Надежность СПС и ее компонентов как фактор обеспечения пожарной безопасности
Владимир БАКАНОВ,
Системы пожарной сигнализации (СПС) предназначены для круглосуточной работы на охраняемом объекте. А так как вероятность возникновения пожара на конкретном объекте очень низка, но все-таки не равна нулю, то надежность СПС должна быть достаточно высокой. Если установка СПС на охраняемом объекте была предназначена не только для оформления акта ввода сооружения в эксплуатацию, но и для обеспечения его защиты от реально возможного пожара, то такая система должна работать непрерывно и безотказно годы при весьма малой вероятности ложных срабатываний. Надежность электронных компонентов существенно повысилась за последние десятилетия. связано это с использованием более чистых полупроводниковых материалов, автоматизацией процесса производства кристаллов, сборки электронных компонентов и контроля их качества. Многое изменилось и в процессах производства приборостроительной продукции. Сегодня пожарные извещатели, приборы приемно-контрольные и другие компоненты СПС производятся с помощью технологии поверхностного монтажа автоматическими установками на печатные платы, которые прошли тестирование электрических соединений. И при надлежащей организации процесса производства, входного контроля комплектующих, межоперационного и выходного контроля продукции, а также самих испытаний на надежность компоненты СПС не могут иметь низкие показатели надежности. Но не только от компонентов зависит надежность системы пожарной сигнализации в целом. Главные аспекты надежности системы закладываются на этапе проектирования [ 1 ]. Как говорится, правильно поставленная цель - это уже половина успеха. стратегия противопожарной защиты должна соответствовать возможному сценарию событий. Эти цели устанавливают ожидания, заложенные в систему, и определяют то, что может привести к провалу или успеху в достижении этих целей. На этом этапе может быть использован принцип повышения надежности за счет средств и возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым. Другой принцип, который обязательно должен быть использован при проектировании CПС, - это совместимость используемого оборудования. Третий принцип, который нельзя обойти на этапе проектирования, - минимизация нежелательных и ложных срабатываний системы. Разработчики СПС должны выбрать соответствующие компоненты, расположить и соединить их так, что¬бы в рабочих условиях эксплуатации система не давала отказов, а вероятность ложных срабатываний была минимально возможной. Не менее важна роль инсталлятора в надежности системы. Подавляющее количество причин отказов спс во время приемочного тестирования - это результат ошибок инсталляторов. порой не так сложны сами возникшие проблемы, но вот поиск точного местоположения неисправности может потребовать значительных временных затрат. Кроме того, не выявленные и не устраненные в процессе приемочного тестирования неисправности могут стоить дорого для обслуживающей организации. От слаженности и периодичности работы обслуживающей организации зависит и надежность системы в целом. За десять и более лет эксплуатации спс надежность будет только ухудшаться, и при отсутствии надлежащего технического обслуживания система может полностью перейти в нерабочее состояние. На этом этапе весьма существенна обратная связь обслуживающей организации с разработчиками системы и составляющих ее компонентов. Сбор сведений, обработка результатов тестирования системы, анализ данных об отказах позволяет разработчикам выработать план корректирующих действий, провести оперативные изменения в конструкции компонентов и в процессе их производства. Естественно, что не имеет никакого смысла говорить о надежности принципиально неработоспособной СПС. Cистема, которая устанавливается на объекте только для оформления акта ввода сооружения в эксплуатацию, может быть построена на компонентах, показатели надежности которых могут быть произвольными. тогда возникает естественный вопрос: какие показатели надежности должны быть у реально работающей СПС и у ее компонентов? В Украине с момента ввода в действие государственных стандартов серии ДСТУ ЕN 54 письмом Госцентра сертификации МЧС Украины №92 от 18.02.2005 г. (см. рис. 1) по актуализации нормативных документов, соответственно которым проводится обязательная сертификация технических средств пожарной сигнализации, был с 01.07.2005 исключен стандарт ГОСТ 27990-88, в котором устанавливались показатели надежности для компонентов СПС:
А во вновь введенной серии стандартов ДСТУ EN 54 вообще отсутствуют какие-либо показатели по надежности как по отдельным компонентам, так и по СПС в целом. 
