Надежность водопроводных сооружений и оборудования

Системы ВСН представляют собой комплекс элементов, включая водоприёмные сооружения насосные станции, резервуары, очистные сооружения, водопроводы и водопроводную сеть.

Надежность функционирование этих сооружений – одно из основных условий бесперебойности обеспечения водой промышленных предприятий и насосных пунктов.

Под надежностью ВСН понимается свойство систем выполнять функцию водообеспечения, сохраняя во времени установленные технологические показатели в пределах, соответствующих заданным режимам и установленного эксплуатационно технического обслуживания и хранения.

Таким образом, функциональный смысл надежности состоит в способности систем ВСН сохранять свои первоначальные технологические характеристики в процессе эксплуатации.

В то же время надежность ВСН зависит не только от продолжительности периода и условий эксплуатации лешке за-ло делать шпоры, но и от того, какие функции выполняет система.

Как правило, системы ВСН являются многофункциональными. Они обеспечивают подачу заданного количества воды для различных категорий потребителей (бытовые нужды населения, технологического оборудования предприятий, нужды пожаротушения и т.д.).

В этих условиях для каждой системы необходимо учитывать какие технологические параметры следует учитывать при определение надежности водоснабжения.

С этой целью принято процесс функционирования систем ВСН оценивать показателями эффективности или эксплуатационными показателями количества их работы.

За показатель эффективности ВСН принимается «выходной эффект» - т.е., количество воды Q(t), требуемого качества, получаемый потребителем при эксплуатации систем в течении данного интервала времени t.

Под эксплуатационными показателями качества работы систем понимается отношение характеристик качества их функционирования в некотором состоянии, составляющей характеристики первоначального (исправного) состояния значит эксплуатационные показатели вкачают нормальный уровень водоснабжения и допустимые пределы его снижения.

Аналогично в требованиях к качеству воды вводятся понятия расчетного уровня качества воды и допустимые его отклонения.

Например в главе СНиП «Водоснабжения» наряду с рекомендациями по определению нормального уровня водоснабжения указаны пределы его возможного снижения. С этой целью все системы ВСН в зависимости от вида потребителей разделяют на 3 категории.

-для систем обеспечивающих потребителей I категории допускается снижение водообеспечения на 30% нормального уровня водопотребления в течении 3х суток

-для потребителей II и III категории в течение 1 месяца кроме того допускается перерыв в подаче воды II категории на 5 часов, III – не более 1 суток.

Если в результате чего-либо эксплуатационные показатели качества работы системы не будут соответствувать данным отклонениям возникает отказ, т.е. система переходит в неработоспособное состояние.

В общем случае возможны следующие состояния систем ВСН:

1) работоспособное состояние

-система способна выполнять функции водообеспечения в пределах, установленных нормативно технической документацией.

2) неработоспособное, отказ

-система неспособна выполнять функции водоснабжения хотя бы по 1 параметру (количеству воды, напору или качеству) в пределах, установленных нармативно технической документацией.

Причиной данного состояния может быть не только повреждения водопроводов сооружений или подсистем но и превышение со временем фактических запросов потребителей над возможность системы.

3) предельное состояние

-эксплуатация системы должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения техники безопасности, неустранимого снижения эксплуатационных показателей., необходимости проведения ! ремонтов или реконструкции системы. Признаки этого состояния устанавливаются нормамативно технической документацией.

Для каждой системы ВСН длительность и частота её пребывания в названных состояниях лёшка молодец в первую очередь определяется свойством надежности; математической основой для изучения свойств надежности ВСН – теория вероятностей и математическая статистика позволяют учесть случайные факторы имеющие место при строительстве и эксплуатации водопроводов.

Это:

1) Увеличение объемов водопотребления вследствие возрастания численности населения или удельных норм водопотребления при благоустройстве городов и реконструкции предприятий.

2) Возникновение отказов водопроводных сооружений под влиянием процесса старения, разрушения, а также неправильной эксплуатации иди других случайных воздействий.

Качественно «измерить» надежность водопроводных сооружений, тем более систем, гораздо сложнее, чем измерить их производительность или другие характеристики значит оцениваться.

Надежность водопроводного оборудования и трубопроводов, для чего проводят специальные испытания или наблюдают за их поведением при эксплуатации.

На основе данных о надежности оборудования рассчитывают показатели надежности работы системы ВСН.

Отправными данными при количественном определении надежности служат события называемы отказом.

Отсутствие отказов (перерывов в подаче воды при эксплуатации водопроводов является главным признаком высокой надежности ВСН, а значит безопасность водопроводных сооружений в первую очередь определяет бесперебойность ВСН.

