Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Ивановский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра гидравлики, водоснабжения и водоотведения

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение»

Иваново 2010

УДК 628.1

Прогнозирование технического состояния систем водоснабжения и водоотведения: Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение» / Иван. Гос. архит.-строит. ун-т; Сост.: М.Ю. Ометова, Б.В. Жуков. – Иваново, 2010 – 32 с.

Методические указания содержат краткий теоретический материал, необходимый для выполнения контрольной работы, варианты контрольных заданий, справочный материал.

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы по дисциплине «Обследование, диагностика, реконструкция систем водоснабжения и водоотведения» для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение».

Рецензент – доктор технических наук, профессор кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения ИГАСУ Н.Н. Елин.

Составители

Ометова Мария Юрьевна

Жуков Борис Вячеславович

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 270112.65 – «Водоснабжение и водоотведение»

Печатается в авторской редакции

Содержание

1	Прогнозирование изменения технического состояния объектов диагностирования………………………………..	4
1.1.	Задачи прогнозирования ……………………………….	5
1.2.	Основные термины и понятия теории надёжности………..	6
2	Задания на контрольную работу…………………………...	8
2.1.	Определение количественных характеристик надежности по статистическим данным об отказах изделия ……..	8
2.2	Аналитическое определение количественных характеристик надежности…………………………………………….	13
2.3.	Последовательное соединение элементов в систему…….	18
2.4.	Расчет надежности резервированной системы с параллельным включением элементов……………………	22
2.5.	Комплексные показатели надежности……………………	26
	Приложение………………………………………………	31
	Библиографический список……………………………….	32

1. Прогнозирование изменения технического состояния объектов диагностирования

Во многих отраслях научной и производственной деятельности для принципиального понимания степени «полезности» функционирования сложных систем используется теория надежности. Основной задачей при эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения (ВиВ) является обеспечение надежности и бесперебойной работы сооружений с заданным технологическим режимом их работы. Для обеспечения надежной и бесперебойной работы систем водоснабжения, водоотведения необходима чёткая координация служб эксплуатации, средств и методов диагностирования.

В качестве объекта диагностирования могут выступать, как отдельные элементы, так и сложные механические системы. В этом случае необходимо диагностировать как систему в целом, так и по составляющим её элементам. Систему условно разбивают на группы элементов с таким расчётом, чтобы количество отказов внутри группы было минимальным.

Например, для системы водоснабжения такими группами являются:

• водоприёмные сооружения подземных вод;

• водоприёмные сооружения на поверхностных источниках;

• трубопроводы;

• запорно-регулирующая арматура;

• насосное оборудование;

• электрооборудование, автоматика;

• водонапорные башни и резервуары;

• очистные сооружения;

• здания и вспомогательные сооружения.

Для принятия окончательного решения о замене (или ремонте) желательно знать действительное состояние объекта, что можно обеспечить только путём его контроля. В настоящее время достоверность оценки по результатам контроля очень и очень низка. Для прогнозирования вероятности отказов и остаточного времени работы оборудования не хватает накопленных статистических наблюдений за объектами систем ВиВ. Поэтому, в настоящее время необходимо продолжить наблюдения за эксплуатацией систем и объектов ВиВ, накапливать статистические данные об отказах и времени восстановления составляющих их элементов, а также необходимы данные о причинах отказов. Это позволит в дальнейшем разобраться в механизме формирования их надежной работы, выявить основные факторы, влияющие на устойчивость и стабильность их функционирования, сформулировать и вычислить показатели надежности и пути их повышения.

Таким образом, решение задач технической диагностики тесно связано с прогнозированием надёжной работы на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Решение этой задачи обычно основывается на моделях отказов.

1.1. Задачи прогнозирования

Термин прогноз происходит от греческого слова prognosis, что означает предвидение, предсказание о развитии чего-либо, основанное на определённых данных. Точность прогноза зависит от того, какой закон используется и насколько правильно и точно он осознан.

Прогнозирование – составление прогноза развития, становления, распространения чего-либо, например, науки, надёжности на основании тщательно отобранных данных. Прогнозирование возможно, если в случайном процессе, характеризующем изменение параметра, можно выделить тренд (trend – тенденция), т.е. сделать предположение о существовании закономерностей, определяющих износ и старение.

При решении задач прогнозирования находят применение два понятия:

Интерполяция (лат. interpolation – изменение), означает определение промежуточных значений функции по известным её значениям.

Экстраполяция (лат. extra + polire – сверх + гладкий), характеризует определение значений функции за пределами интервала, где известны её значения.

В диагностике прогнозируют изменение технического состояния объекта диагностирования (ОД) на основе данных об изменениях, происходящих в объекте с течением времени под влиянием внешних воздействий и внутренних физико-химических превращений.

Прогнозирование вполне осуществимо при наличии постепенных отказов. К постепенным отказам можно отнести снижение давления в напорных трубопроводах, загрязнение фильтров, увеличе6ние потребления энергии двигателями и др. Прогнозировать постепенные отказы – значит определять через какой промежуток времени контролируемый параметр выйдет за допустимые пределы. Прогнозировать внезапные отказа сложнее, но при наличии статистического материала о закономерностях их возникновения можно ориентировочно определить время наступления отказа и принять меры для его устранения.

Различают три вида математического прогнозирования:

1. аналитическое, основанное на степенных рядах и уравнениях регрессии;

2. вероятностное, основанное на теории вероятности;

3. статистическая классификация, основанная на теории распознавания образов.

Так как в настоящее время объекты и системы ВиВ не имеют накопленных в достаточном количестве данных об отказах и времени их восстановления. В условиях ограниченной информации рекомендуется использовать статистический метод прогнозирования надёжности, который наиболее полно описывает эксплуатационное состояние [2].

Решение задачи прогнозирования для конкретного объекта позволит:

• выявить элементы объекта, работоспособность которых изменится в ближайший интервал времени;

• определить сроки проведения профилактических и ремонтных работ;

• обоснованно решать вопросы замены запасных частей на весь период использования объекта.

Прогнозировать состояние систем ВиВ можно не только по статистическим данным, но и по КИП (контрольно-измерительным приборам) и на основании показаний приборов делать выводы о техническом состоянии объекта.