В действующем сегодня национальном нормативном документе Российской Федерации по техническим средствам пожарной автоматики [2] показатели надежности, которые предъявляются к пожарным извещателям, остались на прежнем - советском уровне. Так, в п. 4.2.4.1 этого стандарта говорится: «Средняя наработка на отказ извещателей пожарных должна быть не менее 60 000 часов». Что касается приборов приемно-контрольных и приборов управления, то в российском стандарте имеются следующие требования по надежности: «7.2.5 Требования надежности
И если все ППКП являются восстанавливаемыми изделиями, то пожарные извещатели могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми. Так, например, в ДСТУ ЕN 54-1 [3] имеются определения восстанавливаемому пожарному извещателю (resettable detector) в п. 3.1.12: «Извещатель, который после срабатывания может вернуться в начальное состояние в случае исчезновения признаков горения, которые вызвали его сработку, без восстановления каких-либо его элементов». А невосстанавливаемые извещатели могут быть двух типов: со сменными элементами и без них. Первому типу соответствует определение по п. 3.1.13 этого же стандарта: «Извещатель, в котором после срабатывания для восстановления его работоспособности необходима замена некоторого элемента или элементов». Второй тип невосстанавливаемого извещателя определяется там же следующим образом: «Извещатель, который после срабатывания не может быть выведенным из состояния тревоги и приведенным в состояние готовности до нового выявления». Однако эти определения имеют прямо противоположное значение для восстанавливаемых изделий по стандарту надежности ГОСТ 27.003 [4]. Восстанавливаемое изделие должно комплектоваться элементами, подлежащими замене. Для того чтобы разобраться в этой путанице понятий, необходимо ответить на несколько вопросов, которые определяют отношения между производителем и потребителем продукции: Производит ли потребитель ремонт пожарных извещателей?
На все эти вопросы, скорее всего, получим отрицательные ответы. И это справедливо, ведь государственными строительными нормами ДБН 2.5-56:2010 [5] для обеспечения работоспособности СПС в процессе эксплуатации должен предусматриваться 10%-ный запас пожарных извещателей на каждом объекте. А это означает, что в СПС пожарные извещатели сами являются элементами замены, которые в процессе эксплуатации подвергаются только техническому обслуживанию, но не подлежат восстановлению после отказа. А это уже является свидетельством того, что все пожарные извещатели с точки зрения показателей надежности являются невосстанавливаемыми изделиями, и поэтому такие изделия должны характеризо¬ваться показателем надежности - наработка до отказа. Как следует из классической теории надежности, компоненты могут характеризоваться такими величинами как среднее время безотказной работы (МТТF) и среднее время между отказами (МТBF) [1]. МТТF - среднее время от первого использования до первого и единственного отказа компонента. Иногда этот параметр называют ожидаемой жизнью компонента. МТBF - среднее время между двумя последовательными отказами и состоит из времени обнаружения и времени восстановления этого отказа, а также времени, пока компонент не откажет снова. Если изделие после отказа не подлежит восстановлению, то оно не может характеризоваться параметрами: МТBF и наработкой на отказ. Для двух однотипных по функциональному назначению компонентов, один из которых будет восстанавливаемым, а другой - невосстанавливаемым, всегда будет соблюдаться условие, что МТTF будет короче МТTF. Но если время обнаружения отказа будет бесконечно малым, а время восстановления будет значительно меньше времени между двумя последовательными отказами восстанавливаемого компонента, то лишь тогда можно будет считать, что ожидаемая жизнь невосстанавливаемого компонента сравняется по времени с периодом между отказами для аналогичного восстанавливаемого компонента. Из вышеизложенного следует, что для ППКП показателем надежности может быть наработка на отказ, а для пожарных извещателей должен применяться