Прогнозирование и диагностика технического состояния объектов коммунальной инфраструктуры

Жилищно-коммунальное хозяйство — одна из самых крупных отраслей экономики России. На долю ЖКХ приходится около четверти основных фондов страны, коммунальная энергетика потребляет более 20% электроэнергии и около 45% тепловой энергии. К числу наиболее важных составляющих ЖКХ следует отнести содержание и эксплуатацию жилищного фонда, водоснабжение и водоотведение, теплои электроснабжение, санитарную очистку городов, благоустройство и содержание территорий населенных мест.

Реформирование и обновление ЖКХ немыслимы без технологической модернизации коммунальных трубопроводных сетей. Статистические сведения подтверждают критическую степень изношенности водопроводных и канализационных труб во многих городах и поселках страны. Частые аварии отрицательно сказываются на жизнеобеспечении населенных пунктов.

В отсутствие действенных мер по замене труб состояние изношенных трубопроводов постоянно ухудшается. Следствием износа объектов коммунальной инфраструктуры является низкое качество предоставления коммунальных услуг, не соответствующее запросам потребителей. По мнению специалистов, в настоящее время износ коммунальной инфраструктуры превышает 60%, примерно четверть основных фондов полностью исчерпала свой эксплуатационный ресурс. Физический износ водопровода составляет 65,3%, канализации — 62,5%, тепловых сетей — 62,8%. За последние десять лет количество аварий выросло более чем в шесть раз, большая их часть обусловлена крайней изношенностью сетей. Данные Федеральной службы государственной статистики (ФСГС России) разнятся с приведенными цифрами, но также демонстрируют высокую степень износа [1].

Вследствие износа объектов коммунальной инфраструктуры суммарные потери в тепловых сетях достигают 30процентов произведенной тепловой энергии. Ветхое состояние тепловых и электрических сетей становится причиной отключения теплоснабжения домов в зимний период.

Утечки и неучтенный расход воды при транспортировке в системах водоснабжения в ряде городов достигают 60 процентов поданной в сеть воды. Одним из следствий такого положения стал дефицит в обеспечении населения Российской Федерации питьевой водой нормативного качества [2]. Более 50 процентов водопроводов, имеют комплексы очистных сооружений с высокой степенью износа (95%) строительных конструкций, механического и электрического оборудования и не обеспечивают полное обеззараживание и очистку воды в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству питьевой воды.

Загрязнение окружающей среды связано с дефицитом мощностей по очистке канализационных стоков. Из эксплуатирующихся канализационных очистных сооружений 60процентов перегружены, около 40 процентов эксплуатируются 25−30 и более лет и требуют срочной реконструкции.

В настоящее время планово-предупредительный ремонт сетей и оборудования систем водоснабжения, коммунальной энергетики практически полностью уступил место аварийно-восстановительным работам, затраты на проведение которых в три раза превышают стоимость строительства новых трубопроводов.

Таким образом, первостепенной задачей является оперативная оценка состояния отдельных объектов, возможность быстрого принятия решений на основе проведенной инспекции, что позволяет не только в кратчайшие сроки ликвидировать аварию, но и предупредить ее, причем точно в месте возможной неисправности. А это в свою очередь дает возможность избежать дорогостоящей во всех отношениях (и временном, и денежном) ликвидации последствий аварии или масштабных работ по реконструкции сооружений.

Любое оборудование, система, материал имеет определенный жизненный цикл: закупка или изготовление, монтаж, эксплуатация, амортизация, техническое обслуживание и ремонты, модернизация, списание и демонтаж.

С течением времени объекты коммунальной инфраструктуры приносят эффекты в виде выполненной работы в заданном объеме, и требует затрат на поддержание работоспособного состояния. Во времени эти функции затрат и прибыли соответственно монотонно убывают и возрастают, в зависимости от внешних факторов, системы технического обслуживания и ремонта, износа объектов. Существует оптимальный срок замены объектов с точки зрения текущего соотношения затраты / выгоды и с точки зрения стоимости владения объектом на всем жизненном цикле.

