по адресу: 129337, г.

Москва, Ярославское шоссе, д.26, 9 студия«Открытая сеть».С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» и на сайте www.mgsu.ru.Автореферат разослан «__» _____________ 2018 годаУченый секретарьдиссертационного советаКуликова Екатерина Николаевна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.Аварии на промышленных комплексах представляют серьезную угрозу не толькодля персонала и размещенного в них оборудования, но способны снижать надлительный период времени общую безопасность связанных объектов инфраструктуры.Так на тепловых электрических станциях (ТЭС) они могут повлечь веерные иодиночные отключения потребителей, а в холодное время года создать прямую угрозудля населения и жилищно-коммунального комплекса в целом.

В качестве примераможно упомянуть происшествие на Пензенской ТЭЦ-1 зимой 2017 года, где врезультате разрушения подогревателя высокого давления энергоблока № 5 исопутствующего отключения генерирующего оборудования в регионе был введенрежим чрезвычайной ситуации. Без горячего водоснабжения и отопления на четверосуток осталось около 75 тыс. чел. при температуре окружающего воздуха минус 20 0С.Было повреждено более 8 км трубопроводов теплораспределительной сети города,погиб один работник станции. В январе 2008 г. обрушение покрытия в машинном залеСургутской ГРЭС-2 повлекло за собой отключение турбоагрегатов с суммарнойнагрузкой, выдаваемой в сеть, до 1 600 МВт. Возникла опасность веерного отключенияпотребителей, так как переток по контролируемому сечению объединеннойэнергосистемы (ОЭС) Урал-Тюменское превышал максимально допустимое значение на363 МВт.Высокая частота подобных происшествий на объектах энергетики породила впериод с 2007 по 2017 гг.

целый ряд нормативных и информационно-техническихдокументовведомственногоифедеральногоуровней,ориентирующихпроектировщиков, надзорные органы на решение задач связанных с безопасностью.Однако кардинально повысить ее не удалось.Сложившееся на практике управление эксплуатационной надежностью: на стадиипроектирования выразилось в разработку декларации промышленной безопасности, апри эксплуатации – в систему страхования и контроль за соблюдением общихтребований технических регламентов. Однако, как показывают исследования, принятыемеры имеют существенные недостатки, среди которых можно выделить следующие: Ошибки в расчете уровня риска из-за недооценки частоты аварий созначительными финансовыми, экологическими и социальными последствиями.Отсутствие полной достоверной статистической информации по событиям каждоготипа.

Это приводит к недостаточности выбранных мероприятий в обеспечениибезопасности, и неверному определению страховых премий системы страхованиярисков. Разрабатываемые декларации промышленной безопасности учитываютобращение, только с определенными нормативными документами, опаснымивеществами в концентрациях превышающими предельно установленные значения. Нерассматриваются возможные сценарии развития событий в других связанных системах.В результате занижается проектный риск аварий охватывающих несколько систем.4 Не учитывается косвенное взаимодействие оборудования, технологическихсистем, зданий и их строительных конструкций, что приводит к занижению различныхрисков и экономической нецелесообразности проводимых мероприятий по снижениюих уровня. Контроль соответствия техническим регламентам и нормативной документациина стадии эксплуатации носит порой формальный характер, а периодичность проверокникак не обоснована. Сложившаяся практика проектирования промышленных объектов в сторонумаксимальнойстепенисблокированностизданийдлясниженияобщихкапиталовложений.Сформировавшиеся система не рассматривает аварии на промышленных объектах(в частности на ТЭС), особенно крупные, с большими потерями материального,финансового, экологического и социального характера, как неизбежное явление,связанное и с компоновочными решениями, не нацелена на минимизацию такихпоследствий.

В связи с чем, актуальным направлением, является повышениебезопасности, минимизация потерь на основе сравнения альтернативных компоновокзданий. В основе решения данной задачи – разработка методики позволяющей оценитьразличные варианты компоновочных решений промышленных зданий с учетомгипотетических аварий в процессе эксплуатации.Степень разработанности темы.Изучению снижения уровня риска потенциальных аварий в процессе эксплуатацииза счет некоторой оптимизации архитектурно-строительных решений посвященыработы следующих ученых: А.В. Мельникова, В.М. Ройтмана, И.Б. Шлейкова, А.Г.Тамразяна, Б.К. Пергаменщика, Г.А. Ершова, Ю.И.

