Автореферат диссертации (Повышение безопасности промышленных зданий на основе альтернативных компоновочных решений (на примере главных корпусов ТЭС)), страница 3

Существующий нормативный подход в должной мере необеспечивает учет факторов материального, финансового, экологического и социального характера, не рассматривая такой класс аварий какнеизбежное явление. Разработанная методика оценки альтернативных компоновочных решений промышленных зданий с учетом гипотетическихаварий (на примере главных корпусов ТЭС) позволяет взглянуть на указанную проблему с иной точки зрения и повысить безопасностьпотребителей за счет увеличения общей надежности объекта на стадии проектирования.2.Проведенный в диссертационной работе анализ позволил оценивать безопасность ТЭС и связанных с ней объектов по интегральномупоказателю эквивалентных затрат, в зависимости от гипотетических потерь на объекте и у потребителя с учетом страхового возмещения инекоторых затрат на достижение требуемого уровня безопасности (изменения капиталовложений).

Для получения количественных оценок покритерию был наработан соответствующий банк данных, основанный на статистической информации и экспертных оценках.3.Применение современных методов статистической обработки и математического аппарата позволили установить зависимость уровняриска аварий (в части вероятных последствий) от принятого компоновочного решения главного корпуса ТЭС, через вероятностную модельраспространения аварии по зданию.4.Внедрение разработанной методики позволит повысить надежность энергоснабжения потребителей и самого генерирующего объекта, засчет обоснованно предложенной компоновочной схемы главного корпуса.

Полученные статистические данные могут быть использованы приразработке проектных решений специализированными организациями в декларациях промышленной безопасности опасного производственногообъекта и при расчете страховых премий.Апробация результатов исследованияОсновные результаты работы обсуждались и докладывались на международных, всероссийских и специализированных научнотехнических конференциях: молодежная научно-техническая конференция «Наука и проектирование», организатор АО «ИститутГидропроект» (г. Углич, 2017 г. и г. Москва, 2016 г.); XX международная межвузовская научно-практическая конференциястудентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых, организатор НИУ МГСУ (г.

Москва, 2017 г.); IV международная научнопрактическая конференция «Современные концепции научных исследований» (г. Москва, 2014 г.). Результаты исследованияиспользованы в практической производственной деятельности при проектировании ТЭС (АО «Институт «Теплоэлектропроект»).Рисунок 1. Общая методологическая схема диссертационногоисследования.11Во второй главе рассмотрены методологические основы исследования инеобходимый математический аппарат.

Разработана вероятностная модель исформирована система оценки альтернативных компоновочных решенийпромышленных зданий с учетом гипотетических аварий (на примере главныхкорпусов ТЭС).В работе использованы: статистический анализ, математическая индукция,теория систем.Безопасность промышленного объекта, выраженная через эксплуатационнуюнадежность, определяется потоком отказов технологического оборудования иотдельных вспомогательных систем, включая строительные конструкции зданий. Всвязи с этим можно выделить два основных уровня рассмотрения: макроуровень имикроуровень.Технологическое оборудование как отдельная техническая система, например:турбоагрегат или паровой котел –система, а все его элементы – подсистемы («узлы»).Снижая риск отказов отдельных «узлов», повышается и совокупная надежность всейсистемы (котла или турбины).

Подобный подход справедлив и для энергоблока ТЭСв целом. В таком случае его «узлами» будут выступать отдельно основное ивспомогательное технологическое оборудование. Имеющаяся статистическаяинформация по отказам «узлов» позволяет повысить их надежность, а значит исистемы в целом. Аналогичным образом можно учесть надежность строительныхсистем, тогда в качестве «узлов» следует рассмотреть строительные конструкции(стропильные фермы, ригеля, колонны, узлы сопряжений и т.д.).Однако, в гл. 1 показано, что существует такой класс событий, как например –аварии в главных корпусах ТЭС сопровождающиеся пожаром и/или снижениемтемпературы в здании, при которых недостаточно выше указанных оценок.Многообразие внешних воздействий, способных коррелировать с процессами внутриобъекта, наличие косвенных связей между отдельными системами, и вариативностьвзаимодействия станции с объектами инфраструктуры, приводят к тому, чтоиспользование традиционных методов (деревья отказов; анализ видов, последствий икритичности отказов (АВПКО) и др.) затруднено, из-за высокой вероятностиошибок.

