Главная | Обратная связь

Повышение устойчивости инженерно-технического комплекса

 

Повышение устойчивости зданий и сооружений может быть достигнуто за счет их рационального размещения на территории ОЭ, оптимальной конструкции и усиления прочности. При этом повышение прочностных характеристик в виду больших затрат целесообразно только для зданий особо важных производственных участков и цехов. Предел прочности таких зданий увеличивают, как правило, до общепринятого на данном ОЭ.

По времени мероприятия по повышению устойчивости производственных зданий осуществляются на этапе проектирования, нового строительства, реконструкции и на этапе эксплуатации. Одним из основных факторов, вызывающих разрушение зданий, является ударная волна. По отношению к ней предусматривается либо ее пропуск через здание, либо повышение прочностных свойств основных конструктивных элементов здания. На этапе проектирования, нового строительства и реконструкции задача решается за счет применения каркасных конструкций из железобетонных или металлических унифицированных элементов и легкого стенового заполнения из хрупких материалов (пенобетона, керамзитобетона или подобных материалов). Мгновенное разрушение стенового заполнения при взрыве превращает здание в открытую каркасную конструкцию, обладающую большей сопротивляемостью действию ударной волны. Для пропуска ударной волны стеновые панели могут выполняться не только «вышибными» (рис. 4.2а), но и поворачивающимися вокруг горизонтальной оси при действии ударной волны с последующим возвращением в исходное состояние под действием сил гравитации (рис. 4.2б). При проектировании перекрытий применяются прочные, но легкие материалы и конструктивные решения, позволяющие уменьшить массу перекрытий, что приводит к уменьшению ущерба при их обрушении. Каркасные конструкции, стеновые заполнения, перекрытия, перегородки проектируют из несгораемых или трудно сгораемых материалов, что значительно снижает риск возникновения пожаров и их масштабы. Уменьшается парусность зданий за счет снижения их высоты и увеличения отношения суммарной площади оконных проемов к общей площади стен. При величине отношения более 50% ударная волна, затекающая в здание, практически не усиливается за счет отражения. Уменьшение парусности повышает устойчивость зданий не только к действию ударной волны, но и к действию ветра при ураганах.

 

Устойчивость зданий к действию ударных и сейсмических волн при землетрясениях повышается при использовании антисейсмических принципов строительства (простой конфигурации в плане, членении на отсеки антисейсмическими швами, сооружении антисейсмических железобетонных поясов в уровнях междуэтажных перекрытий и других

принципов). Поскольку повышенная сложность антисейсмических конструкций увеличивает стоимость здания, антисейсмические принципы используются обычно лишь для зданий и сооружений основных производств. Некоторые типы зданий и сооружений проектируются полузаглубленными, что не только увеличивает их устойчивость, но и позволяет использовать подземные этажи для размещения уникального оборудования и защитных сооружений для укрытия производственного персонала.

Решение задачи повышения устойчивости эксплуатируемых зданий достигается уменьшением расчетных пролетов существующей сети опорных колонн путем установки дополнительных опор; подведением дополнительных опор вне сетки проектных колонн; усиление опорных колонн металлическим бандажом с заливкой пустот бетоном; введение дополнительных элементов жесткости каркаса и усилением его наиболее слабых узлов дополнительными связями; усилением несущих плит перекрытия нижних этажей подведением дополнительного ряда опор; усилением опорных колонн ферм перекрытия путем разгрузки части несущей стены (рис. 4.2в); освобождением верхних этажей здания от второстепенного технологического оборудования.

Обсыпка стен цокольных и первых этажей грунтом обеспечивает не только повышение устойчивости к действию ударной волны небольших по габаритам зданий, но и радиационную защиту работающего в них производственного персонала (рис. 4.2г).

Для уменьшения последствий действия ударной волны на панели межэтажных перекрытий применяются противоударные элементы, поглощающие энергию удара (рис. 4.2д). В качестве противоударных элементов могут использоваться трубы из отпущенной стали, работающие на смятие, как это показано на рис 4.1д. В целом задача повышения устойчивости функционирующих зданий решается значительно сложнее, чем проектируемых. Поэтому во многих случаях, осуществляя доступные мероприятия по повышению устойчивости этих зданий, целесообразно основное внимание обращать на повышение устойчивости технологического оборудования.

