Оценка эксплуатационных качеств систем водоснабжения. Инструмент для успешного проведения реформы ЖКХ
Успешное реформирование ЖКХ возможно только при условии, что степень достижения главной цели реформы – улучшения качества предоставляемых услуг – будет иметь конкретную количественную оценку. Например, при заключении договоров между потребителями (жителями) и управляющей компанией, эксплуатирующей внутренний водопровод, должны быть определены количественные показатели (шкала), по которым можно определить уровень качества водоснабжения, степень выполнения принятых обязательств и обоснованность затрат на обеспечение предоставляемого качества водоснабжения.
Несмотря на внешнюю простоту такого подхода, его практическая реализация весьма затруднительна. В первую очередь это вызвано тем, что в сложившейся системе эксплуатации систем водоснабжения управляющие эксплуатационные организации, взаимодействующие с потребителем воды (населением, арендаторами и т. д.), не являются производителями питьевой воды, качество которой количественно определяется нормативами (СанПиН, ГОСТ, СНиП) и может быть измерено и проверено тем или иным способом. Эти службы не создают водопроводные сети и оборудование, не занимаются водозабором и подготовкой воды. Их функции сводятся к обеспечению бесперебойного функционирования уже созданных систем, минимизации непроизводительных (бесполезных) потерь воды, рациональному использованию энергетических ресурсов и возможному сокращению экологического риска, вызываемого авариями в системах.
Поэтому целесообразно систему водоснабжения разделить на две части: головные сооружения (ГС), добывающие и перерабатывающие природную воду с помощью сложных физических, химических и био-технологий в жизненно важный продукт питания – питьевую воду (производящие товар), и систему подачи и распределения воды (СПРВ), оказывающую услуги по доставке товара (питьевой воды).
Эксплуатация СПРВ разделяется на эксплуатацию наружных систем подачи и распределения воды (ЭНСПРВ), обеспечивающую оптовые поставки воды, и эксплуатацию внутридомовых систем (ЭВСПРВ), которая поддерживает внутренние водопроводы в работоспособном состоянии и продает питьевую воду в розницу многочисленным потребителям и в первую очередь основной производящей силе общества – населению.
Количественные критерии качества работы ЭВСПРВ, собранные в отдельном документе для оценки потребителем и контролирующими организациями эффективности их работы отсутствуют.
Можно попытаться разработать эти критерии, обобщив и систематировав имеющиеся нормативные данные по отдельным звеньям и элементам системы водоснабжения, но даже беглый обзор разнообразных, зачастую неподдающихся реальной проверке (например, количество циклов работы запорной арматуры) требований СНиПов, СанПИНов, ГОСТов и других нормативных документов, позволяет утверждать, что практическое использование этих документов будет крайне затруднительным. Кроме того, каждая система водоснабжения по-своему уникальна, работает в свойственных только ей внешних условиях и гидравлических режимах, поэтому использование усредненных нормативных требований к эксплуатации конкретной системы, не позволят найти взаимопонимание между потребителями и управляющими эксплуатационными организациями.
Поэтому критерии качества работы ЭВСПРВ должны базироваться на теоретических исследованиях режимов их работы, эксплуатации, влияния на природные водные источники и экологию, которые свяжут разрозненные показатели современных нормативов в единую систему.
Во многих отраслях научной и производственной деятельности для принципиального понимания степени «полезности» функционирования сложных систем всеми заинтересованными сторонами успешно используется теория надежности. По определению, надежность – это свойство объекта выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени с сохранением заданных эксплуатационных показателей. Для эксплуатации систем водоснабжения это можно сформулировать как свойство:
– обеспечивать потребителей водой в необходимом объеме и с требуемым качеством при заданных потерях воды, энерго- и трудозатратах на ее подачу;
– воздействовать в допустимых пределах на компоненты окружающей среды (например, при перекладке участков наружных сетей) в течение срока действия договора между потребителями и управляющей организацией. При этом, естественно, срок действия договора должен быть соизмерим со средним сроком службы систем.
Временная диаграмма процесса функционирования системы водоснабжения
Во времени функционирование системы состоит из интервалов исправной работы и сбоев, определяемых нарушением водоснабжения или эксплуатационных требований к системе (рис. 1). Поэтому проще оценивать количественно эксплуатационную надежность систем водоснабжения через коэффициент готовности, определяющий долю времени «нормального» функционирования системы за контрольный срок действия договора:
где Тр – время нормального функционирования системы;
Тв – продолжительность нарушений в системе.
