Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анализ вопросов эксплуатации туннелей магистральных каналов мелиоративного назначения. Научный обзор
.pdf
Здесь большое место занимают вопросы технической эксплуатации и
ремонтов отдельных конструктивных элементов и туннеля в целом. Главная проблема заключается в организации системы сбор данных об отказах,
о трудоемкости и стоимости проведения ремонтных работ, которые на научной основе позволяют разрабатывать и вводить совершенные системы
планово-предупредительных работ для туннелей мелиоративных систем.
Таким образом, проблема эксплуатационной надежности охватывает
широкий круг вопросов и направлена на обеспечение и поддержку надежности в работе туннеля, охватывает широкий круг вопросов направленных
на обеспечение и поддержание высокой надежности, как отдельных конструктивных элементов, так и туннеля в целом. Эта проблема является далеко не новой и постоянно сопутствовала научно-техническому прогрессу.
В настоящее время принципиально новым моментом развития проблемы надежности является количественный подход к ее решению в отличие от качественной оценки, осуществляемой ранее.
Особую роль в эксплуатации играет практика – это своевременное
проведение технических осмотров с использованием современных приборов и устройств; техническое обслуживание конструкций, оборудования и
их наладка; текущий и капитальный ремонты.
Современная теория надежности разработана в трудах математиков и
инженеров разных стран. Большой вклад в развитие теории надежности
работы ГТС внесли отечественные ученые Ц. Е. Мирцхулава, В. Н. Щедрин, Ю. М. Косиченко, А. В. Колганов и др. [9, 11, 14].
Используя теоретические основы и практический опыт технической
эксплуатации, при составлении свода правил будут определены количественные и качественные показатели надежности работы гидротехнических
туннелей для использования их в практике эксплуатации.
Проведенными в ФГБНУ «РосНИИПМ» исследованиями установлены основные причины, вызывающие повреждения туннелей мелиоративного назначения (рисунок 20).
81
82
Рисунок 20 – Причины, вызывающие повреждения гидротехнических туннелей мелиоративных систем
5 Теоретические основы и практика эксплуатации
гидротехнических туннелей мелиоративных систем
Теоретические основы технической эксплуатации составляют:
- теория долговечности и надежности, износа, коррозии и защиты
конструкций и материалов;
- методика исследования и учета воздействия на конструкции внеш-
них и внутренних факторов;
- диагностика повреждений и методика оценки эксплуатационной
пригодности сооружений туннеля;
- разработка эффективных методов и конструкций ремонта и восста-
новления сооружений туннеля;
- разработка и внедрение машин и приборов для эксплуатации и вос-
становления гидротехнических туннелей мелиоративного назначения.
Практика технической эксплуатации включает:
- уход за конструкциями, оборудованием, его наладку, обеспечение
требований технологии;
- установка специальных приборов, приспособлений и оборудования
для проведения мониторинга;
- организацию мониторинга, технических осмотров сооружений туннеля, контроль эксплуатационной пригодности нормативных параметров
эксплуатационных качеств, диагностики повреждений;
- профилактические текущие и капитальные ремонты сооружений
туннеля.
Структурную схему работ по исследованию и повышению надежности туннеля и сооружений, входящих в его состав, можно представить
в следующем виде (рисунок 21).
Разработка руководящего технического материала (РТМ) производится для достижения оптимального уровня надежности.
Теоретические основы и практика эксплуатации (ТО и ПЭ) представлены на рисунке 22.
83
Рисунок 21 – Структурная схема по повышению надежности работы
туннелей мелиоративного назначения
Специалисты, владеющие научно-практическими основами ТО и ПЭ туннелей и
навыками их реализации
Своды Правил и
другие нормы
проектирования,
производства и
приемки ремонтно-
строительных работ
и объектов
Эксплуатационно-
техническая
документация объекта,
его нормативные и
фактические ПЭК
Положение о
проведении систем
ТО и ПЭ и ППР
сооружений
Указания авторов
проекта сооружения
в разделе
«Техническая
эксплуатация» по
вопросам его ТО и
ПЭ
Материальные
средства для
диагностики
технического
состояния туннеля и
производства ТО и ПЭ
Инструкции
руководства по
осмотрам-
диагностике и
выявлению
повреждений
конструкций,
систем
Обобщенные эксплуатационные
объектов
отдельных конструкций, системы
характеристики надежности туннеля и
Рисунок 22 – Составные части теории и практики эксплуатации
гидротехнических туннелей мелиоративных систем
Служба эксплуатации должна хорошо знать устройства сооружений,
функциональные назначения, параметры эксплуатационных качеств
(ПЭК), условия работы конструкции, технические нормативы на материалы и конструкции, требуемые для ремонта.
По внешним признакам и с помощью диагностических приборов
служба эксплуатации должна уметь оценить техническое состояние туннеля, выявить наиболее уязвимые места, с которых может начаться разрушение его конструкции, выбрать самые эффективные способы и средства его
84
предупреждения и устранения, не прекращая при этом по возможности работу туннеля.
При помощи теоретических основ эксплуатации обосновывается необходимость и сроки проведения эксплуатационных работ.
Принятие практических решений при эксплуатации должно базироваться на следующих данных:
- значения числовых значений ПЭК, которые требуется поддержи-
вать на заданном уровне;
- установление закономерностей воздействия внешних и внутренних
факторов;
- выявление характерных дефектов и повреждений и назначение спо-
собов их устранения;
- выбор способа контроля ПЭК и методов обнаружения дефектов,
повреждений, неисправностей;
- определение способа и порядка наиболее рационального восста-
новления ПЭК сооружений;
- назначение периодических ремонтов и объемов работ, расчет необ-
ходимых материалов и денежных средств;
- рациональном решении вопросов штатной структуры, численности
и квалификации эксплуатационного персонала.
