Системный мониторинг промышленной безопасности

Слесарев В.А., Слесарев С.В. // Сборник "Безопасность энергетических сооружений", НИИЭС, Москва, 2004г., Вып. 14, с. 52-57 // "Системный мониторинг промышленной безопасности зданий и сооружений ТЭС"

Современное состояние строительных конструкций зданий и сооружений ТЭС, сроки эксплуатации которых в большинстве своем достигли периода ускоренного износа, требования Федерального закона №116-ФЗ от 20.07.97г. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и ряда постановлений Правительства РФ по вопросам декларирования и экспертизы промышленной безопасности опасных производственных объектов [1] определяют необходимость пересмотра существующих принципов диагностики строительных конструкций энергопредприятий. Большинство зданий и сооружений ТЭС отнесено к опасным производственным объектам [2] в связи с чем, при экспертизе их промышленной безопасности должны определяться параметры остаточного ресурса и степени риска по методикам оценки этих параметров для опасных технических устройств. Одновременно необходимо учитывать результаты новейших отечественных и зарубежных исследований надежности и долговечности зданий и сооружений, как строительных систем [3, 4].

Так, например, строительной наукой и практикой в нашей стране полностью игнорировались вероятность нарушений в системе эксплуатационной надежности. В строительных нормах и правилах (СНиП) по проектированию строительных конструкций не учитывались показатели долговечности, надежности строительных конструкций и систем. Основными направлениями исследований и нормирования в строительном проектировании было изучение характеристик материалов конструкций и уточнение параметров нагрузок на них. Аналогичное положение имело место и при диагностике технического состояния строительных конструкций, где основное внимание уделялось проблемам определения фактических характеристик конструкций и анализа фактических нагрузок на элементы перекрытий и покрытия.

Анализ причин аварий и отказов строительных конструкций промышленных зданий показывает, что основными причинами этих происшествий являются ошибки, допущенные на различных стадиях создания и эксплуатации этих объектов. По данным отечественных и зарубежных исследований [3, 4], а также периодических изданий, эти ошибки вызывают до 90% аварийных ситуаций. Так, согласно [3], при обследовании 263 ферм покрытия главных корпусов ТЭС на 3 объектах выявлены 84 фермы, или 32,1% от общего количества, имеющие серьезные дефекты и повреждения. Эти конструкции прошли заводской, приемочный контроль и были приняты после монтажа в постоянную эксплуатацию заказчиком. Известно, что кровельные фермы являются одним из наиболее уязвимых и опасных элементов строительных конструкций главного корпуса ТЭС. За последние 40 лет авторы принимали участие  в расследовании 10 масштабных обрушениях покрытий главных корпусов ТЭС, которые приводили к значительному разрушению оборудования и строительных конструкций. Во всех этих авариях причинами обрушения явились ошибки исполнителей (человеческий фактор), связанные с изготовлением, монтажом или эксплуатацией данных конструкций.

Важным обстоятельством, на которое также необходимо обратить внимание при мониторинге промышленной безопасности зданий и сооружений ТЭС, является неудовлетворительное состояние организации проведения обследований строительных конструкций. До 1990 г. существовала система планирования и производства работ по обследованию строительных конструкций. После 1990 г. – обследования строительных конструкций ТЭС практически прекратились и проводились только лишь по аварийным или реконструируемым объектам. Отсутствие регулярных обследований строительных конструкций приводит к резкому снижению надежности и безопасности эксплуатации, за счет накопления и развития дефектов и повреждений конструкций.

Из перечисленных, общих проблем промышленной безопасности зданий и сооружений ТЭС следует, что в настоящее время необходимо в кратчайшие сроки провести макродиагностику всех зданий и сооружений силами высоко квалифицированных экспертных организаций с большим опытом работы. В процессе макродиагностики предполагается выявлять наиболее опасные, слабые места в виде макродефектов, допущенных при изготовлении, монтаже и эксплуатации строительных конструкций. Выявление видимых дефектов и нарушений при проведении макродиагностики позволит существенно повысить уровень информации о фактическом техническом состоянии и обеспечит возможность своевременного их устранения и повышения промышленной безопасности зданий и сооружений ТЭС. Для иллюстрации изложенного приводиться несколько характерных фотографий с дефектами и нарушениями, выявленными в процессе проведения работ по макродиагностике конструкций.

При мониторинге промышленной безопасности строительных конструкций зданий и сооружений ТЭС, одним из главных вопросов является – определение сроков остаточной эксплуатации и уровня их надежности. В нашей стране отсутствует методика определения таких характеристик. Эти характеристики являются определяющими при декларировании промышленной безопасности и диагностике конструкций опасных производственных объектов, к которым отнесены, согласно [2] все основные здания и сооружения комплексов ТЭС.

Методическими указаниями [5] регламентировано определение технического состояния строительных конструкций по 4х балльной шкале, в зависимости от степени износа. По этим категориям не могут быть определены остаточные ресурсы несущих и ограждающих конструкций. Существующая шкала также не учитывает влияние макро дефектов. Так как показатели надежности и сроки остаточного ресурса крайне сложно определить для зданий и сооружений в целом, считаем наиболее целесообразным выполнение системного мониторинга безопасности путем ранжирования и определения необходимых параметров для однотипных, простых элементов конструкций. Таким способом, могут быть исследованы элементы стальных конструкций ферм, по которым имеются методики расчета остаточного ресурса разработанные ЦНИИ ПСК им. Мельникова. Аналогичные методики для железобетонных конструкций разработаны НИИЖБ.

Многолетний опыт проектирования, строительства, обследований и эксплуатации показал, что следует применять следующую технологию мониторинга промышленной безопасности зданий и сооружений:

I Этап

Выполнение макродиагностики всех конструкций и узлов с фиксированием всех макродефектов и нарушений влияющих на прочность и устойчивость сооружений. При этом выделяются зоны с повышенным физическим износом, для определения необходимых характеристик на втором этапе исследования.

II Этап

Инструментальное определение характеристик, необходимых только для расчета остаточного ресурса конструкций, имеющих признаки физического износа: карбонизации защитного слоя, величины коррозии арматуры, вида и величины коррозии стальных конструкций и др.

Заключение о техническом состоянии строительных конструкций может быть составлено на основе двух факторов:

• Качественного – по результатам макродиагностики, так же по 4х балльной шкале, учитывающей снижение уровня надежности от выявленных нарушений.
• Количественного – при проведении, которого определяется остаточный срок эксплуатации по результатам расчетов характерных простых элементов, из которых состоят сложные строительные системы (фермы, подкрановые балки и т. д.).

Такая система мониторинга позволяет наиболее объективно и эффективно оценивать фактическое состояние строительных конструкций, определить их остаточный срок, разработать приемы усиления конструкций и увеличения их долговечности. Эта система позволит выявить нарушения элементов, наиболее значимых для обеспечения промышленной безопасности, потребует выполнения инструментальных исследований только для тех конструкций, по которым необходим расчет сроков остаточной эксплуатации.

Безопасная эксплуатация опасных производственных объектов – ТЭС во многом определяется безопасностью зданий и сооружений. Поэтому, при разработке технических регламентов по энергетическим устройствам необходимо включить специальный раздел, где должны быть представлены нормативные величины уровней безопасности, долговечности, надежности и требования по их обеспечению на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации сооружений. Считаем особо важным включение в технический регламент нормативов по периодичности диагностики технического состояния и представления деклараций промышленной безопасности не реже, чем один раз в пять лет.

Необходимо отметить, что проблемы теории и практики эксплуатации и ремонтов зданий и сооружений энергопредприятий оказались в информационном вакууме. В отрасли отсутствует периодическое издание, освещающее эти важные составляющие промышленной безопасности ТЭС. После практической остановки энергетического строительства прекращен выпуск журналов «Энергетическое строительство», «Энергетическое строительство за рубежом», Сборников результатов обследований зданий и сооружений энерго предприятий СПО ОРГРЭС, и т. д.  В настоящее время назрела необходимость в создании периодического издания такого профиля или выделения раздела «Безопасность энергетических сооружений» в одном из периодических изданий Минэнерго РФ, для оперативной информации и обмена опытом эксплуатации  зданий и сооружений энергопредприятий.

Выводы

1. Показатели долговечности и оценка степени риска зданий и сооружений действующих ТЭС, для декларирования промышленной безопасности, согласно Федеральному законодательству могут быть определены с использованием системного мониторинга технического состояния строительных конструкций.
2. В техническом регламенте по энергетическим устройствам необходимо предусмотреть весь комплекс мероприятий, обеспечивающих надежность и долговечность зданий и сооружений ТЭС на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации, включая нормативные требования по уровням надежности и долговечности, периодичности декларирования промышленной безопасности и др.

Список литературы

1. «Декларирование промышленной безопасности опасных производственных объектов», Сборник документов, Серия 27, выпуск 3, Госгортехнадзор России, НТЦ «Промышленная безопасность», Москва, 2003 г.
2. РД 03-616-03, «Методические рекомендации по осуществлению идентификации опасных производственных объектов», Госгортехнадзор России, НТЦ «Промышленная безопасность», Москва, 2004 г.
3. Перельмутер А.В., «Избранные проблемы надежности и безопасности строительных конструкций»,  Киев, издательство УкрПСК, 2000 г.
4. Аугусти Г., Баратта А., Кашкати Ф., «Вероятностные методы в строительном проектировании», Стройиздат, Москва, 1988 г.
5. РД 34.21.363-95, «Методические указания по обследованию производственных зданий и сооружений тепловых электростанций, подлежащих реконструкции», СПО ОРГРЭС, Москва, 1998 г.