Использование коэффициента готовности (равно как и других общеизвестных показателей надежности, например, вероятности безотказной работы, интенсивности отказов и т. п.) для оценки эксплуатационной надежности систем водоснабжения может дать положительный результат только на первой стадии формирования отношений между потребителями и управляющей эксплуатационной организацией (ЭВСПРВ), когда важна лишь сама возможность оценки качества эксплуатации, без учета множества особенностей. Например, нарушение подачи воды может быть полным или незначительным. Это может относиться к одному потребителю или какой-то их группе и т. д. Кроме того, экономическое обоснование эксплуатационных мероприятий на основании коэффициента готовности возможно только в общем виде.
Более дифференцированная оценка качества эксплуатации систем водоснабжения может быть получена с использованием преобразованного коэффициента готовности:
где Т – расчетное время (срок действия договора);
N – общее число потребителей в системе;
ni – число потребителей, у которых отмечено нарушение водоснабжения в течение времени t0,i;
j – общее число нарушений в водоснабжении.
Аргументом в пользу преобразованного коэффициента готовности является тот факт, что схожий показатель используется для оценки надежности энерго-систем в США. Однако и в таком виде коэффициент готовности (и, соответственно, его производная – эксплуатационные расходы) не отвечают на следующие вопросы: насколько успешно и рационально осуществляется эксплуатация системы, какие есть резервы для повышения качества водоснабжения и снижения издержек, связанных с ним. И самое главное – как разработать и оптимизировать стратегию эксплуатации системы, начиная с нынешнего ее состояния.
Ответить на поставленные вопросы может новый подход к эксплуатации системы на основе управления потенциальными отказами и экологическими рисками системы водоснабжения организационными методами (оптимизация ремонтных стратегий, мониторинг систем и т. п.), разработанный в Московском государственном строительном университете.
В общем виде методика управления качеством эксплуатации состоит из следующих этапов.
1. Определяется степень нарушения водоснабжения, экологический риск и энергетические издержки при возникновении отказа в системе по следующим параметрам (рис. 2):
Оценка уровня эксплутационной надежности систем водоснабжения показателями величины, продолжительности и частоты нарушения работоспособности
– величина нарушения (отклонение параметров, возмущающее воздействие и т. п.);
– частота повторения подобных отказов на заданном промежутке времени. Между указанными параметрами устанавливается функциональная взаимосвязь как непосредственная, так и косвенная. Например, увеличение частоты возникновения отказов в системе влечет за собой увеличение производственной нагрузки на эксплуатационные подразделения, выполняющие аварийные ремонты. Это в свою очередь приводит к увеличению времени ожидания начала восстановительных работ и, соответственно, к увеличению продолжительности отказа. Каждому параметру отказа ставятся в функциональное соответствие экологические и экономические показатели, например, потери воды, вызванные утечками. Одновременно рассматриваются альтернативные варианты организационного управления отказами. В частности, увеличение мощности аварийного подразделения приведет к снижению потерь воды, но потребует дополнительных затрат на содержание персонала.
Полученные результаты позволяют дифференцированно оценивать качество эксплуатации системы на основе преобразованного коэффициента готовности, а также рассчитывать материальные издержки, связанные с возникшими отказами.
2. На этом этапе разрабатываются возможные стратегии выполнения эксплуатационных мероприятий, определяются их регулируемые параметры и выполняется вариантный расчет влияния эксплуатационных мероприятий в тех или иных условиях на качество водоснабжения, экологический риск при эксплуатации системы и все общественно значимые материальные затраты, связанные с эксплуатацией системы по рассматриваемой стратегии. Например, хорошо известная система планово-предупредительных ремонтов (ППР) предусматривает ремонты, устраняющие физический износ оборудования системы, выполняемые с определенной периодичностью и непредвиденные ремонты, восстанавливающие работоспособность оборудования и участков системы без изменения их физического износа, в случае аварий.
Графическое представление зависимости частоты отказов от соотношения межремонтного периода и среднего срока службы для строго периодических плановых ремонтов и минимальных аварийных
Для подобной стратегии ремонтов параметр отказов – частота, а также обобщающий экономический показатель – интенсивность эксплуатационных затрат (вся совокупность затрат, связанных с эксплуатацией, в единицу времени) зависит от назначенного межремонтного срока (рис. 3). Подобные зависимости, разработанные для большинства практически используемых стратегий эксплуатации систем водоснабжения позволяют, во-первых, оценить качество эксплуатации и материальные затраты, связанные с его обеспечением, при существующей эксплуатационной стратегии и, во-вторых, наметить пути оптимизации соотношения качества и связанных с ним затрат (рис. 4).
