Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины Харьковская

академия городского хозяйства Кафедра ВВ и ОВ

Вопросы:
1. Основные понятия и

зависимости теории надежности.
2. Факторы надёжности ВК сетей.
3. Надёжность насосных станций на ВК сетях.

Дисциплина: АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ ВК СИСТЕМ

Лекция
на тему: НАДЕЖНОСТЬ ВК СИСТЕМ

Коваленко А.Н., Благодарная Г.И., Солодовник. М.В., Харьков: ХНАГХ, 2008.
2. Душкін

С.С., Краєв І.О. Експлуатація мереж водопостачання та водовідведення. – К.: Вища школа, 1994.
3. Хоружий П.Д. и др. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации: Справочник.-К.: Будівельник, 1993.- 232с.
4. Семенюк В.Д. и др. Эксплуатация бессточных промышленных комплексов водоснабжения. – К.: Техника, 1985.
5. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1986.
6. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат, 1986.

1

быть сформулировано как: свойство устройств, сооружений, систем и объектов в

целом, а также изделий (продуктов) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения нормируемых (расчетных) эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

2

Надежность как наука занимается решением таких задач:
изучением критериев и количественных характеристик надежности;
исследованием методов анализа надежности; разработкой методов испытания оборудования на надежность; разработкой научных методов эксплуатации объектов.

и сохраняемость.
3

Безотказность - свойство сооружений и систем сохранять работоспособность в

течение определенного времени или некоторой наработки; для большинства видов оборудования, сооружений и систем эта характеристика является основной.
Оценивается: вероятностью безотказной работы Р(t), интенсивностью (условная плотность) отказов λ(t), средней выработкой до отказа (t), параметром потока (частотой отказов) ω(t), средней наработкой на отказ tСР и γ-процентной наработкой до отказа tY.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния (после которого применение по назначению недопустимо или нецелесообразно) при установленной системе обслуживания и ремонта.
Характеризуется: средним ресурсом (срок службы) tp, γ-процентным ресурсом tYР, назначенным ресурсом tН, средним сроком службы tСР, γ-процентным сроком службы tYC, назначенным сроком службы tН.С.

и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния

путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Характеризуется: вероятностью восстановления работоспособного состояния Р(tВ), средним временем восстановления работоспособного состояния tВ.

Сохраняемость - свойство сооружений и систем сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования.
Характеризуется: средним сроком сохраняемости t, γ-процентным сроком сохраняемости tγ.

Определения понятий: надежность образцов, отказ, механизм отказа, классификация отказов.

из предположения, что в начальный момент времени исчисления заданной наработки

t0 объект был работоспособен:


где - функция распределения наработки до отказа

Экспериментально вероятность безотказной работы - Р(t):
Р(t)=limΔt→0(N0 - Σ ×n1)/ N0
N0 - однотипных видов оборудования, за которым велось наблюдение в течение времени t; Σ ×n1 или n(t)- число отказавших элементов за время t; t - время, для которого определяется вероятность безотказной работы.

На практике вероятность безотказной работы Р(t) по формуле: Р(t) = [N0 - n×(Δt)]/N0
Надежность образцов Q(t) может быть оценена по величине вероятности неисправной работы, т. е. по вероятности отказа:
Q(t) = F(t) = 1- P(t)

сооружений, оборудования или систем в целом, событие случайное, подчиненное законам

теории вероятности.

Механизмом отказа называется - совокупность физических и химических процессов, приводящих к возникновению отказа.

Условная плотность вероятности λ(t) возникновения отказа в интервале времени (t, t+Δt) при условии, что до момента t оборудование работало исправно, на практике определяется по формуле:
λ(t)=n(Δt)/Nср ×Δt ,
где n - число отказавших образцов; Nср - среднее число исправно работающих образцов оборудования в начале и конце интервала времени Δt: Nср= Ni+Ni+1/2; (Ni+Ni+1 - число исправно работающих образцов в начале и конце интервала времени Δt).

Время наработки Т0 - продолжительность работы системы до первого отказа (ч): Т0=1/λ

6

n(Δt)/N0(Δt)
Cредняя частота отказов ω(t) на практике она определяется по формуле:

,

где N0(Δt) - число наблюдаемых единиц оборудования в интервале времени (Δt) (оно в процессе испытаний остается постоянным, так как все отказавшее оборудование подлежит замене или ремонту).

Среднее время безотказной работы оборудования Т на практике определяется по формуле:



где ti - время работы до отказа i-го образца оборудования.

ресурс tYP- наработка, в течение которой объект не достигнет предельного

состояния с заданной вероятностью γ выраженной в процентах.

Назначенный ресурс tн - суммарная наработка объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Вероятность восстановления работоспособного состояния Р(tВ) - вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданного времени: tВ < Т3.

ПРОЕКТНЫЙ;

- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ;

- СТРОИТЕЛЬНЫЙ;

- ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ.

факторов надёжности.

ВКЛЮЧАЕТ:
- принятие оптимальной расчетной схемы сетей;
- принятие

оптимального решения при выборе типа материала трубопроводов;
- принятие оптимального решения по трассировке сетей;
технические решения по внутренней и внешней защите трубопроводов от внутренних и внешних негативных воздействий.
Внутренние негативные воздействия на трубопроводы:
- химическая и биологическая коррозия ;
- механический (абразивный) износ;
- термическое воздействие (тепловые сети);
- засор, закупорка.

труб);
- термическое (климатическое) воздействие;
- динамические воздействия (например строительных машин);
- изменение

гидрогеологических свойств грунтов.