В таком случае главный корпус, где возникновение аварийных событийнаиболее опасно, можно рассмотреть как совокупность технологически независимых(мало зависимых) друг от друга технических систем (энергоблоков), каждая изкоторых функционирует с одинаковой или различной степенью надежности,рассчитанной или определенной эмпирически. Некоторые виды отказов в этихсистемах могут провоцировать аварии, которые в свою очередь способны вызватьотказы (аварии) в соседних системах, не связанных технологически, но зависимых отместа расположения – территориальная межсистемная связь. Такая модель (рисунок2) в общем виде позволяет оценить отдельные технические системы (энергоблоки),их внесистемную взаимосвязь, степень надежности здания и его строительных12конструкций, а также взаимодействие со связанными объектами, повышаябезопасность станции и его потребителей.

В настоящей работе безопасностьпроектных решений предлагается оценивать по интегральному показателюэквивалентных затрат в зависимости от количества энергоблоков располагаемых водном здании. Определять его предполагается в зависимости от гипотетическогоущерба и связанной экономической целесообразности разблокировки.

Однакоуказанное не исключает совершенствование надежности на микроуровне путемувеличения безопасности и надежности внутри отдельных систем (энергоблоков).Рисунок 2. Схема главного корпуса ТЭС с позиции надежности намакроуровне. Стрелками показаны связи энергоблоков с другими системамиТЭС, где ТР – территориальная межсистемная связь.Анализ последствий аварий в главных корпусах ТЭС и существующих методовоценки безопасности промышленных объектов, позволил выделить наиболеехарактерные риски для самой станции и связанных с ней потребителей, к которымследует отнести:• технические риски объекта и потребителей – разрушение / повреждениетехнических систем (оборудования) и строительных конструкций зданий;• финансовые (экономические) потери вследствие выбытия блока из генерации;• социальные – гибель / травматизм персонала и третьих лиц;• экологические – выбросы в атмосферу вредных веществ в результате аварии наобъекте генерации.Указанные риски предлагается учитывать, основываясь на структуре полногоэкономического ущерба, согласно действующим в РФ нормативным актам (рисунок3) и данных об авариях в главных корпусах ТЭС.

Таким образом, можно получитьосновные виды гипотетических потерь характеризующие безопасность объектагенерации и связанных с ним потребителей, в зависимости от принятыхкомпоновочных решений главных корпусов (см. таблицу 1).13Рисунок 3. Структура общего полного экономического ущерба от аварии наопасном производственном объекте, согласно нормативно документациипринятой в РФ.Таблица 1. К оценке безопасности ТЭС и связанных с ней потребителей, сучетом гипотетических аварий в процессе эксплуатации, в зависимости отпринятого компоновочного решения главного корпуса.№НаименованиеОбозначениеХарактеристика показателяп/ппоказателя1ущерб употребителей2прямые и косвенныепотери на самомобъекте генерации3социальноэкономическиепотерипоказывает изменение уровня безопасностипотребителей через вероятныеэкономические потери у них, сприведением к единовременному ущербуна половину расчетного эксплуатационногосрока объекта генерации путемдисконтирования, млн.

р.учитывает полный гипотетический ущербпри авариях, для объекта генерации, навсем предполагаемом периодеэксплуатации, приводится кединовременному значению (см. гл. 3), млн.р.показывает изменение количестванесчастных случаев при различныхвариантах компоновки здания, выражен вденежном эквиваленте, млн. р.14№п/пНаименованиепоказателя4изменениекапиталовложенийОбозначениеХарактеристика показателяотражает изменение капиталовложенийсвязанных с размещения энергоблоков вотдельных зданиях, млн.

р.Наилучший вариант компоновки определяется на основании сравненияэквивалентных затрат по формуле 1.() ()(1)Где ∆ – разница в эквивалентных затратах по различным вариантамкомпоновочных решений главного корпуса ТЭС, млн. руб.; ∆К – изменениекапиталовложений за счет размещения энергоблоков в отдельных зданиях, млн. руб.;∆R – разница в изменении различных видов гипотетического ущерба (ущерб у], прямые и косвенные потери на самом объекте генерации [ ] ипотребителя [] ), соответственно для базового [ ] исоциально-экономические потери [альтернативного [ ] вариантов компоновки здания, млн.

руб.Спрогнозировать количество аварий в течение всего срока эксплуатации можнопо формуле 2, а среднее число энергоблоков, которые в результате выйдут из строя, cучетом динамики распространения аварии по зданию – по формуле 3.( )∑ ()(2)( ) () (∑()() ∏∏(3))Где Т – расчетный период эксплуатации станции, лет; Pi – средняя частотааварий c выходом одного, двух, k энергоблоков, ([аварий] / [год * энергоблок]); k –количество энергоблоков располагаемых в одном здании главного корпуса, эб.; ( )–функция учитывающая динамику распространения аварии различного типа (сохватом 1-го, 2-х и более энергоблоков) по зданию главного корпуса, показываетсреднее количество блоков вышедших из строя в результате наиболее вероятнойаварии при принятом компоновочном решении здания, за весь период эксплуатации,эб.