Экономически оптимальный межремонтный период при различных соотношениях затрат, связанных с плановыми и аварийными эксплуатационными ситуациями и относительной стоимостью плановых ремонтов
3. Заключительный этап управления качеством эксплуатации подразумевает пошаговую оптимизацию системы управления.
Оценив параметры отказов, а также величину экологического риска и непроизводительных потерь в сложившихся условиях, можно определить, при каких стратегиях эксплуатации системы водоснабжения будут достигнуты наилучшие показатели. Но для их реализации могут потребоваться принципиальные изменения в структуре эксплуатационных предприятий, финансовой деятельности. В современных условиях большая часть неисправностей оборудования устраняется в аварийном порядке. В то же время, как показали исследования, наилучшие показатели качества эксплуатации и экономической эффективности в большинстве случаев обеспечивают стратегии с различными вариантами плановых ремонтов. Чтобы выполнить переход к ним, потребуются, хотя бы на начальном этапе, дополнительные материальные средства.
Несмотря на значительные материальные издержки современных эксплуатационных действий, изъять часть средств из них на внедрение плановых мероприятий нельзя, поскольку эффект от реализации оптимальных стратегий будет получен не мгновенно, а через определенное время. Уменьшение вложений в аварийные службы на этом этапе однозначно приведет к ухудшению качества эксплуатации и экологической безопасности. Только когда в результате применения оптимальных стратегий эксплуатации будет достигнуто реальное снижение непроизводительных расходов ресурсов, уменьшение загрузки аварийных служб и, соответственно, снижение объемов их финансирования, за счет высвободившихся средств можно интенсифицировать внедрение оптимальных стратегий эксплуатации.
Для обоснования механизма перераспределения средств без ухудшения качества эксплуатации систем водоснабжения на каждом этапе внедрения оптимальных стратегий эксплуатации, а также для инвестирования их на начальном этапе, разработана методика, определяющая экономический эффект от внедрения по завершению каждого этапа, показатели качества эксплуатации в этот момент, а также дальнейшее направление материальных вложений.
Выводы
1. Эксплуатационные качества систем водоснабжения должны базироваться на требованиях потребителя и охраны окружающей среды.
2. Эти требования должны быть изложены в одном документе, который будет использоваться для оценки качества работы эксплуатирующих (управляющих) организаций.
3. Предложена методика управления эксплуатирующей организацией, позволяющая оптимизировать ее работу для достижения заданного качества эксплуатации.
Тема № 1.Оценка технического состояния и эксплуатационных характеристик систем водоснабжения.
Система водоснабжения – это совокупность мероприятий по обеспечению водой различных потребителей — населения, промышленных предприятий; комплекс инженерных сооружений и устройств, осуществляющих водоснабжение (в т. Ч. Получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям).
Различают систему горячего водоснабжения и систему холодного водоснабжения.
Водопроводная сеть – это совокупность водопроводных линий (трубопроводов) для подачи воды к местам потребления; один из основных элементов системы водоснабжения.
Техническая эксплуатация инженерного оборудования зданий и сооружений заключается в обеспечении надежной, безопасной и безаварийной работы всех элементов инженерного оборудования зданий и сооружений и бесперебойном снабжении их теплом, холодной, горячей водой и воздухом.
Для обеспечения эксплуатации инженерного оборудования в эксплуатирующей организации должна быть в наличии техническая документация длительного хранения и документация, заменяемая в связи с истечением срока ее действия.
В состав технической документации длительного хранения
—план участка в масштабе 1:1000 — 1:2000 с жилыми и общественными зданиями и сооружениями, расположенными на нем;
—проектно-сметная документация и исполнительные чертежи на каждое здание;
—акты приемки зданий от строительных организаций;
—акты технического состояния зданий;
—схемы внутридомовых сетей водоснабжения, канализации, мусороудаления, центрального отопления, тепло-, газо-, электроснабжения и др.;
—паспорта котельного хозяйства, котловые книги;
—паспорта лифтового хозяйства;
—паспорта на каждый жилой дом, квартиру, общественное здание и земельный участок;
—исполнительные чертежи контуров заземления (для зданий,
Техническая документация длительного хранения корректируется по мере изменения технического состояния, переоценки основных фондов, проведения капитального ремонта или реконструкции.
