Оценка надежности водопроводящей сети оросительных систем

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научный журнал КубГАУ, №65(01), 2011 года

УДК 631.62

Новочеркасская государственная мелиоративная академия, Новочеркасск, Россия

оценка надёжности водопроводящей сети оросительных систем

Федоров Виктор Матвеевич к.т.н., профессор

Аннотация

В статье предложена методика количественной оценки показателей надёжности открытой и закрытой водопроводящей сети оросительных систем

Ключевые слова: надёжность, работоспособность, долговечность, отказ, готовность, интервальный коэффициент, производительная работа, период наблюдений, время восстановления, повреждение

In this article the technique of a quantitative estimation of indicators of reliability of the open and closed water spending network of irrigating systems is offered

Keywords: RELIABILITY, WORKING CAPACITY, ENDURANSE, REFUSAL, READINESS, INTERVAL FACTOR, PRODUCTIVE WORK,

THE PERIOD OF SUPERVISION, RESTORATION TIME, DAMAGE

Для обеспечения надёжной работы водопроводящих трактов оросительных систем необходимо добиться стабильной и регулируемой подачи воды на орошаемые массивы, не вызывая при этом подъёма уровня грунтовых вод, заболачивания и засоления орошаемых земель [1].

Надёжная и стабильная работа водопроводящей сети зависит от многих факторов и требует особого внимания при проектировании, строительстве и эксплуатации системы.

Невыполнение необходимых требований и условий приводит к конструктивным, технологическим и эксплуатационным отказам полной или частичной утрате работоспособности мелиоративной системы.

Надёжность и работоспособность открытых и закрытых мелиоративных систем характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью [2, 3].

Для оценки указанных свойств мелиоративной системы необходимо определить следующие показатели: коэффициент готовности; коэффициент технического использования; наработка на отказ (показатель безотказности); среднее время восстановления системы (показатель ремонтопригодности).

Коэффициент готовности () Ї это вероятность того, что мелиоративная система будет работоспособна в произвольно выбранный момент времени:

,(1)

где ? время производительной работы мелиоративной системы или время между двумя последовательными отказами;

? время восстановления системы, или среднее время вынужденного нерегламентированного простоя, вызванного отысканием и устранением одного отказа.

Учитывая период наблюдений, коэффициент готовности определялся в каждом из интервалов (), на которые и был разбит период наблюдений:

,(2)

где ? интервальный коэффициент готовности или относительная продолжительность безотказной работы;

? суммарное время производительной работы мелиоративной системы в течение -го интервала ;

? суммарное время ремонтных работ на системе в течение -го интервала .

По известным интервальным значениям коэффициента готовности () определялся коэффициент готовности мелиоративной системы из выражения

, (3)

а суммарное время производительной работы по формуле

,(4)

где ? число рабочих интервалов в периоде наблюдений;

? число суток в одном интервале;

? число часов работы мелиоративной системы в течение суток;

? время, затраченное на техническое обслуживание в течение рассматриваемого интервала ;

? время, затраченное на ремонт в пределах данного интервала ;

? время простоя мелиоративной системы в течение интервала .

Время производительной работы мелиоративной системы () наработка на отказ, определится как

,(5)

где ? суммарное время производительной работы системы за весь период наблюдений;

? число наблюдаемых мелиоративных систем.

Среднее время восстановления мелиоративной системы определится:

,(6)

где ? суммарное время восстановления мелиоративной системы за весь период наблюдений.

Коэффициент технического использования мелиоративной системы

.(7)

оросительный надежность готовность сеть

Ниже даны примеры определения уровня надёжности открытых (облицованных плитами и в лотках) и закрытых участков водопроводящей сети.

Пример 1. Определить уровень надёжности каналов распределительной сети Азовской ОС, облицованных плитами НПК, и подающих воду к овощным севооборотам. Наблюдения осуществлялись в течение 26 месяцев.

При обработке результатов наблюдений весь период, в течение которого осуществлялся сбор информации, был разбит на 20 интервалов , по 40 суток каждый. В зависимости от периода эксплуатации, число часов работы ОС в сутки менялось от 3 до 9. Фиксировались место повреждения, время прибытия ремонтной бригады, время начала выполнения () и окончания ремонта, время контрольных испытаний и опробования восстанавливаемых элементов, узлов сочленения и стыковки (), перебоев в подаче электроэнергии (). За время наблюдений обнаружены 79 повреждений нарушение стыка, сдвижка или просадка плит, разрывы, сколы, проломы, трещины.

Время, затраченное на ремонт , время на подготовку к эксплуатации и время перебоев в подаче электроэнергии , для каждого из 20 интервалов приведено в таблице 1

Таблица 1 Интервальные временные потери в работе мелиоративной системы

Время производительной работы мелиоративной системы в каждом из интервалов определим расчётом по формуле (4), а интервальные значения коэффициента готовности по формуле (2). Результаты их расчёта приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 Время производительной работы мелиоративной системы

Таблица 3 Интервальные значения коэффициента готовности

По правилу оценки математического ожидания определяем среднее значение коэффициента готовности наблюдаемой ОС

.

