ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Водопроводные насосные станции должны обеспечивать бесперебойную подачу воды потребителю при соблюдении заданного напора в контрольных точках водопроводной сети в соответствии с реальным режимом водопотребления и с учетом необходимости минимизации энергозатрат.

Канализационные насосные станции должны обеспечивать бесперебойную перекачку сточных вод в соответствии с реальным режимом водоотведения.

Режимы работы водопроводных и канализационных насосных станций должны быть взаимоувязаны с режимами работы системы водоснабжения и водоотведения в целом с учетом режимов работы остальных сооружений: водопроводных и канализационных сетей, резервуаров, очистных сооружений и др.

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Под надежностью понимается свойство объекта сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций в заданном режиме и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

К параметрам, характеризующим способность выполнять требуемые функции, относят кинематические и динамические параметры, показатели конструкционной прочности, показатели точности функционирования, производительности, скорости и т.п. Со временем значения этих параметров могут изменяться.

В процессе эксплуатации насосных станций могут выходить из строя различные элементы (насосы, трубопроводы, арматура, электродвигатели, строительные конструкции), входящие в состав станции. От надежности насосной станции зависит надежность систем водоснабжения и водоотведения.

Для насосных станций, которые являются потенциальным источником опасности, важными понятиями являются безопасность и живучесть.

Безопасность — свойство насосной станции при изготовлении и эксплуатации и в случае нарушения работоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды. Безопасность не входит в общее понятие надежности, однако при определенных условиях тесно с ним связана: например, если отказы насосных станций водоснабжения и водоотведения приводят к условиям, вредным для людей и окружающей среды, — к прекращению подачи воды и сбросу сточных жидкостей без очистки.

Живучесть — свойство насосной станции противостоять развитию критических отказов из-за дефектов и повреждений при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Надежность — комплексное свойство, состоящее в общем случае из безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Для неремонтируемых объектов основным свойством может являться безотказность, а для ремонтируемых объектов одно из важнейших свойств — ремонтопригодность.

Безотказность — свойство насосной станции непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность — свойство насосной станции сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Насосная станция или ее элемент могут перейти в предельное состояние, оставаясь работоспособными, и при этом дальнейшее их применение по назначению становится недопустимым исходя из требований безопасности, экономичности и эффективности.

Ремонтопригодность — свойство насосной станции, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость — свойство насосной станции сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность станции выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и транспортирования. В процессе хранения и транспортирования она может подвергаться колебаниям температуры, действию влажного воздуха, вибрациям и т.п. В результате станция может оказаться в неработоспособном и даже в предельном состоянии, при котором ее дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление ее работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Различают сохраняемость объекта до ввода в эксплуатацию и сохраняемость объекта в период эксплуатации (при перерывах в работе). Во втором случае срок сохраняемости входит составной частью в срок службы.

Термины «исправное состояние», «неисправное состояние», «работоспособное состояние», «неработоспособное состояние» характеризуют техническое состояние элементов и насосной станции в целом.

Исправное состояние — состояние насосной станции, при котором она соответствует всем требованиям проектной документации.

Если состояние объекта не соответствует хотя бы одному из требований проектной документации, то это состояние неисправное.

Работоспособное состояние — состояние насосной станции, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям проектной документации.

Неработоспособное состояние — состояние, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность насосной станции выполнять заданные функции, не соответствует требованиям проектной документации.

Переход насосной станции из одного состояния в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа. При достижении предельного состояния насосная станция должна быть снята с эксплуатации, направлена в средний или капитальный ремонт, списана, уничтожена или передана для применения не по назначению.

Отказ — это нарушение работоспособного состояния насосной станции. Отказ может быть критический, существенный или несущественный. Несущественный отказ объекта, входящего в состав более ответственного объекта, может рассматриваться как существенный и даже критический в зависимости от последствий отказа сложного объекта. Различают внезапный, постепенный, конструктивный, производственный, эксплуатационный и деградационный отказы.

Внезапный и постепенный отказы позволяют прогнозировать момент наступления отказа. В отличие от внезапного отказа наступлению постепенного отказа предшествует непрерывное и монотонное изменение одного или нескольких параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции. Поэтому удается предупредить наступление отказа и принять меры по устранению (локализации) его нежелательных последствий.

Под внезапным отказом понимается отказ, наступление которого не может быть предсказано предварительным контролем или диагностированием. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров насосной станции.

Под конструктивным отказом понимается отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и норм проектирования.

Производственный отказ возникает по причине несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ обусловлен естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

При анализе надежности различают ранние отказы, когда проявляется влияние дефектов, не обнаруженных в процессе изготовления, испытания и (или) приемочного контроля, и поздние, де- градационные отказы. Последние происходят на заключительной стадии эксплуатации насосной станции, когда вследствие естественных процессов старения, изнашивания и т.п. насосная станция или ее составные части приближаются к предельному состоянию по условиям физического износа.

Наработка — продолжительность или объем работы насосной станции.

Различают наработку до отказа (наработка от начала эксплуатации до возникновения первого отказа) и наработку между отказами (наработка от окончания восстановления ее работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа). Под временем восстановления понимают продолжительность восстановления работоспособного состояния. Наработка до первого отказа и наработка между отказами могут быть определены лишь после наступления отказа или достижения предельного состояния.

