В соответствии с ФЗ от 29.12.2014 г. № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» [1], и постановлением Правительства Российской Федерации от 05.09.2013 года № 782 «О схемах водоснабжения и водоотведения» [2], надёжность систем водоснабжения является одним из ключевых целевых показателей, определяющих эффективность их работы. При этом, в соответствии с приказом Минстроя России от 05.08.2014 № 437/пр [3] показатели надежности сетей водоснабжения требуется определять не реже чем через 5 лет эксплуатации.
Актуальность этого вопроса определяется и тем, что ремонт и восстановление трубопроводов является одной из самых значительных статей затрат организаций, эксплуатирующих водопроводные сети. Учитывая, что с целью снижения эксплуатационных затрат современные системы водоснабжения создаются зонированными с поддержанием в каждой зоне минимального давления [4, 5], оценка зависимости показателей безотказности трубопроводов сетей водоснабжения от материала, диаметра и давления представляет научный и практический интерес.
Поэтому, в данной статье приведены результаты исследования интенсивности отказов трубопроводов сетей водоснабжения из различных материалов в зависимости от диаметра и рабочего давления на примере систем водоснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Основными видами труб, используемых на этих сетях, являются чугунные, стальные и полиэтиленовые трубы.
Методика исследования интенсивности отказов состояла из следующих этапов:
- Сбор данных о всех произошедших авариях, с указанием всех параметров (времени аварии, продолжительности, материале трубы, диаметре, характере повреждения и т.д.);
- Получения данных о системе водоснабжения в целом и деление её на зоны равных давлений;
- Распределение данных, полученных на первом этапе, по зонам равных давлений;
- Определение интенсивности отказа труб во всех зонах равных давлений;
- Определение зависимости интенсивности отказов от материала труб, их диаметра и величины давления.
На первом этапе получена вся информация о аварийности транспортных коммуникаций системы водоснабжения, основными характеристиками которой являются:
– дата и время, когда произошла авария;
– место аварии;
– диаметр и материал вышедшей из строя трубы;
– характер повреждения;
– выполненные работы.
Для примера в таблице 1 приведён фрагмент базы данных по аварийности транспортных коммуникаций сетей водоснабжения.
На втором этапе выполнено деление системы водоснабжения на зоны равных давлений по диапазонам, представленным в таблице № 2. При этом использованы результаты манометрического контроля фактического давления. Важным вопросом на данном этапе является определение географических границ зон, что позволяет на следующем этапе распределить по зонам конкретные аварии путём сопоставления географических координат (адреса аварии).
Таблица 1
Фрагмент базы данных аварийности сетей водоснабжения
| № п/п | смена (дата) |
Диаметр трубы | Материал трубы | Место повреждения | Характер повреждения | Выполненные работы |
| 50 | 06.01.2013 | 400 | пнд | пр.ч | арматура | подтянули обжимной фланец |
| 51 | 06.01.2013 | 80 | чугун | газон | перелом | муфта |
| 52 | 07.01.2013 | 200 | сталь | пр.ч | свищ | накладка |
| 53 | 07.01.2013 | 250 | чугун | пр.ч | арматура | замена хомутов |
| 54 | 07.01.2013 | 150 | чугун | пр.ч | арматура | переустановка заглушки |
| 55 | 07.01.2013 | 500 | сталь | газон | свищ | накладка |
| 56 | 07.01.2013 | 200 | сталь | газон | свищ | накладка |
| 57 | 07.01.2013 | 200 | чугун | пр.ч | перелом | муфта |
| 58 | 08.01.2013 | 300 | чугун | газон | спай | осадка |
| 59 | 08.01.2013 | 100 | чугун | газон | перелом | муфта |
Таблица № 2.
Критерии деления системы водоснабжение на зоны равных давлений
| № зоны | Диапазон давлений, м.в.с. | Среднее давление в зоне, м.в.с. |
| 1 | 0-19 | 17,5 |
| 2 | 20-24 | 22,5 |
| 3 | 25-29 | 27,5 |
| 4 | 30-34 | 32,5 |
| 5 | 35-39 | 37,5 |
| 6 | 40-44 | 42,5 |
| 7 | 45-49 | 47,5 |
| 8 | 50-54 | 52,5 |
| 9 | 55-59 | 57,5 |
| 10 | 60-64 | 62,5 |
На третьем этапе база данных аварийности, полученная в результате выполнения первого этапа, путём формулирования запросов по давлениям, сформулированных на втором этапе, разбита на десять выборок, см., рис. 1. Таким образом сделаны выгрузки информации о всех основных и необходимых параметрах труб, попавших в ту или иную зону (длинах, материалах, диаметрах, характере аварии).
