Надежность системы водоснабжения

Под надежностью функционирования системы водоснабжения следует понимать свойство объекта сохранять заданные эксплуатационные характеристики. Условие надежности при проектировании является основным условием сопоставимости вариантов.

Рисунок 28 – Схемы, иллюстрирующие надежность работы системы

водоснабжения

а – нерезервированная неразветвленная; б – нерезервированная

разветвленная; в – резервированная

Основным способом обеспечения требуемой надежности системы водоснабжения является ее резервирование путем введения избыточных элементов (метод структурного резервирования).

Вероятность безотказной работы нерезервированной системы (рисунок 28, а и б) может быть представлена так

, (76)

где - безотказность работы- го элемента системы;

n – общее количество элементов.

В соответствии с формулой (76) вероятность отказа

, (77)

т. е. надежность работы схемы снижается с увеличением числа элементов.

Резервированные системы (рисунок 28, в) представляет собой комплекс элементов, из которых n обеспечивают заданную производительность. При этом чем выше кратность резервирования , тем выше надежность системы.

Обозначив полный расчетный расход воды через , а подачу, при которой наступает отказ тракта, через() и, полагая,,равными,и, соответственно будем иметь, а также.

Если одновременно работают все тракты, то ; если же отказал тракт 2, тои, когда отказ произошел по вине тракта 3,.

В этом случае вероятность безотказной работы системы

. (78)

Из (78) видно, что с ростом числа источников надежность функционирования системы производственного водоснабжения увеличивается (согласно данным рисунка 28, в).

Для увеличения надежности функционирования системы применяют также временное резервирование, предусматривающее использование резервных и аккумулирующих емкостей для хранения запасов воды в отличие от структурного, когда к объекту водоснабжения (одиночному водоразбору) подача осуществляется по нескольким самостоятельным водоводам (система кольцевого водопровода).

Учитывая сказанное, по условию надежности следует различать тупиковые разветвленные (рисунок 29, а) и кольцевые (рисунок 29, б) водопроводы.

а – разветвленная; б – кольцевая

Рисунок 29 – Схемы водоснабжения

Расчет сетей заводского водоснабжения

Различают поверочный и конструкторский расчеты сетей. При конструкторском расчете на каждом участке определяется наивыгоднейший диаметр труб и потери напора в них, а при поверочном по имеющимся значениям диаметров находят расходы на каждом участке разветвленной или кольцевой сети. В этом случае исходными данными служат: диаметры и длины всех расчетных участков (их гидравлические сопротивления); фиксированные условные отборы воды; напорно-расходные характеристики всех водопитателей и нефиксированных отборов; геодезические отметки узлов сети.

Для нахождения расхода воды на участке() может быть использован первый закон Кирхгофа, выражающий баланс расхода в узлах,

, (79)

где ,- номера узлов;

- величина отборов в - м узле.

Уравнение (79) может быть записано для каждой узловой точки разветвленной сети. Подставив значения , заданные по условию для каждого узла, и решив систему

(80)

определим численные значения расходов , на каждом участке разветвленной сети, что в свою очередь позволяет рассчитать диаметры труб на участке.

Что же касается кольцевых сетей, то значения расходов воды на отдельных участках должны удовлетворять не только условию (79), но и по второму закону Кирхгофа, по которому алгебраическая сумма потерь напора на каждом из колец сети равна нулю, т. е.

, (81)

где j – порядковый номер кольца;

n – общее число колец в сети.

Число таких уравнений равно числу n элементарных колец.