Ресурс — суммарная наработка от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Различают срок службы до первого капитального ремонта и между капитальными ремонтами. Целью установления назначенного срока службы является обеспечение принудительного заблаговременного прекращения эксплуатации насосной станции по назначению исходя из требований безопасности или технико-экономических показателей.

Показатели надежности можно оценить количественными характеристиками, которые вводят согласно правилам статистической теории надежности.

Показатели надежности могут быть определены расчетным, расчетно-экспериментальным и экспериментальным методами. Расчетный метод основан на вычислении показателей надежности по справочным данным о надежности элементов насосной станции. Расчетно-экспериментальный метод базируется на методе, при котором показатели надежности всех или некоторых составных частей насосной станции определяют по результатам испытаний и эксплуатации, а показатели надежности объекта в целом рассчитывают по математической модели. При экспериментальном методе производится статистическая обработка данных, получаемых при испытаниях или эксплуатации насосной станции.

Надежность оценивается единичным и комплексным показателями надежности. Целесообразно использовать комплексный показатель, так как в отличие от единичного показателя комплексный показатель надежности количественно характеризует не менее двух свойств, составляющих надежность. Примером комплексного показателя надежности служит коэффициент готовности.

Коэффициент готовности КТ оценивает вероятность того, что насосная станция окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени.

Для установившегося режима эксплуатации коэффициент готовности КГ определяют по формуле

где Т — средняя наработка на отказ; Тв — среднее время восстановления.

Вероятность безотказной работы определяется в предположении, что в начальный момент времени (момент начала исчисления наработки) насосная станция находилась в работоспособном состоянии. Обозначим через t время или суммарную наработку объекта (в дальнейшем для краткости t — просто наработка). Возникновение первого отказа — случайное событие, а наработка т от начального момента до возникновения этого события — случайная величина. Вероятность безотказной работы P(t) объекта в интервале от 0 до t включительно определяют как P(t) — Р{т > /}.

При практических расчетах вероятность может быть определена как P(t) — [N — n(t)/N, где N — число узлов насосной станции, работоспособных в начале эксплуатации; n(t) — число узлов, отказавших на отрезке от 0 до t.

Вероятность отказа — это вероятность того, что насосная станция откажет хотя бы один раз в течение заданной наработки, будучи работоспособной в начальный момент времени. Вероятность отказа на отрезке от 0 до t определяют по формуле Q(t) — 1 — P(t).

Средняя наработка на отказ вводится применительно к восстанавливаемым объектам, при эксплуатации которых допускаются многократно повторяющиеся отказы. Очевидно, это должны быть отказы, не приводящие к серьезным последствиям и не требующие значительных затрат на восстановление работоспособного состояния. Средняя наработка на отказ Топределяется по формуле Т— где t — суммарная наработка; г(0 — число отказов в течение этой наработки.

Интенсивность отказов — это условная плотность вероятности возникновения отказа насосной станции. Интенсивность отказов Х(7) определяют как ХЦ) = [«(Г + А/) — пЩ/(И А/1), где А/ — рассматриваемый интервал времени.

В процессе эксплуатации насосной станции можно выделить три периода: приработочный, период нормальной эксплуатации и период износа и старения узлов насосной станции. В первый период интенсивность отказов уменьшается, во второй — интенсивность отказов остается практически постоянной, в третий — интенсивность отказов увеличивается.

С помощью показателей надежности можно определить срок службы насосной станции, обосновать сроки ревизий и ремонтов оборудования станции, сравнивать различные варианты компоновки и резервирования, определять оптимальные схемы обслуживания.

Повышение надежности эксплуатации насосных станций достигается:

на этапе проектирования:

резервированием насосного оборудования. Это одно из основных средств обеспечения заданного уровня надежности объекта при недостаточно надежных компонентах и элементах. Цель резервирования — обеспечение безотказности объекта в целом, т.е. сохранение его работоспособности при возникновении отказа одного или нескольких элементов. Наряду с резервированием путем введения дополнительных (резервных) элементов находят широкое применение другие виды резервирования: временное, информационное, функциональное, нагрузочное;

использованием агрегатов различной мощности;

наличием нескольких независимых источников энергоснабжения насосных станций;

созданием запасных и резервных емкостей в системах водоснабжения;

использованием новых технологий;

на этапе строительства:

обеспечением качества строительно-монтажных работ в соответствии с проектной документацией и действующими нормативными документами по СМР;

обеспечением контроля на стадии строительства и приема насосных станций в эксплуатацию;

на этапе эксплуатации:

эксплуатацией оборудования насосной станции аттестованным и обученным персоналом;

обеспечением контроля за состоянием оборудования насосной станции;

обеспечением выполнения правил технической эксплуатации;

организацией системы планово-предупредительных ремонтов;

обеспечением модернизации насосных станций с учетом современных требований к оборудованию и материалам;

выполнением испытаний на надежность. Эти испытания в зависимости от контролируемых свойств, составляющих надежность, могут состоять из испытаний на безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Оценивание значений показателей надежности при испытаниях должно проводиться с заданной точностью и с заданной достоверностью.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >