Техническая эксплуатация систем инженерных сооружении

Техническую эксплуатацию определяют как комплекс технических мероприятий, обеспечивающих безотказное функционирование систем инженерных сооружений и их элементов в течение нормативного срока службы.

Общие сведения о технической эксплуатации

Комплекс технической эксплуатации охватывает обследование и наладку систем, профилактические и аварийные ремонты. Эти мероприятия направлены на повышение долговечности системы.

Долговечность — это продолжительность периода нормального функционирования системы или ее элемента, по истечении которого утрачиваются основные свойства и наступает предельное состояние, т. е. дальнейшая эксплуатация становится невозможной. Показателем долговечности является срок службы — продолжительность эксплуатации системы или ее элемента до наступления момента предельного состояния.

Эксплуатационные качества систем и эффективность их технического обслуживания во многом зависят от ремонтопригодности, работоспособности и надежности. Ремонтопригодность — это приспособленность элементов к техническому обслуживанию и ремонту. Чем меньше ремонтопригодность, тем сложнее обнаружить, предупредить или устранить неисправность, тем больше трудоемкость и продолжительность ремонта.

Работоспособность — это состояние, при котором система и ее элементы способны нормально функционировать в заданных режимах. Работоспособность зависит от исправности элементов, т. е. условия соответствия основных и второстепенных параметров установленным нормам. При этом к основным относят такие параметры, как, например, прочность и водоустойчивость дамб и плотин, водопоглощающую способность фильтров дренажа или пропускную способность водоводов, а к второстепенным — внешний вид, удобство эксплуатации и пр. Неисправность — состояние элемента, при котором в данный момент его основные или второстепенные параметры не соответствуют хотя бы одному из установленных требований.

Надежностью называют свойство сохранения работоспособности в течение всего срока службы системы. Явление, когда частично или полностью теряется работоспособность в результате возникновения неисправности, называют отказом. Различают два вида отказа: внезапный и постепенный. Внезапный — это потеря работоспособности, вызванная случайными факторами. В отличие от внезапного, постепенный отказ — закономерное явление, связанное со старением элементов и, как следствие, накоплением признаков физического износа.

Надежность элемента характеризуют двумя показателями: вероятностью безотказной работы (Н) и вероятностью отказа (А). Первую величину определяют с помощью формулы теории вероятности.

где N — общее количество проверенных элементов, проработавших в течение данного промежутка времени; п — число отказавших элементов.

Вероятность отказа А определяют как разность.

Вероятность безотказной работы системы зависит от количества составляющих ее элементов, совершенства проекта, способов постройки и методов эксплуатации. Таким образом, надежность является функцией целого ряда факторов:

где N — количество элементов в системе; Я_э. п — проектная характеристика элементов; Я_э. _т— то же, технологическая; Я_э. _э— то же, эксплуатационная; Т_э— продолжительность эксплуатации.

Для надежности эксплуатации инженерной системы особое значение приобретает зависимость вероятности безотказной работы элементов от их количества. Величина безотказной работы системы Я, состоящей из последовательно соединенных независимых элементов, период эксплуатации которых составлят Т_0} равна

Рис. 16.1. Зависимость вероятности безотказной работы Н и отказов, А системы от продолжительности ее эксплуатации Т.

где Ни Н_2у …, Я" — вероятность безотказной работы первого, второго, п-го элементов за период эксплуатации, равный Т₀.

Безотказная работа Я и отказ А зависят от продолжительности эксплуатации системы или ее элемента. Такая зависимость отражена на графике рис. 16.1. Характерно, что с приближением Т_э к значению срока службы возрастает вероятность отказа, а величина безотказной работы стремится к нулю. Эта закономерность является следствием физического износа.

Под физическим износом, называемым иногда материальным или техническим, подразумевают частичную или полную потерю системой или ее частью эксплуатационных свойств. Такая потеря возникает в результате накопления неисправностей, ухудшения или потери работоспособности.

Физический износ выражают в процентах и рублях. Процент износа определяют двояко. Для приближенных оценок используют сопоставление фактической продолжительности эксплуатации с нормативным сроком службы. Тогда физический износ, %, равен.

где Т_э — нормативный срок службы системы или элемента.

При необходимости точного определения физического износа обследуют фактическое состояние системы и ее частей. Степень их износа Ф, устанавливают технической экспертизой и на основании этой экспертизы рассчитывают процент износа всей системы:

где ДСв" — процент стоимости элемента в общей восстановительной стоимости системы; Ф< — физический износ элемента, %.

Система стареет не только физически. С течением времени она обесценивается морально. Такое старение является следствием научно-технического развития общества. С увеличением технических возможностей уменьшаются затраты на воспроизводство системы. Такой износ называют моральным первого рода.

Моральный износ второго рода отражает несоответствие конструктивных решений и инженерного оборудования системы современным требованиям эксплуатации. Два рода морального износа обычно сопутствуют друг другу.

Для преодоления физического и морального износов инженерные системы периодически ремонтируют. Различают два вида ремонтов: текущий и капитальный.

Текущий ремонт неразрывно связан с повседневной эксплуатацией системы. В его основе лежат: систематическое обследование и регулировка элементов системы и оборудования, планируемое устранение возникающих в процессе эксплуатации мелких неисправностей, а также срочная ликвидация случайных отказов, вызвавших аварийные ситуации. Устранение мелких неисправностей, планируемое по времени и объему, называют планово-предупредительным текущим ремонтом, а выполнение непредвиденных работ — аварийным, неплановым.

Капитальный ремонт также носит планово-предупредительный характер, так как его целью является предупреждение неисправностей, поддержание системы в хорошем эксплуатационном состоянии, поэтому этот вид ремонта выполняют не только для восстановления физического износа элементов, частично или полностью утративших работоспособность, а также для замены ненадежных элементов с большей вероятностью отказа.

Межремонтным циклом называют продолжительность эксплуатации элемента между капитальными ремонтами, а ремонт с восстановлением эксплуатационных свойств всех ненадежных элементов, продолжительность службы которых равна межремонтному циклу, именуют комплексным капитальным ремонтом. Во время такого ремонта максимально устраняют не только физический, но и моральный износ второго рода — систему модернизируют.

Выборочным капитальным ремонтом называют восстановление физического износа отдельных элементов, потерявших работоспособность. Во время ремонта заменяют и ненадежные элементы, поэтому он носит характер охранного, обеспечивающего безопасность функционирования системы.

Для эксплуатации систем инженерной подготовки организуют при городских советах и дирекциях крупных предприятий специальные учреждения. Их называют службами эксплуатации. Задача этих служб заключается в обеспечении сохранности, работоспособности и надежности сооружений и оборудования, контроле за технологией работы систем, выполнением технико-экономических показателей работы и техническом руководстве деятельностью учреждения.

В зависимости от сложности инженерной системы службы эксплуатации имеют соответствующие подразделения, выполняющие определенные функции. Большие и сложные системы эксплуатационных служб объединяют отделы главного механика и главного энергетика, производственно-технический, планово-экономический и кадров, диспетчерскую группу, лабораторию и производственные подразделения: цехи, мастерские, ремонтно-строительные, контрольно-измерительные и аварийные группы.