Устойчивость технологического оборудования достигается применением мероприятий, направленных на обеспечение сохранности особо ценного и уникального станочного парка, без которого невозможно продолжение производства; рациональное размещение оборудования и усиление его наиболее слабых элементов; создание запаса этих элементов, особо ответственных узлов и деталей, материалов и инструментов,

 

необходимых для ремонта. Принимаются меры для повышения устойчивости оборудования, прочности его закрепления на фундаментах, защиты от воздействия обломков разрушающихся конструкций зданий.В любом из видов производств всегда есть группа наиболее важного технологического оборудования, от устойчивости работы которого зависит выпуск продукции. Для защиты такого оборудования от падающих обломков разрушенных конструкций здания применяют металлические сетки, выполненные из арматурной стали, и приспособления, защищающие наиболее ответственные и уязвимые узлы станков. Это могут быть козырьки, колпаки, навесы и т. п. приспособления. Могут использоваться особые свойства элементов из отпущенного металла, поглощающие энергию падающих строительных элементов и их обломков. С их помощью изготавливаются приспособления, получившие название «зонта» (рис. 4.3а).

В качестве противообвальных и противоударных устройств могут применяться витые цилиндрически звенья, работающие на растяжение, сжатие и скручивание; дуговые опоры; ленты; пространственные податливые опоры; податливые болты, шпильки и анкеры. В целом вопрос защиты оборудования от действия обломков решается комплексно одновременно с вопросом повышения устойчивости зданий цехов, в которых оно расположено. При защите оборудования от непосредственного действия ударной волны могут использоваться ее аэродинамические свойства. На рис. 4.3б показано крепление приборной стойки металлическими лентами с противоударными звеньями, приваренными к уложенному заподлицо с опорной поверхностью стойки металлическим листом, прижимаемым избыточным давлением к полу. Другим способом защиты является крепление станочного оборудования на фундаментах болтовыми соединениями.

 

 

На практике, как правило, используются все имеющиеся возможности по защите, как отдельных видов оборудования, так и их групп, участков, линий с учетом специфики ОЭ.

Наибольшую сложность в повышении устойчивости технологического оборудования представляют поточные линии сборочных цехов, имеющие большое количество подвесных конструкций и приспособлений с низкой устойчивостью к действию поражающих факторов. Повышают их устойчивость, применяя податливые крепежные элементы, воспринимающие энергию удара.

Действенным способом является постоянная модернизация технологического оборудования с целью повышения надежности его работы.

Надежность технологических процессов обеспечивается за счет устойчивости системы управления и бесперебойного обеспечения всеми видами сырья, материалов и энергии; их упрощения; исключения или ограничения использования горючих, взрывоопасных и аварийно химически опасных веществ; возможности переноса производства в другие цехи; разработки эффективных способов безаварийной остановки технологических установок или перевода их на пониженный режим работы и обходных технологических процессов.

Основой для разработки обходных технологических процессов служат возможные разрушения станочного и технологического оборудования с выходом из строя отдельных станков и целых линий, планируемая эвакуация части оборудования, вызывающая нарушение технологического цикла на основном производстве; нарушение поставок сырья; возможность использования другого вида инструмента, топлива и другие причины. Измененные технологии (не обязательно упрощенные) должны отвечать требованиям выпуска планируемой продукции хорошего качества и в установленные сроки. При разработке обходных технологий должна учитываться возможность получения тем или иным цехом слабых или средних разрушений и продолжения работы с оставшимся оборудованием, инструментом, сырьем, материалами и производственным персоналом. Каждый разработанный технологический процесс обеспечивается необходимой технологической документацией. Предусматривается возможность выпуска продукции, ее узлов и агрегатов упрощенной конструкции.

Обходные технологические процессы и все необходимые для их реализации мероприятия разрабатываются заранее.

