Опыт эксплуатации и обслуживания инженерно-технических средств безопасности в условиях Крайнего Севера

С 2018 г. ПТБ "Арктика" обслуживает инженерно-технические средства безопасности (ИТСБ) в условиях Крайнего Севера. За семь лет эксплуатации мы осознали: Арктика – это не просто холодно, это иная инженерная реальность, для которой большинство стандартов не применимо, а серийное оборудование не предназначено. В этой статье я расскажу о том, где именно нормативная база расходится с реальностью и что нужно менять.

Олег Худорожков

Заместитель генерального директора – руководитель Сибирского филиала ПТБ "Арктика"

Рассказывая об особенностях работы инженерно-технических средств безопасности на Крайнем Севере, я буду опираться на опыт Норильска, который является примером одних из самых жестких погодных и температурных условий. Именно здесь разрыв между регламентом и реальностью наиболее очевиден.

Арктический климат и его влияние на системы ИТСБ

Большинство оборудования для систем безопасности разработано для работы в температурном диапазоне до –40...–50 °C, в то время как реальность Норильска – это ниже –50 °C в сочетании с ветром 35 м/с и пургой, длящейся зачастую по двое-трое суток подряд.

В условиях полярной ночи, которая длится около 45 суток, наружные работы проводятся при искусственном освещении, визуальный контроль монтажа и качества ремонта существенно затруднен. Велики риски усталости и ошибок персонала. Еще один "бич" ремонтников – обледенение конструкций. Мачты, скобы, лестницы покрываются льдом за два – четыре часа. Такие факторы ускоряют коррозию металлических корпусов, разъемов и кабельных вводов в три – пять раз по сравнению с условиями умеренного климата.

Для нашего региона характерен также перепад температур до 30 °C в сутки. Когда приборы с холода заносят в теплое помещение, мгновенно конденсируется влага на платах. Поэтому просушка обязательна в течение двух – четырех часов перед любым ремонтом. Дополнительно в Заполярье есть особенность – повышенная электростатическая среда, которая является скрытой угрозой для слаботочных электрических систем. Это один из моментов, совершенно не отраженных в нормативах.

Нормы охраны труда запрещают работу на высоте при ветре более 15 м/с. При норильском шторме выполнить техническое обслуживание (ТО) камер на мачте 6–12 м физически невозможно без нарушения безопасности.

Осложняет ситуацию и транспортная изоляция: добраться до некоторых объектов возможно только на специализированном транспорте. Время аварийного выезда составляет 24–72 часа.

Перечисленные выше климатические и географические факторы ломают любые стандартные решения.

Приведу примеры ключевых отказов по четырем типам оборудования и того, как мы решаем эти проблемы:

1. Камеры видеонаблюдения. "Слепнут" из-за обмерзания купола, козырек не защищает от горизонтального снега, обогреватель кожуха создает конденсат на матрице при каждом вскрытии. Стеклоочиститель и обогрев стекла часто выходят из строя и требуют замены.
   Решение: использование герметичных PTZкожухов (Pan-Tilt-Zoom – поворотных) с двойным остеклением и осушенной газовой средой внутри, исключающей конденсат на матрице при перепадах температур; нанесение гидрофобных нанокерамических покрытий на внешнее стекло для снижения адгезии льда; применение удлиненных асимметричных козырьков, защищающих от горизонтального снегопереноса. Активные системы обогрева оптики и стеклоочистители, как показал многолетний опыт эксплуатации, имеют недостаточную наработку на отказ в арктических условиях, поэтому при их применении необходимо предусматривать резервирование греющих цепей и обязательную термоадаптацию оборудования перед вскрытием кожуха в полевых условиях.

2. Извещатели охранной и пожарной сигнализации. Наружные охранные извещатели (магнитоконтактные, вибрационные, ИК-барьеры периметра) засоряются снежной пылью, проникающей через кабельные вводы; происходит окисление клемм линий связи при цикличном промерзании-оттаивании. В неотапливаемых тамбурах, КПП и технических помещениях дымовые оптико-электронные извещатели дают ложные срабатывания при резком потеплении: образующийся в объеме помещения водяной аэрозоль воспринимается оптической камерой как частицы дыма. Ручные пожарные извещатели, размещаемые на наружных эвакуационных путях, примерзают крышкой к корпусу.