Способы обеспечения надёжности сетей на стадии проектирования

1. Применение специальных антикоррозионных покрытий внутренней поверхности трубопроводов.
2. Принятие оптимальных скоростей движения воды (противозаиливающих и неабразивных).
3. Выбор эффективного расстояния между трубами сетей различного назначения: канализации, водоснабжения, теплосети.
4. Принятие технических решений по вентиляции.
5. Принятие оптимальных расстояний между колодцами на самотечной канализационной сети для обеспечения их эффективной прочистки.

Применять технические решения позволяющие сократить вероятность работы сети в форсированном

режиме.
8. Определение оптимальной глубины залегания трубопроводов сетей, устройство проходных и полупроходных тоннелей, футляров.
9. Выполнение трассировки сетей с учетом перспективного генерального плана развития города, в частности, учёт решений, влияющих на изменение гидрогеологических свойств грунтов в районе трассировки сетей.
10. Применение метода дублирования (резервирования) сетей и ответственных сооружений и элементов на сетях.
11. Применение метода упрощения системы.
12. Применение КИПиА по контролю за основными рабочими параметрами.
13. Использование при проектировании лучших проектов-аналогов.
14. Создание систем с ограниченными последствиями отказа.
15. Учёт при проектировании очерёдности строительства.

Под резервированием сетей водоснабжения и водоотведения понимают: возможность работоспособности системы в случае отказа одного из ее элементов.

постоянное; г) - замещением

изменения уровня надёжности с учётом технического обслуживания; 2 – допустимый

уровень надёжности

труб

ответственность строительной организации
4. Контроль за выполнением работ (авторский надзор).
5. Продолжительность

и сезон строительства.
6. Метереологические условия строительства.
7. Гидрогеологические условия строительства.

Дефекты строительства осложняющие эксплуатацию канализационных сетей:
1. Наличие уступов между лотком колодца и трубопроводами или в стыках труб.
2. Меньшее сечение лотков в колодцах по сравнению с диаметрами трубопроводов.
3. Неправильная стыковка труб или смещение отдельных звеньев из-за неравномерной просадки грунта в основаниях трубопроводов.
4. Переломы проектного продольного профиля или несоблюдение расчетных уклонов трубопроводов.

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКТОР НАДЕЖНОСТИ

23

и качеству стоков на стадии проекта;
- предположительность данных о:

квалификации персонала, стабильности технологических, геологических, климатических, производственных условий; диагностике, регулярности текущих и капитальных ремонтов;
- зависимость от правильности технических решений на стадии проектирования;
- зависимость от технологического фактора;
- зависимость от строительного фактора.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ФАКТОР НАДЕЖНОСТИ

24

%
25

И. А.
26

повреждений λ(t) применительно к сетям: λ(t) = ,

где ni - число повреждений трубопроводов (отказов элементов) за время Т; Σli – суммарная длина трубопроводов (количество элементов).

28

зависимости от типа сточных вод
31

газы биогенного происхождения

подразделяются на три категории:
I - допускается снижение подачи воды на

хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускаются на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 мин;

II - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при I категории; длительность снижения подачи не должна превышать 10 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускаются на время выключения поврежденных и включения резервных элементов или проведения ремонта, но не более чем на 6 ч.

III - величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при I категории; длительность снижения подачи не должна превышать 15 сут. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта, но не более чем на 24 ч.

34

35

насосных станций: 1. Резервирование рабочих насосов. 2. Технологический контроль и поддержание рабочих

параметров работы. 3. Обеспечение эксплуатационных параметров работы всасывающих и напорных трубопроводов. 4. Противоаварийные мероприятия.

каждом насосе должны быть установлены:

1. Водомеры или расходомеры на напорной

линии. Для насосов с напорным трубопроводом D > 200 мм - расходомер на каждом насосе.
2. Вакуумметр или мано-вакуумметр на всасывающем патрубке.
3. Манометр на нагнетательном патрубке.
4. Амперметры, вольтметры, ваттметры и счётчики у электродвигателей.
5. Указатели уровня масла в подшипниках.
6. Манометры, термометры перед подшипниками.
7. Термометры перед и после подшипников.
8. Электронное устройство плавной регулировки частоты вращения электродвигателя.

39

металлургии
1. Электропитание насосных станций из 2-х, а для доменных цехов

из
3-х независимых источников, в том числе с неэлектрическими приводами.
2. Устройство связи всасов 1-2 рабочих насосов с приямком дренажных насосов.
3. Установка аварийных насосов большой производительности с электродвигателями, расположенными выше возможного уровня затопления. Аварийные воды откачиваются пропеллерными или артезианскими насосами.
4. Предусматривается возможность аварийного самотечного выпуска сточных вод в промканализацию или дождевую канализацию производства.
5. Устройство в заглублённых насосных станциях герметических стенок между отдельными группами насосов (для особой группы - 1а насосных станций) на высоту возможного затопления.

41

и тоннелями с прокладкой через них трубопроводов только в обоймах

с уплотняющими нажимными сальниками.
7. Устройство выносной камеры переключения.
8. В насосных станциях 1- й категории надёжности оперативные задвижки выполняются стальными.
9. При насосных станциях оборотных циклов водоснабжения для загрязненной воды предусматривается резервная ёмкость для приёма переливов и залповых сбросов при остановке технологического оборудования. Объём ёмкости принимается равным объёму трубопроводов системы, но не менее 20-30 минутной производительности рабочих насосов одной группы.
10. Для предотвращения коррозии стальных трубопроводов в машинных залах насосных станций, туннелях водоводов, камерах переключения, производится антикоррозионная защита их поверхности.
11. Предусматривается автоматическое включение резервных насосов в при авариях на рабочих насосах.

42