Промышленные объекты являются крупнейшими потребителями электроэнергии со сложной и разветвленной системой их электроснабжения. Специфической особенностью энергосистем является большое разнообразие приемников электроэнергии по мощности и режиму работы. Для уменьшения потерь электроэнергии и увеличения надежности электроснабжения системы электроснабжения ОЭ строятся таким образом, чтобы все ее элементы постоянно были под нагрузкой.

Схемы распределения электроэнергии внутри предприятия строятся ступенчато. Первой ступенью является участок от главной понизительной подстанции на (110-220) кв до распределительного пункта на (6-10) кв, второй – от распределительного пункта до цеховых подстанций на (6-0,66) кв. Внутризаводская распределительная сеть может быть радиальной с расположением нагрузок в радиальном направлении от центра питания и магистральной с подачей электроэнергии от главной понизительной подстанции или теплоэлектроцентрали объекта непосредственно к цеховым трансформаторным подстанциям. Принципиальная схема электроснабжения типового промышленного объекта показана на рис. 4.4.

Система электроснабжения является определяющей системой ОЭ, от работы которой в значительной мере зависит его устойчивость.

Устойчивость системы электроснабжения достигается совместным выполнением ряда общегородских (региональных) и объектовых инженерно-технических мероприятий. Главные из них следующие.

Предприятие обеспечивается электроэнергией не менее, чем от двух линий распределительной сети города (региона) таким образом, чтобы при выходе из строя одной линии электроэнергия поступала бы от другой. Внутри объекта отдельные участки распределительной сети связаны через автоматическую систему, позволяющую выключать их при аварии. Кабели электроснабжения прокладываются под землей в траншеях (рис. 4.5а) или в общих коллекторах. При этом кабельные трассы выбираются наиболее короткими и прямыми под непроезжей частью территории объекта или под тротуарами. Наиболее уязвимые элементы системы, которыми являются наземные сооружения (понизительные и трансформаторные станции, подстанции, распределительные пункты) усиливаются до принятого предела устойчивости к механическим воздействиям, обеспечивается их противопожарная устойчивость.

Защищаются внутрицеховые осветительные и силовые щиты. Дублируются воздушные линии внутризаводской распределительной сети, если их невозможно проложить под землей. С учетом технологии производства разрабатывается схема специальных режимов работы системы электроснабжения, позволяющая поэтапно подключать источники питания к цехам и участкам. Готовится систем аварийного электроснабжения главных производств с использованием передвижных электростанций и отбором мощности с имеющихся, но не используемых по прямому назначению электросиловых установок, например, кранов большой грузоподъемности, энергоустановок морских и речных судов.

Для отопления и различных технологических целей на предприятиях широко используются горячая вода и пар. Их источниками являются городские или районные ТЭЦ и котельные, а на очень крупных ОЭ – объектовые ТЭЦ. Подаются горячая вода и пар с помощью тепловых сетей, которые включают в себя систему подающих и обратных теплопроводов горячего теплоснабжения и сеть паропроводов.

Пар в сети подается под давлением (700-2500)кПа. Трубы тепловых

сетей обычно прокладываются на наземных эстакадах, а в некоторых случаях – на кронштейнах, закрепленных на стенах зданий и сооружений. Такая прокладка более экономична и проста в эксплуатации, но обладает низкой устойчивостью к действию поражающих факторов. При действии ударной волны средние разрушения наблюдаются, начиная с давлений на фронте воздушной ударной волны ~35кПа.

Устойчивость тепловых сетей достигается за счет обеспечения равнопрочности ее наземных сооружений с остальными элементами инженерно-технического комплекса объекта, защиты распределительных устройств, контрольно-измерительной аппаратуры и приборов автоматики, кольцевания сетей с установкой автоматических отключающих устройств, прокладки трубопроводов в грунте или в подземных коллекторах. Варианты прокладки показаны на рис. 4.5б,в,г. При невозможности переноса тепловых сетей с эстакад в подземные коллекторы принимаются меры по повышению устойчивости эстакад и усилению крепления к ним трубопроводов. При прокладке трубопроводов на низких эстакадах их устойчивость повышается обсыпкой грунтом.

Устойчивость системы водоснабжения ОЭ определяется возможностью подачи необходимого количества воды в условиях ЧС.