Определим наработку ОС на отказ по формуле (5). Так как в рассматриваемом случае , то формула (5) примет вид

ч.

По формуле (6) определим среднее время восстановления мелиоративной системы при общем числе отказов равным 79. Суммируя величины времени восстановления по всем интервалам и разделив на число отказов, получим

ч.

Далее, определяем коэффициент технического использования мелиоративной системы. По формуле (7) находим

.

Пример 2. Определить уровень надёжности трубопроводов внутрихозяйственной сети хозяйства Мартыновский (Мартыновская ОС), выполненных из труб РТН (железобетонных) и РTHC (железобетонных со стальным сердечником). Наблюдения осуществлялись в течение 26 месяцев.

При обработке результатов наблюдений, весь период, в течение которого осуществлялся сбор информации, был разбит на 20 интервалов - , по 40 суток каждый. В зависимости от периода работы ОС, число часов её эксплуатации в сутки менялось от 3 до 9. Фиксировались , , . За время наблюдений обнаружены 103 повреждения (трещины, разрывы, свищи, проломы стенок, нарушения стыка, отслоения бетона от стального сердечника). Время производительной работы мелиоративной системы в каждом из интервалов (в часах) составило:

Интервальные значения коэффициента готовности составляли:

Среднее значение коэффициента готовности ОС составило

,

а наработка оросительной системы на отказ

ч.

По формуле (6) определим среднее время восстановления мелиоративной системы. Суммируем величины времени восстановления () по всем интервалам и делим на число отказов, получим

ч.

Коэффициент использования мелиоративной системы, определяемый по формуле (7), составит

.

Пример 3. Определить уровень надёжности лотковых каналов хозяйства «Советская Россия» (Азовская ОС). Наблюдения осуществлялись в течение 26 месяцев. При обработке результатов наблюдений весь период, в течение которого осуществлялся сбор информации, был разбит на 20 интервалов , по 40 суток каждый. В зависимости от периода работы ОС число часов её эксплуатации в сутки менялось от 3 до 9. Фиксировались , , .

За время наблюдений обнаружены 72 повреждения, включая: нарушение стыка, косые трещины и сколы в зонах опирания, поперечные и продольные трещины у верхних кромок бортов, в замковой части и другие.

Время работы лотковой системы в каждом из интервалов (в часах):

Интервальные значения коэффициента готовности :

Среднее значение коэффициента готовности лотковой системы к работе составляет

,

а наработка оросительной системы на отказ

ч.

По формуле (6) определим среднее время восстановления лотковой системы. Суммируем величины времени восстановления () по всем интервалам и делим на число отказов, получим

ч.

По формуле (7) определим коэффициент технического использования мелиоративной системы, который составит

.

Оценивая показатели надёжности сравниваемых участков МС нетрудно заключить, что в произвольно выбранный момент времени водопроводящая сеть из открытых каналов (облицованных плитами НПК или в лотках) имеет бульшую вероятность безотказной работы. Это подтверждается и наработкой на отказ, характеризующей время производительной работы сравниваемых систем. Так, период между двумя последовательными отказами на открытой сети - 42,18 и 47,47 часа, а на закрытой (преимущественно из труб PTHC) 30,14 часа.

Обращает на себя внимание то, что водопроводящая сеть из открытых каналов, в сравнении с сетью из труб РТН и РTHC, требует в 2 раза меньше времени (1,51 и 1,58 часа, против 3,14 часов) на восстановление из-за вынужденного нерегламентированного простоя, вызванного отысканием и устранением отказа.

Таким образом, водопроводящая сеть в виде железобетонных лотков или в виде облицованных плитами каналов, в сравнении с сетью из железобетонных труб РTH и РТНС, отличается повышенной степенью надёжности, ремонтопригодности и долговечности (таблица 4).

Таблица 4 Показатели надёжности и ремонтопригодности сравниваемых участков МС

По данным объединения «Ростовводэксплуатация» из общего количества каналов, облицованных сборными железобетонными плитами, восстановления требуют 30 %. Пятая часть (20 %) лотковых каналов, находящихся в федеральной собственности, также нуждается в восстановлении. Что касается сетевых трубопроводов из железобетонных труб РТН и РТНС, то из общего их количества, 40 % требуют немедленного ремонта или замены. Что, собственно говоря, и подтверждается результатами исследований. По их результатам можно судить и о количестве железобетонных элементов - плит, лотков и труб, требуемых для восстановления систем Ростовской области. Будущий заказ на производство сборных элементов для восстановления подобных обследованным МС, ориентировочно, может выглядеть так: 40 % трубы; 30 % лотки; 30 % плиты.

Список литературы

1. Щедрин В.Н., Косиченко Ю.М., Колганов А.В. Эксплуатационная надёжность оросительных систем. Ростов-на-Дону: СКНЦВШ, 2004. 388 с.

2. Мирцхулава Ц.Е. Надёжность гидромелиоративных сооружений. М.: Колос, 1974. 277 с.

3. Долгушев И.А. Повышение эксплуатационной надёжности оросительных каналов. М.: Колос, 1975. 136 с.

Размещено на Allbest.ru