В состав документации, заменяемой в связи с истечением срока
ее действия, входят:
—сметы, описи работ на текущий и капитальный ремонт;
—акты технических осмотров;
—журналы заявок жителей;
—протоколы измерения сопротивления электросетей;
Техническое обслуживание инженерного оборудования включает работы по контролю (плановые и внеплановые осмотры) за состоянием инженерного оборудования, поддержанию его исправности, работоспособности, в наладке и регулировании инженерных систем.
Различают следующие виды плановых осмотров инженерного оборудования зданий:
—общие, в процессе которых проводится осмотр инженерного оборудования в целом;
—частичные — осмотры, которые предусматривают осмотр отдельных элементов инженерного оборудования.
Общие осмотры проводятся 2 раза в год: весной и осенью (до начала отопительного сезона).
Рекомендуемая периодичность плановых и частичных осмотров инженерного оборудования приведена в таблицах СНиП.
После ливней, ураганных ветров, обильных снегопадов, наводнений и других явлений стихийного характера, вызывающих повреждения отдельных элементов зданий, а также в случае аварий на внешних коммуникациях или при выявлении деформации конструкций и неисправности инженерного оборудования, нарушающих условия нормальной эксплуатации, должны проводиться внеочередные (внеплановые) осмотры.
Результаты осмотров должны отражаться в специальных документах по учету технического состояния зданий: журналах, паспортах, актах.
Система технического обследования состояния инженерного оборудования включает следующие виды контроля в зависимости от целей обследования и периода эксплуатации:
—инструментальный приемочный контроль технического состояния капитально отремонтированного (реконструированного) инженерного оборудования зданий и сооружений;
—инструментальный контроль технического состояния инженерного оборудования зданий и сооружений в процессе плановых и внеочередных осмотров (профилактический контроль), а также сплошного технического обследования;
—техническое обследование инженерного оборудования зданий и сооружений для проектирования капитального ремонта и реконструкции;
—техническое обследование (экспертиза) инженерного оборудования зданий и сооружений при повреждениях элементов и авариях в процессе эксплуатации.
Инструментальный контроль инженерного оборудования должен осуществляться на подключенных к внешним сетям системах, работающих в эксплуатационном режиме.
Проверка систем отопления в летнее время производится путем заполнения систем и испытания их давлением, а также на прогрев с циркуляцией воды в системе.
После оценки состояния систем ГВС и ХВС результаты предоставляются в следующем виде:
Результаты обследования системы ГВС:
1. Тип системы (однотрубная или двухтрубная, с верхней или нижней разводкой и т. п.)
2. Тип полотенцесушителей
3. Тепломеханическое оборудование системы ГВС, установленное на тепловом вводе (тепловом пункте)
Перед вводом в эксплуатацию после выполнения всех монтажных и ремонтных работ проводятся испытания систем водопровода гидростатическим или манометрическим методом с соблюдением требований ГОСТ 24054-80, ГОСТ 25136-82 и СНиП 3.01.01-85.
Испытания проводятся следующим образом. К контрольно-спускному крану подключаются манометр класса точности не ниже 1,5 и гидропресс или компрессор для создания давления в системе. Внутренняя сеть заполняется водой, открывается вся запорная арматура, ликвидируются все течи и удаляется воздух через самые высокие водоразборные точки. После выполнения этих операций давление поднимается до требуемого значения. Сети холодного и горячего водоснабжения испытывают давлением, превышающим рабочее на 0,5 МПа (5 кгс/см2), но не более 1 МПа (10 кгс/см2) в течение 10 мин; снижение давления при этом допускается не более чем на 0,1 МПа (1 кгс/см2).
Выдержавшими испытания считаются системы, если в течение 10 мин нахождения под пробным давлением при гидростатическом методе не обнаружено падения давления более 0,05 МПа (0,5 кгс/см2) и капель в сварных швах, трубах, резьбовых соединениях, арматуре, а также утечки воды через смывные устройства.
Гидростатические и манометрические испытания систем холодного и горячего водоснабжения проводятся до установки водоразборной арматуры.
По окончании испытаний гидростатическим методом необходимо выпустить воду из систем внутреннего холодного и горячего водоснабжения.
Манометрические испытания системы внутреннего холодного и горячего водоснабжения проводятся в такой последовательности: система заполнятся воздухом пробным избыточным давлением 0,15 МПа (1,5 кгс/см2); при обнаружении дефектов монтажа на слух следует снизить давление до атмосферного и устранить дефекты; затем систему заполнить воздухом давлением 0,1 МПа (1 кгс/см2), выдержать ее под пробным давлением в течение 5 мин.