Предприятия, расположенные в городе, получают воду из городского водопровода. В сеть внутризаводского водопровода она может подаваться от городских магистралей или через местные повысительные насосные станции. Схема питания промышленного предприятия от городского водопровода показана на рис. 4.6.

 

В целях повышения устойчивости вода подается от городских линий не менее, чем по двум вводам. Сеть закольцовывается для обеспечения возможности маневра путем обхода поврежденных участков. Для нужд производства и пожаротушения создаются резервные источники водоснабжения, которыми могут быть естественные и искусственные водоемы, оборудованные для забора воды; артезианские скважины.

При создании резервных источников водоснабжения обеспечивается их защита от заражения радиоактивными, аварийными химически опасными веществами и бактериальными средствами. Наиболее просто эта задача решается при использовании подземных резервуаров и артезианских скважин, оголовки которых герметизируются. Наземные сооружения системы водоснабжения (насосные станции, пункты управления, устройства энергопитания) защищаются от действия механических поражающих факторов. С этой же целью заглубляются в грунт все коммуникации. Переключающие устройства и пожарные гидранты устанавливаются на незаваливаемой территории. Устраиваются перемычки, переключающие устройства и обводные линии (байпасы), значительно повышающие живучесть системы объектового водоснабжения. Осуществляются мероприятия по бесперебойному электроснабжению насосных станций. При отказе основных источников питания предусматривается использование резервных источников.

При новом строительстве и реконструкции целесообразно устройство системы оборотного водоснабжения, более устойчивой к действию поражающих факторов.

Для повышения устойчивости системы канализации она делится на раздельные сети ливневой и промышленно-хозяйственной (фекальной) вод. Для промышленной и хозяйственной канализации устраивается не менее двух выпусков в городские и канализационные коллекторы. Предусматриваются аварийные сбросы и перепуски на случай аварий или разрушения городских насосных станций. Обеспечивается защита наземных станций перекачки и их надежное электроснабжение. На объектовых канализационных коллекторах устанавливаются аварийные задвижки, которые находятся в колодцах, располагаемых с интервалом 50м на незаваливаемой территории.

Снабжение ОЭ газом осуществляется от системы городского газоснабжения. Мероприятия, обеспечивающие устойчивость функционирования этой системы, сводятся в основном к следующему. Питание ОЭ газом должно осуществляться от закольцованной распределительной сети высокого (300-600кПа) и среднего (5-300кПа) давления через не менее, чем два ввода от разных магистралей. Вводы соединяются на территории объекта, образуя закольцованную внутриобъектовую сеть. Все газовые вводы на территорию объекта и в здания цехов оборудуются автоматическими отключающими устройствами. Сеть газопроводов на территории объекта должна быть подземной с прокладкой на глубине не менее (2-2,5)м, а наземные сооружения (газо-регулирующие пункты, газораспределительные установки) надежно защищены. На сети должны быть предусмотрены обводные линии (байпасы) с отключающими устройствами, а сама сеть приспособлена для работы при сниженном давлении в целях уменьшения вероятности возникновения пожаров. Резервные емкости для хранения газа должны располагаться под землей и выдерживать высокое давление газа. Кроме них в качестве автономных источников могут использоваться также подземные хранилища или автоцистерны со сжиженным газом.

Существенную роль в повышении устойчивости систем энергоснабжения играет подготовка к использованию при необходимости резервных источников топлива. Объемы резервных запасов топлива должны быть рассчитаны на период времени, необходимый для восстановления пострадавших при ЧС систем энергоснабжения, а технические средства, сооружения, транспортные средства, производственный персонал – подготовлены для работы с ними. Подготовка включает организацию хранения, доставки, выделение и обучение производственного персонала, приспособление энергосистем для работы на резервных видах топлива и т.п. вопросы.