иной термин - наработка до отказа. Для других компонентов СПС (оповещателей, источников электропитания, устройств ввода-вывода, коммуникаторов и т. д.) разделение на восстанавливаемые и невосстанавливаемые вообще не закреплено в действующих нормативных документах. Таким образом, право выбирать необходимые параметры надежности и значения предельных величин для технических условий остается за разработчиком изделия. А в условиях дикого рынка, когда главным критерием при выборе компонентов СПС является их цена, а повышение надежности компонентов однозначно приводит к ее повышению, такая свобода приводит только к грустной статистике, когда СПС не выполняют своей основной функции в условиях реальных пожаров. Как было показано в статье И. Г. Неплохова [6], в ГОСТ 27990 и даже в ГОСТ Р 53235 приведены показатели надежности для пожарных извещателей и ППКП, которые не только не соответствуют современному уровню развития техники, но даже не удовлетворяют взаимным требованиям нормативных документов. Так, для приведенной наработки до отказа 60 000ч и среднего срока службы изделий 10 лет необходимо было бы предусматривать почти 75% пожарных извещателей, а не 10%, как это предусматривается в ДБН 2.5-56:2010. Решая обратную задачку относительно примера, приведенного в указанной статье, легко можно показать, что для того, чтобы за 10 лет эксплуатации спс было бы достаточно для замены отказавших пожарных извещателей 10% запаса, необходимо, чтобы они имели наработку до отказа не менее 438 000 ч. Достижимы ли эти показатели? Ответить на этот вопрос может расчет показателей надежности, например дымового пожарного извещателя. Структурно дымовой оптикоэлектронный дымовой пожарный извещатель, блок-схема, которого представлена на рис. 2, состоит из следующих основных блоков: 
Электронный блок обработки обычно содержит 2-3 микросхемы, 7-10 транзисторов, 2-3 диода, один светодиод, 10-12 конденсаторов, 30-35 резисторов, а также 140-160 паянных соединений. Камера дымового сенсора содержит фотодиод и светодиод. соединение активной части извещателя с базовым основанием осуществляется с помощью 4 разъемных соединений и на базовом основании используется 4-6 винтовых соединителя с проводниками шлейфа пожарной сигнализации. Все эти элементы оказывают влияние на величину интенсивности отказов извещателя. Cовременные радиокомпоненты имеют интенсивность отказа, равную 5 × 10-9 , но из-за большого их количества они вносят значительный вклад в значение средней вероятности отказа извещателя в час. Паянные соединения имеют большую интенсивность отказов. Еще хуже показатели у винтовых и разъемных соединений. Точных значений интенсивности отказов этих элементов нет в литературе, поэтому расчет может быть только приблизительным. Как показано в указанной выше публикации, средняя наработка до отказа может превышать 55 лет (481 000 ч) для отдельных типов дымовых пожарных извещателей. Но если в процессе производства извещателей будут использоваться комплектующие изделия с низкими показателями надежности, плохие контактные соеди¬нители на базовом основании, то средняя наработка до отказа таких извещателей будет значительно меньше. И тогда потребуется больше 10% запаса извещателей на охраняемом объекте. По ГОСТ 15.309 [7] испытания на надежность проводятся производителем продукции в обоснованных случаях, и если в государственном стандарте на вид продукции отсутствуют требования по надежности компонентов СПС, то проведение таких испытаний и введение их в технические условия на конкретные изделия может быть осуществлено только по доброй воле разработчика и производителя продукции. В этом случае государство в лице государственной службы по чрезвычайным ситуациям должно выполнять свою регулирующую функцию. Если внедренная в Украине серия государственных стандартов ДСТУ ЕN 54 не выполняет в полной мере функции общих технических условий на компоненты СПС, то необходимые дополнительные требования могли бы быть приведены в других документах, на соответствие которым создаются СПС, например, в том же ДБН 2.5-56:2010. Литература:
|