Безотказность свойство водопроводных сооружений и систем сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки; для оценки безопасности используются следующие показатели:

1) Вероятность безотказной работы (вероятность того, что в пределах заданной наработки не возникает отказа оборудования или системы в целом)

2) Средняя наработка до отказа – это мат ожидание наработки оборудования или системы до 1го отказа.

3) Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа не востановленного оборудования.

4) Параметр потока отказов – плотность вероятности возникновения отказа восстановленного оборудования, определяется для рассматриваемого момента.

Наряду с безотказностью систем ВСН, несмотря на отказы, должны сохранять свою работоспособность в течение длительного времени, т.е. обладать свойством долговечности.

Это свойство водопроводных сооружений и систем сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленном порядке технического обслуживания и ремонтов.

Для оценки долговечности используются следующие показатели:

1) средний срок службы – мат ожидание срока службы водопроводных сооружений или оборудования, характерная лёшка супер календарная продолжительность эксплуатации от начала до наступления предельного состояния.

2) гаммапроцентный ресурс – наработка в течение которой оборудование не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью гаммапроцентов.

3) средний ресурс – мат ожидание ресурса

4) средний ресурс между капитальными ремонтами – средняя нагрузка от начала эксплуатации до точки капитального ремонта ВС или О.

Системы ВСН относятся к восстанавливаемым системам т.к. работоспособность их сооружений принято восстанавливать с помощью ремонтов, которые выполняются специальными службами.

Эффективность ремонтов зависит от такого свойства водопроводных сооружений и обор как их ремонтопригодность.

Это способность сооружений и систем ВСН к обнаружению и устранению отказов или повреждений путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Для оценки ремонтопригодности используют следующие показатели:

1) Вероятность восстановление – вероятность того, что в течение заданного времени сооружение или обор будет восстановлено.

2) Средняя продолжительность восстановления – мат ожидание времени восстановления работы оборудования.

3) Интенсивность восстановления – условная плотность вероятности восстановления обор. Она определяется для рассмотренного момента времени при условии, что до этого момента оборудование не будет восстановлено.

4) Средняя суммарная трудоемкость технического обслуживания – мат ожидание суммарных трудозатрат на техническое обслуживание ВС за определенный период эксплуатации.

Определенные виды оборудования сооружений и систем могут терять работоспособность не только при эксплуатации, но и в процессе хранения в нерабочем состоянии; например сетевые задвижки.

Надежность этого обор определяется свойством их сохраняемости.

Это свойство водопроводов и обор непрерывно сохранять работоспособное состояние во времени хранения или транспортирования или по истечению некоторого времени.

Для оценки сохранности используют следующие показатели:

1) гаммапроцентный срок сохраняемости – срок в течение которого обор может храниться с заданной вероятностью гаммапроцентов.

2) Средний срок сохранности – мат ожидание срока сохранности в течении которого оборудование остается работоспособным.

Изучение опыта эксплуатации водопроводов показало, что водопроводное обор (насосы, трубы, задвижки) изготовляемые на 1 заводе, проявляют различную способность сохранять работоспособное состояние. В результате при их эксплуатации возникают повреждения, вызывающие отказ системы в самые неожиданные моменты.

Правомерный вопрос, существуют ли закономерности в появлении отказов ВО и труб.

Выполняя исследования (Н.Н. Обрамов) показали, что такие закономерности существуют, но для их установления следует базируются на достаточном количестве данных о работе оборудования или результатах испытаний.

Иначе, особенностью комических характеристик надежности, являются их вероятностные характеристики значит базируются лишь на достаточно объемном опыте данных или на результатах специальных экспериментов можно качественно оценивать и сопоставлять различные варианты ВСН.

Пример расчета: среднего времени безотказной работы насосов.

Условие: испытанию подвергалась партия насосов типа ЧНДС. Время наработки каждого до отказа расположено след образом;

-1500, -1600, 1600, 1800, 1900, 2000, 2600, 2900, 3900, 4000, 4200, 4500, 4600, 5000, 5200, 5200, 5500, 5600, 5800, 6000 ч.

Необходимо определить среднее время безотказной работы насосов с доверительной вероятностью δ = 0,90

1) находим среднее время наработки:

2) находим среднее квадратичное отклонение

3) находим пределы отклонения:

- нормированная функция Лапласа

4) Доверительные границы для среднего времени нарезки:

;

5) Точность оценки составит:

На основании этого примера «достаточно большое число» опытов, которое необходимо для определения показателей надежности оборудования с достаточной точностью не является астрономическим (точность оценок может ограничиваться в пределах 0,3-0,45) Поэтому экспериментальное исследование показателей надежности ВО и труб с последующей оценкой надежности различных вариантов является реальной задачей.