В целом устойчивость работы систем энергоснабжения достигается осуществлением мероприятий регионального и объектового характера. Прорабатываются вопросы возможности использования дублирующих и создания резервных источников энергии. Дублируются, закольцовываются и защищаются сети; защищаются особо ответственные элементы и устройства энергетических систем; повышается их прочность; разрабатываются и используются источники энергии, способные работать на различных видах энергоносителей; создается запас материалов и деталей, необходимых для ремонта; запас энергоносителей. Принимаются меры по предупреждению возникновения вторичных поражающих факторов. Внедряются на энергосетях системы автоматического управления, отключающие поврежденные участки без вмешательства производственного персонала.

Повышение пожароустойчивости ОЭ обеспечивается блокированием факторов, способствующих возникновению и развитию пожаров, а также осуществлением мероприятий, связанных с их своевременным обнаружением, локализацией и тушением.

К числу мероприятий, повышающих устойчивость ОЭ к пожарам, прежде всего относится строгое выполнение правил и норм пожарной безопасности при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации. Для уменьшения вероятности возникновения пожаров необходимо проводить работу по очистке территории, чердачных и подвальных помещений, лестничных клеток и других помещений от всех горючих и особенно легковоспламеняющихся веществ и материалов. Все малоценные деревянные строения, заборы, навесы должны быть снесены. Количество пожаровзрывоопасных веществ в цехах не должно превышать требующегося для осуществления операций, предусмотренных технологическим процессом. Если по технологии возможно, горючие вещества и материалы заменяются негорючими. Емкости с горючими веществами усиливаются, заглубляются или обваловываются, устраиваются стоки и ловушки. На опасных в пожарном отношении технологических аппаратах и линиях устанавливаются устройства подавления взрывов и возгораний, водяных завес, автоматически срабатывающие задвижки, гидрозатворы. Осуществляется подготовка к безаварийной остановке плавильных, нагревательных, закалочных печей и им подобного технологического оборудования.

Ограничение распространения возникших пожаров достигается возведением дополнительных противопожарных стен (брандмауэров), перегородок, дверей, разрывов, полос.

Для эффективной борьбы с пожарами производственные здания и сооружения оснащаются противопожарным инвентарем, ручными средствами пожаротушения, автоматическими системами пожарной сигнализации и тушения, противопожарной техникой. Исправность средств борьбы с пожаром должна периодически, в соответствии с установленными сроками, контролироваться и поддерживаться. Создаются запасы огнетушащих веществ, необходимых для тушения специфических видов пожаров. На территории ОЭ при отсутствии естественных строятся искусственные противопожарные водоемы с необходимым запасом воды, дорогами и подъездами к ним, площадками для постановки пожарных машин, мотопомп и другой противопожарной техники. Могут устраиваться артезианские скважины, оборудованные для забора воды пожарными машинами, устанавливаться резервуары с запасом воды для тушения пожаров. Система водоснабжения оборудуется гидрантами. Для беспрепятственного доступа пожарных и техники к местам возникших пожаров проходы в цехах должны быть освобождены от лишнего имущества и материалов, а магистральные проезды и подходы к цехам расчищены.

Защита от возгорания горючих материалов при действии светового излучения ядерного взрыва достигается окраской оконных проемов известковой или меловой побелкой, закрытием их легкими несгораемыми щитами, теплоотражающими шторами, жалюзи, удалением матерчатых занавесей, штор с окон, заменой в них сгораемых утеплителей на несгораемые. Деревянные конструкции зданий и сооружений покрываются огнезащитными составами (известково-солевым, суперфосфатным, глиняным), а наружное технологическое оборудование красится огнезащитными красками.

В преддверии ЧС производится подготовка к немедленному использованию пожарных гидрантов, водоемов, артезианских скважин, резервуаров, противопожарной техники и оборудования. Сокращается до минимума количество пожаровзрывоопасных веществ в цехах, а оставшиеся хранятся в специальных емкостях. Осуществляется подготовка к безаварийной остановке работающих цехов и при необходимости остановка как отдельных цехов и участков, так и всего технологического процесса в целом. Последовательно отключаются в случае опасности подача газа, жидкого топлива, электроэнергии. Усиливается надзор за противопожарным состоянием объекта.

Существенную роль в повышении пожароустойчивости ОЭ играют создание и подготовка противопожарных формирований, а также разработка инструкций; отражающих специфические особенности возникновения и развития пожаров в цехах и на участках объекта.