Решение: исполнение IP66/IP67 с антивандальным классом IK08 и выше для наружных датчиков; ежеквартальная проверка клеммных соединений с применением токопроводящей смазки; замена ручных пожарных извещателей на модели с силиконовыми уплотнениями; для критичных наружных зон – переход на линейные тепловые извещатели (термокабель) и извещатели пламени, рассчитанные на эксплуатацию вне помещений.

3. Система контроля и управления доступом (СКУД). Сенсорные считыватели не работают с перчатками. Контроллеры отказывают при температуре ниже –20 °C. Электромагнитные замки теряют усилие удержания при −40 °C. При "размораживании" шкафа образуется конденсат, который приводит к замыканию на плате контроллера.

Решение: обогреваемые боксы с терморегулятором; считыватели с адаптацией для перчаток; электромагнитные замки с температурным исполнением до −50 °C.

4. Кабельные трассы и источники питания. На открытых трассах полимерная изоляция кабелей теряет эластичность и трескается при изгибе; конденсат в разъемах внешних соединителей приводит к окислению контактов и отказу линий. Аккумуляторные батареи (АКБ) и источники бесперебойного питания (ИБП), размещенные в неотапливаемых уличных шкафах СКУД, ОПС и видеонаблюдения на периметре, при температурах –30...–40 °C теряют до 50–80% от номинальной емкости в зависимости от типа и срока эксплуатации – нормативное время резерва не обеспечивается. Полевой ремонт кабельных муфт и соединений с применением эпоксидных компаундов невозможен при температуре ниже –5 °C из-за нарушения полимеризации.

Решение: применение кабельной продукции в морозостойком исполнении (рабочий диапазон до –60 °C, маркировка "ХЛ"); переход со свинцово-кислотных АКБ на литий-железофосфатные (LiFePO4) со встроенным подогревом и системой управления (BMS) либо, как компромиссное решение, установка свинцовокислотных АКБ в обогреваемые термошкафы с поддержанием температуры не ниже +5 °C; обогрев кабельных вводов в шкафы силовой и сигнальной электроники; ежеквартальный контроль емкости АКБ нагрузочной вилкой с фиксацией результатов в журнале ТО.

Таким образом, становится очевидно, что при температуре ниже –40 °C ремонт нецелесообразен. Единственная тактика – замена модуля из запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) с последующим ремонтом в мастерской.

Барьеры, о которых не пишут в регламентах

Помимо прямых отказов оборудования, существует проблема физического доступа. В случае пурги действует запрет выезда на открытые площадки. Нормы охраны труда запрещают работу на высоте при ветре более 15 м/с, тогда как зимняя норма в Норильске – 25–35 м/с. Регламент технического обслуживания требует выполнить работы, а нормативные правовые акты (НПА) запрещают подъем, ставя подрядчика в ситуацию виновности при любом выборе. Транспортная изоляция Норильска приводит к тому, что до 40% плановых ТО переносится из-за условий, а стоимость аварийного выезда в три – пять раз превышает норму. Действующие нормативные правовые акты не предусматривают "недоступность" объекта как объективный фактор переноса ТО.

Шесть нормативных противоречий

Действующая нормативная база РФ создавалась без учета работы в экстремальном климате. В результате арктический подрядчик находится в "правовом капкане": регламент требует выполнить работу, условия и нормы охраны труда ее запрещают.

Анализ нормативной базы выявил следующие системные разрывы:

1. При заявленном в паспорте диапазоне до –50 °C оборудование работает при реальных ниже –50 °C. При его отказе ответственность несет подрядчик, хотя ГОСТ IEC 60068-2-1– 2013 "Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-1. Испытания. Испытание А: Холод" не предусматривает испытаний с ветровой нагрузкой.