Результатом выполнения первых трех этапов являются выгрузки информации о всех основных и необходимых параметрах труб, попавших в ту или иную зону (длинах, материалах, диаметрах, характере аварии). Это дало возможность для дальнейшей обработки результатов и получении зависимости значений интенсивностей отказов труб от их материала, диаметра и рабочего давления.
Рисунок 1. Алгоритм получения информации о трубах, расположенных в зонах с равным давлением
На четвёртом этапе определены интенсивности отказа труб во всех зонах равных давлений. Пример выполнения работ этого этапа для чугунных труб представлен в табл. 3. Аналогичным образом получены результаты для всех материалов труб.
На пятом этапе определены зависимости интенсивности отказов труб от их материала, диаметра и величины фактического давления . В частности:
В графическом виде полученные зависимости для разных материалов труб представлены на рис. 2, 3 и 4.
Таблица 3.
Данные и результат расчёта интенсивности отказов чугунных труб
| Диаметр, мм |
Зона № 4 (Р=32,5 м) |
Зона № 5 (Р=37,5 м) |
||||
| Длина труб, м | Кол-во аварий, шт/год | Интенсивность отказов, 1/год*км | Длина труб, м | Кол-во аварий, шт/год | Интенсивность отказов,
1/год*км |
|
| 50 | 23552,92 | 17 | 0,721779 | 40653,17 | 48 | 1,18072 |
| 75 | 2924,45 | 1 | 0,341945 | 3859,61 | 2 | 0,518187 |
| 100 | 63639,83 | 37 | 0,581397 | 188145,9 | 125 | 0,664378 |
| 150 | 121927,4 | 24 | 0,196838 | 241128,7 | 140 | 0,580603 |
| 200 | 85824,56 | 14 | 0,163123 | 247718 | 120 | 0,484422 |
| 250 | 6913,57 | 2 | 0,289286 | 31757,16 | 12 | 0,377868 |
| 300 | 36495,74 | 6 | 0,164403 | 172601 | 60 | 0,347623 |
| 400 | 33010,63 | 6 | 0,18176 | 80091,56 | 30 | 0,374571 |
| 500 | 11391,2 | 38081,3 | 12 | 0,315115 | ||
| 600 | 12147,6 | 38555,6 | 22 | 0,570605 | ||
| 700 | 6513,69 | 1 | 0,153523 | 20751,45 | 6 | 0,289136 |
| 750 | 3069,43 | 1 | 0,325793 | 14405,51 | 2 | 0,138836 |
| 900 | 619,88 | 29647,11 | 17 | 0,573412 | ||
Выводы:
- На основании результатов анализа интенсивности отказов труб из всех материалов можно сделать следующие выводы:
— количество аварий уменьшается с увеличением диаметра;
— количество аварий возрастает с увеличением рабочего давления в трубопроводе.
- Характер зависимости интенсивности отказов от материала, диаметра и давления в сети достоверно описывается уравнением вида:
Список литературы:
- Федеральный Закон РФ от 07.12.2011 г. (в ред. от 29.12.2014 года) «О водоснабжении и водоотведении»;
- Постановление Правительства РФ от 05.09.2013 г. № 782 «О схемах водоснабжения и водоотведения»;
- Приказ Минстроя Россииот 05.08.2014 № 437/пр «Об утверждении требований к проведению технического обследования централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения, в том числе определение показателей технико-экономического состояния систем водоснабжения и водоотведения, включая показатели физического износа и энергетической эффективности объектов централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения, объектов нецентрализованных систем холодного и горячего водоснабжения, и порядка осуществления мониторинга таких показателей».
- Многозонная система водоснабжения: патент на полезную модель №65906, Рос. Федерация: МПК E03B7/04 (2006.01)/ Кармазинов Ф.В.,
Кинебас А.К., Беляев А.Н., Ильин Ю.А., Игнатчик В.С., Игнатчик С. Ю. и др.; опубл. 27.08.2007, Бюл. № 24; - Оптимизация подачи воды в зоне влияния Урицкой станции Санкт- Петербурга // Кинебас А.К., Ипатко М.Н., Ильин Ю.А., Игнатчик В.С., Игнатчик С.Ю. и др. // Водоснабжение и санитарная техника. – 2009. — № 10, Ч. 2. С. 12-17.[schema type=»book» name=»РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ СЕТЕЙ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОТ МАТЕРИАЛА, ДИАМЕТРА И ДАВЛЕНИЯ» author=»Игнатчик Виктор Сергеевич, Саркисов Сергей Владимирович, Путилин Павел Александрович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-27″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]