коммунальный трубопроводный водоснабжение изношенность.

Рис. 1. Типовые графики зависимости остаточной стоимости основного средства от времени

Периодически стоимость увеличивается на сумму выполненного ремонта. С течением времени затраты на ремонты увеличиваются, так как исчерпывается ресурс объекта.

Рис. 2. Типовая зависимость эффективности работы (производительности, коэффициента технического использования) и затрат на ремонт от времени

С течением времени увеличивается доля времени в ремонте, количество отказов, снижается надежность объекта.

Задача управления эксплуатацией объекта сводится к периодическому определению оптимального режима использования, вида и сроков ремонта, возможной замены оборудования на новое с целью обеспечения высокого уровня качества функционирования и надежности.

Резервом повышения надежности является переход от планово-предупредительного обслуживания и ремонта к обслуживанию и ремонту по действительному техническому состоянию. Использование этой стратегии обслуживания требует широкого применения средств и методов автоматизированного контроля и технического диагностирования.

С помощью средств технического диагностирования проводят непрерывный или периодический контроль параметров состояния. Прогнозирование выполняют при непрерывном контроле для определения времени, в течение которого сохранится работоспособное состояние, а при периодическом контроле — для определения момента времени следующего контроля.

Результаты диагностирования и контроля — основа для принятия решений о необходимости технического обслуживания, времени его проведения и объеме, а также о времени проведения очередного контроля технического состояния.

Рис. 3 Схема взаимодействия

Реализация технического обслуживания связана с затратами на диагностирование и прогнозирование, поэтому применять такой вид технического обслуживания целесообразно, когда экономические затраты не являются определяющими или когда этот метод экономически более выгоден. Одним из условий применения метода является также преобладание постепенных и предупреждаемых отказов над внезапными и не предупреждаемыми отказами. [3].

Прогнозирование технического состояния является наиболее эффективным методом повышения эксплуатационной надежности трубопровода путем своевременного проведения мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту. Прогнозирование позволяет предупреждать как постепенные отказы, так и внезапные. Обычно в практических применениях прогнозирования технического состояния некоторого объекта выполняют одновременно два прогноза. На короткий интервал времени в оперативных целях планирования использования по назначению, до нескольких дней. А также на интервал от недели до нескольких месяцев с целью планирования технического обслуживания и ремонта.

Многолетний опыт практического применения различных методов диагностики трубопроводов показал, что в настоящее время нет оснований полагаться только на какой-то один метод. Для получения пригодной для практического применения информации о состоянии материала в любой точке трубопровода следует, в зависимости от вида прокладки трубопроводов, применять тот или иной метод диагностики. Наиболее целесообразно проводить диагностику двумя или тремя методами, дополнять их визуально-измерительным контролем для увеличения достоверности полученных результатов. [4] Для сбора статистических данных и оценки достоверности методов диагностики необходимо выборочно проводить обследования и на тех участках трубопроводов, где в ближайшее время предстоит реконструкция. Необходимо искать новые методы диагностики, изучать и систематизировать результаты обследований с целью прогнозирования технического состояния трубопроводных сетей.

• 1. Журнал «ЖКХ: журнал руководителя и главного бухгалтера», № 01, 2011Автор: Н. А. Петов, эксперт, маркетинговая компания ООО «Исследовательская группа „Инфомайн“»
• 2. Постановление Правительства РФ от 31 декабря 2005 г. N 865 Федеральная целевая программа «Жилище» на 2002;2010 годы
• 3. Шеина С. Г., П. В. Федяева, Чулкова Е. В. Исследование эффективности выполнения энергосберегающих мероприятий в жилых зданиях различной этажности// Жилищное строительство.2012. № 6. С.70−72.
• 4. Шеина С. Г., Чулкова Е. В., Миненко Е. Н. Анализ эффективности проведения комплексной санации зданий на объектах жилищного фонда// «Строительство-2011»: материалы Международной научно-практической конференции. 2011.С.82−84.