2. Эксплуатационная документация производителей свинцово-кислотных АКБ (AGM, GEL), составляющих основу резервного питания систем ОПС и СКУД, предусматривает контроль работоспособности с периодичностью 6–12 месяцев в расчете на температуру эксплуатации +20...+25 °C. В неотапливаемых уличных шкафах при температурах –30...–40 °C срок службы таких АКБ сокращается в три–четыре раза в соответствии с эмпирическим правилом удвоения скорости электрохимических процессов на каждые 10 °C отклонения от номинальной температуры. Действующие СП 484.1311500.2020, СП 486.1311500.2020 и РД 78.145-93 "Системы и комплексы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Правила производства и приемки работ" не дифференцируют периодичность технического обслуживания резервных источников питания по климатическим зонам и не учитывают тип применяемой АКБ.

3. Налицо противоречие между приказом Минтруда России № 782н от 16.11.2020 "Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте" (запрет при ветре более 15 м/с) и регламентом ТО, не содержащим климатических изъятий. Противоречие не урегулировано.

4. Действующая нормативная база не содержит понятия "погодное окно" или иного механизма, позволяющего легитимно переносить плановое ТО при метеоусловиях, делающих работы невозможными или запрещенными правилами охраны труда. Снежная пурга продолжительностью двое-трое суток, при которой подъем на высоту запрещен приказом Минтруда № 782н, не имеет в нормативных правовых актах статуса основания для переноса работ. В результате подрядчик формально нарушает сроки ТО, выполняя при этом требования охраны труда – возникает коллизия, которую договорные конструкции форс-мажора по ст. 401 ГК РФ покрывают не во всех случаях и требуют отдельного доказывания при каждом инциденте.

5. Сертификаты по климатическому исполнению "холодный климат" и "умеренно-холодный климат" – ХЛ1/УХЛ1 (ГОСТ 15150 и ГОСТ Р 52931–2008) выдаются по статическим испытаниям в камере без ветра, что не моделирует реальную Арктику.

6. Процедуры вывода ИТСБ из эксплуатации по критерию "ремонт дороже замены" или снятия запчастей с производства в НПА отсутствуют.

Практические инженерные решения для арктических условий

Опыт работы в Арктике позволил выработать частные инженерные решения, основанные на наблюдениях. Что должно быть предусмотрено в документации для исполнений ХЛ1/УХЛ1:

• антиобледенение оптики – требование к производителям видеосистем предусматривать комплекс мер защиты оптики: герметичные кожухи с двойным остеклением и осушенной газовой средой, гидрофобные нанокерамические покрытия внешних стекол, удлиненные асимметричные козырьки; при сохранении активного обогрева – обязательное резервирование греющих цепей;
• модульная архитектура как условие ремонтопригодности – принцип горячей замены блоков как стандарт для арктического исполнения, поскольку при –35 °C ремонт нецелесообразен;
• арктическая комплектация ЗИП – поставка морозостойких версий компонентов (кабели в исполнении ХЛ с рабочим диапазоном до –60 °C, силиконовые уплотнители, морозостойкие разъемы) вместо стандартной поливинилхлоридной (ПВХ) изоляции и резиновых уплотнителей, теряющих эластичность при отрицательных температурах;
• кривые деградации АКБ в эксплуатационной документации – включение производителями свинцово-кислотных АКБ реальных кривых деградации емкости в зависимости от температуры эксплуатации для зон ХЛ1/УХЛ1;
• температурный режим хранения ЗИП – внесение в паспорт изделия требований к температурно-влажностному режиму складского хранения комплектующих для предотвращения образования конденсата при последующем монтаже;
• термоадаптация при переносе оборудования – обязательный постепенный прогрев блока в упаковке перед монтажом с требованием включения этой процедуры в документацию для ХЛ1;
• ежеквартальный контроль емкости АКБ – проведение нагрузочного тестирования с фиксацией результатов в журнале ТО; для критичных объектов – переход на литий-железо-фосфатные (LiFePO4) АКБ со встроенным подогревом и системой управления (BMS);
• документирование условий эксплуатации – фиксация метеоусловий при каждом выезде формирует доказательную базу при разборе причин отказов и анализе наработки на отказ;
• цифровой учет отказов – ведение статистики по типу оборудования и причине отказа для обратной связи производителям.

Предложения по стандартизации

На основе семилетнего опыта ПТБ "Арктика" выдвигает ряд конкретных предложений отраслевому сообществу и регуляторам.

1. Дополнить ГОСТ 15150 и ГОСТ Р 52931– 2008 требованиями о циклических испытаниях "мороз – тепло" (не менее 500 циклов, исходя из расчетной семилетней эксплуатации с недельным циклом смены погодных условий), ветровой нагрузке 35 м/с в сочетании с отрицательными температурами, тесте холодного запуска при –55 °C без предварительного прогрева после выдержки не менее четырех часов с внесением в паспорт данных полевых испытаний.

2. Установить в СП 484.1311500.2020 и РД 78.145-93 для зон ХЛ1 и УХЛ1 дифференцированную периодичность ТО резервных источников питания (РИП) и ИБП: для свинцово-кислотных АКБ, размещенных в неотапливаемых шкафах, – не реже одного раза в квартал с нагрузочным тестированием; для литий-железо-фосфатных АКБ со встроенным подогревом – в соответствии с эксплуатационной документацией производителя, но не реже одного раза в полугодие.

3. Включить в нормативные правовые акты по электроустановкам (ПУЭ, ГОСТ Р 50571) требования к антистатической защите ИТСБ и нормы заземления для зон ХЛ1/УХЛ1 с учетом деградации контуров заземления при сезонном промерзании грунта на глубину до 2,5 м и наличия многолетнемерзлых пород.

4. Устранить противоречие приказа Минтруда № 782н от 16.11.2020 "Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте" с регламентами ТО, введя в нормативную базу понятие "погодное окно" – метеорологически обусловленный период допуска к работам с правом документированного переноса плановых ТО без применения штрафных санкций при подтверждении метеоусловий справкой Росгидромета.

5. Ввести арктический коэффициент трудоемкости K ≥ 2,5 в нормы времени для объектов, расположенных в границах Арктической зоны Российской Федерации (АЗ РФ), установленных Указом Президента РФ № 287 от 5 марта 2020 г. Коэффициент учитывает комплекс факторов: ограниченную продолжительность смены на открытом воздухе по СанПиН, обязательную термоадаптацию оборудования перед монтажом, увеличенное время разогрева инструмента, снижение скорости работы при использовании СИЗ от холода.

6. Разработать Арктический стандарт ИТСБ (специальный технический стандарт или ГОСТ) с единой базой требований и отраслевыми приложениями для объектов транспортной инфраструктуры, опасных производственных объектов и объектов критической информационной инфраструктуры (КИИ), к разработке которого готовы привлечь ресурсы ПТБ "Арктика" с учетом накопленного практического опыта эксплуатации.

***
Резюмируя, можно утверждать следующее.

Паспортные характеристики ИТСБ серийного производства не соответствуют реальным условиям Арктики – ни по диапазону рабочих температур, ни по устойчивости к ветровым нагрузкам, ни по ресурсу резервных источников питания. Деградация свинцово-кислотных АКБ в неотапливаемых шкафах требует перехода с годовой на квартальную периодичность нагрузочного тестирования, а для критичных объектов – применения литий-железо-фосфатных АКБ со встроенным подогревом.

Действующие правила по охране труда при работе на высоте вступают в прямое противоречие с регламентами технического обслуживания, что в условиях многосуточной пурги ставит подрядчика в положение формального нарушителя сроков ТО. Разрешение этой коллизии требует законодательного введения понятия "погодное окно" с механизмом документированного переноса плановых работ.

Транспортная изоляция арктических объектов и кадровый дефицит делают необходимым нормирование автономности обслуживания: запаса ЗИП на объекте, численности и квалификации местных бригад, периодичности планового завоза комплектующих. Системное решение перечисленных проблем возможно только через разработку единого Арктического стандарта ИТСБ и введение арктического коэффициента трудоемкости в нормы времени для объектов АЗ РФ.

Иллюстрация сгенерирована ИИ для ООО "Гротек"

Оригинал публикации >>

Следите за новыми материалами на наших ресурсах:

Телеграм | Дзен | ВКонтакте | MAX