Таким образом, поддержание в сооружениях в течение нормативного
срока службы проектных параметров эксплуатационных качеств составляет научно-практическую основу технической эксплуатации гидротехнического туннеля мелиоративного назначения. Показатели, характеризующие
надежность, показаны на рисунке 23.
85
86
Рисунок 23 – Показатели надежности эксплуатации гидротехнических туннелей мелиоративных систем
t
6 Анализ качественных и разработка количественных
показателей надежности работы гидротехнических туннелей
мелиоративных систем (параметров эксплуатации качеств)
Основным определяющим признаком при эксплуатации гидротехнических туннелей мелиоративных систем является время. Именно время
служит основным критерием для разработки требований к возможности
использования туннелей по назначению с требованиями функциональности. Невыполнение туннелем заданных функций в установленное время
является причиной отключения оросительных систем, что обусловливает
значительные убытки, которое несет государство или отдельное физическое лицо из-за ненадежности работы туннелей.
Обычно надежность работы туннелей является главным параметром
при их эксплуатации. Надежность объекта рассматривается как комплексное свойство, определяемое показателями: безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью, сохраняемостью.
От правильного выбора номенклатуры основных показателей при
оценке эксплуатационной надежности туннеля во многом зависит уровень
затрат на эксплуатацию и ремонт.
Надежность объектов рассматривается как комплексное свойство,
которое определяется следующими показателями:
- безотказностью:
97,0е
Р , (35)
λ t
где λ – интенсивность отказов,
– время эксплуатации;
- коэффициентом готовности:
Т
95,0=К
где
Т – время исправной работы,
и
Т – время ремонта;
р
г
и
ТТ
ри
, (36)
- ремонтопригодностью:
87
t
С
где
С – стоимость ремонта,
р
С – стоимость конструкции;
к
р
=К
р
С
к
- коэффициентом экономической эксплуатации:
где
С – стоимость техобслуживания;
т.р.
С – стоимость ремонта;
р
=К
э
- долговечностью (для I и II классов – 100 лет, а III и IV классов –
50 лет);
0,5-0,8, (37)
С
т.р.
, (38)
СС
рт.р.
- сохранностью.
В таблице 13 и на рисунке 24 на основании изучения нормативных и
опытных показателей надежности туннелей приведены показатели, характеризующие гидравлические характеристики туннелей [14].
Таблица 13 – Нормативные показатели надежности ГТС
мелиоративного назначения и каналов
Нормативный
показатель
Вероятность безотказной работы
Коэффициент готовности объекта
Коэффициент экономичности эксплуатации
Коэффициент ремонтопригодности
объекта
Условия надежности
t
Р ,
97,0e
где λ – интенсивность отказов;
– время эксплуатации
Т
г
где
Н
ТТ
Н
Т – время исправной ра-
Н
95,0К
Р
,
боты;
Т – время ремонта
Р
С
Э
где
т.о.
СС
С – стоимость техоб-
т.о.
85,0К
Рт.о.
,
служивания;
С – стоимость ремонта
Р
/К СС 0,5-0,8
КРР
где
С – стоимость ремонта;
Р
С – стоимость конструкции
К
Условия гидравлической
эффективности
По поддержанию гидравлического режима работы:
0)(
zzZ
p
По пропускной способности:
0)(
QQQ
p
По соблюдению гидравлического безнапорного режима
работы туннеля:
0)(
hhh
б
cc
По вероятности безотказной
работы:
0)(
PPP
тp
88
Предлагаются следующие дополнительные показатели надежности
туннеля (параметров эксплуатационных качеств), разработанные в ФГБНУ
«РосНИИПМ», характеризующие эксплуатационную эффективность их
работы:
- поддержание заданного гидравлического режима (безнапорный,
напорный)
- заданной пропускной способности
- соблюдение спокойного режима сопряжения в нижнем бьефе
на выходном портале
- вероятность безотказной работы
Изучая опыт эксплуатации туннелей, кроме ГТС и их нормативных
количественных показателей надежности, дополнительно приведены гидравлические и прочностные характеристики туннелей, выполнение которых обеспечивает их безотказную и надежную работу (таблица 13).
zzz
≤ 0; (39)
p
QQQ 0; (40)
p
hhh
"" < 0; (41)
бc
PPP
> 0. (42)
ТР
Гидравлические характеристики работы туннелей мелиоративного
назначения приняты из научно-технической литературы и по разработкам
РосНИИПМ.
Для надежной эксплуатации туннелей на всех этапах их создания в
соответствии с техническими и эксплуатационными требованиями должны
быть заложены ПЭК (рисунок 24).
Учет на стадии проектирования туннелей эксплуатационных требований (параметров эксплуатационных качеств) позволяет обеспечить длительную сохранность конструктивных основных элементов туннелей и механического оборудования в исправном состоянии, снизить стоимость трудоемких ремонтных работ.
89
t
Р
К
Т.О.
97,0e
/К СС
КРР
0)(
zzZ
p
0)(
К
Д
К
Л
hhh
QQQ
p
0)(
б
cc
0)(
PPP
тp
Рисунок 24 – Показатели эксплуатационной надежности
гидротехнических туннелей мелиоративных систем
Нормативные количественные и качественные показатели параметров характеризуют требования к надежности работы туннелей. При разработке свода правил на основании теоретической проработки и опыта проектирования, строительства и эксплуатации будут определены их количественные значения. Для надежного и безопасного использования туннелей
нами предлагается планово-предупредительная система эксплуатации туннелей.
Предложенная система представляет собой совокупность организационных и технических мероприятий по надзору, уходу и всем видам ремонта, проводимых периодически по заранее составленному плану с целью
предупреждения преждевременного износа, предотвращения аварий,
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]