Козлова, А.С. Можаева, А.М.Козлитина, С.А. Качанова, М.В. Лисанова, А.В. Смагина, М.Ю. Овсянникова, А.Я.Корольченко, Д.М. Гордиенко, П.И. Белокопытова, А.П. Бызова, Wayne D. Holmes, J.Ohlsen, D. Drewry, D. Dieken и др.Научно-техническая гипотеза состоит в предположении зависимостипоследствий аварий от принятых архитектурно-строительных решений промышленныхзданий, в частности главных корпусов ТЭС.Цель диссертации – повышение на этапе проектирования безопасности ТЭС исвязанных с ней объектов путем обоснованного снижения риска аварии с тяжелымипоследствиями и значительным ущербом.Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:− проанализированы архитектурно-строительные решения промышленных зданийна примере главных корпусов ТЭС и особенности их формирования;− проанализированы аварии в главных корпусах ТЭС в процессе эксплуатации,установленавзаимосвязьсархитектурно-строительными(компоновочными)решениями;− сформирована система и критерий оценки в зависимости от экономических,социально-экономических рисков и изменений капиталовложений при различных5компоновочных решениях зданий с учетом эксплуатационной безопасности станции исвязанных с ней объектов;− разработана вероятностная модель, позволяющая прогнозировать аварии впроцессе эксплуатации, с учетом динамики их распространения по главному корпусу, взависимости от принятого компоновочного решения и экономико-географическихособенностей района строительства;− разработана методика и наработан банк данных для оценки альтернативныхкомпоновочных решений промышленных зданий с учетом гипотетических аварий впроцессе эксплуатации (на примере главных корпусов ТЭС);− осуществлена практическая апробация предложенных решений;− сформулированы перспективные направления дальнейших исследований.Объект исследования: безопасность промышленных объектов и связанной с нимиинфраструктуры в зависимости от принятых компоновочных решений зданий (напримере главных корпусов ТЭС).Предмет исследования: риск аварий (в части вероятных последствий) взависимости от принятых компоновочных решений промышленных зданий (на примереглавных корпусов ТЭС).Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:- сформирована система оценки эффективности разблокировки главных корпусовТЭС с позиции повышения эксплуатационной безопасности на стадии проектирования,за счет снижения общих эквивалентных затрат (гипотетического ущерба от аварий иизменений капиталовложений в разблокировку);- установлена зависимость между компоновочными решениями главных корпусовТЭС и последствиями аварий;- разработана вероятностная модель позволяющая прогнозировать аварии впроцессе эксплуатации, с учетом динамики их распространения по зданию взависимости от принятого компоновочного решения и экономико-географическихособенностей района строительства;- разработана методика для оценки альтернативных компоновочных решенийпромышленных зданий с учетом гипотетических аварий в процессе эксплуатации (напримере главных корпусов ТЭС);- научно обоснован подход к анализу компоновочных решений промышленныхзданий на этапе проектирования (на примере главных корпусов ТЭС) с учетомпотенциальных аварий в процессе эксплуатации, динамики их распространения иоценки вероятных последствий.Теоретическая значимость результатов работы:- научно обоснован подход к оценки компоновочных решений промышленныхзданий (на примере главных корпусов ТЭС) с точки зрения последствий отгипотетических аварий;- установлена зависимость риска аварий (в части вероятных последствий насамом промышленном объекте и связанных с ним потребителей) от степенисблокированности здания (на примере главных корпусов ТЭС);6- в развитии способов прогнозирования и учета гипотетических рисков аварий настадии проектирования зданий и сооружений.Практическая значимость и реализация результатов работы:Разработанная методика оценки альтернативных компоновочных решенийпромышленных зданий с учетом гипотетических аварий и накопленный банк данныхпозволяют:- оценить риск потенциальных аварий с тяжелыми последствиями для различныхкомпоновок главных корпусов в процессе проектирования;- определить экономические и социальные последствия от гипотетических аварийв процессе эксплуатации в зависимости от мощности ТЭС, числа энергоблоков,компоновочногорешения,экономико-географическихособенностейрайонарасположения станции;- обоснованно предложить наиболее эффективное компоновочное решение ТЭС сточки зрения последствий от гипотетических аварий в главных корпусах.Полученные статистические данные могут быть использованы при разработкепроектных решений специализированными организациями, в том числе декларацийпромышленной безопасности опасного производственного объекта, при расчетестраховых премий.Практические решения, разработанные в диссертации, предварительнорассмотрены на секции «Технология строительства и монтажа» Научно-техническогосовета ЕЭС России.