Система признается выдержавшей испытание, если при нахождении ее под пробным давлением падение давления не превысит 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).
В зимний период испытание проводят только после ввода в действие системы отопления.
В случае, когда затруднено проведение гидростатических испытаний, проводится манометрическое испытание.
При эксплуатации систем холодного и горячего водоснабжения должен обеспечиваться расход холодной и горячей воды исходя из установленных норм СниП. Полностью нормы приведены в прил. 3 СНиП 2.04.01-85*.
Качество воды, подаваемой в системы горячего водоснабжения жилого дома, должно отвечать требованиям ГОСТ и СанПиН. Температура воды, подаваемой к водоразборным точкам (кранам, смесителям), должна быть не менее 60°С в открытых системах горячего водоснабжения и не менее 50°С в закрытых. Температуру воды в системе горячего водоснабжения необходимо поддерживать с помощью автоматического регулятора, установка которого в системе горячего водоснабжения обязательна.
Водонагреватели и трубопроводы должны быть постоянно наполнены водой. Основные задвижки и вентили, предназначенные для отключения и регулирования системы горячего водоснабжения, необходимо 2 раза в месяц открывать и закрывать. Открывание и закрывание указанной арматуры производится медленно.
В процессе эксплуатации необходимо следить за отсутствием течей в стояках, подводках к запорно-регулирующей и водоразборной арматуре, устранять причины, вызывающие их неисправность и утечку воды.
Работа автоматических регуляторов температуры и давления систем горячего водоснабжения проверяется не реже 1 раза в месяц.
В условиях современной экономики возникла необходимость более рационального использования ресурсов.
Поэтому в практике сейчас используют приборы учета ресурсов-расходомеры. Их использование, как показывает опыт позволяет снизить затраты на энергию, энергоностители и воду. Так использование водосчетчиков позволяет снизить потребление холодной и горячей воды в среднем на 30-50%.
Основная функция водосчетчика — определение количества воды, протекшего по трубопроводу за время учета, и предоставление этого количества в цифровой форме.
В настоящее время выпускаются разнообразные счетчики воды. Они различаются по методу измерения, метрологическим характеристикам, структурно-функциональным особенностям, условиям монтажа и эксплуатации, цене и другим параметрам.
В процессе эксплуатации систем водоснабжения возникают различные ситуации неудовлетворяющие требованиям потребителей воды, поэтому на практике применяются различные установки.
1. Насосные установки.
Насосные установки используются для подкачки воды в системах холодного водоснабжения. Они осуществляют бесперебойную подачу воды потребителю при соблюдении заданного напора в водопроводной сети в соответствии с реальным режимом водопотребления и с учетом необходимости минимизации энергозатрат.
При эксплуатации насосных установок должны обеспечиваться
а)поддержание заданного режима работы установки и минимальный расход электроэнергии;
б)контроль состояния и рабочих параметров основных насосных агрегатов, гидромеханических устройств (задвижек, затворов, обратных клапанов), гидравлических коммуникаций, электрооборудования, контрольно-измерительных приборов, средств автоматизации и диспетчерского управления, а также конструкций здания;
в)предотвращение возникновения неисправностей и аварийных ситуаций, а в случае их возникновения — принятие мер к устранению и ликвидации аварий;
г)соблюдение правил техники безопасности и охраны труда;
д)поддержание надлежащего санитарного и противопожарного состояния в помещениях насосной установки
е)своевременное проведение плановых ревизий, текущих и капитальных ремонтов оборудования, а также ремонтов оборудования, поврежденного во время аварий.
2. Водонапорные баки применяют для создания напора воды, необходимого в случае снижения напора в наружной водопроводной сети, в часы отключения насосов при постоянном недостатке напора, при повышенных залповых расходах воды, а также при необходимости создания требуемых расходов во внутренних водопроводных сетях.
При эксплуатации водонапорных баков возможно ухудшение качества воды, поступающей из городского водопровода, из-за попадания пыли через неплотно закрытые крышки баков и скопление окиси железа. Кроме того, происходят большие потери воды при переливе. В случае недостаточной теплоизоляции летом наблюдается перегрев воды, а в зимнее время — образование конденсата. Так как водонапорные баки изготавливаются из стали, то с течением времени возможны разрушение антикоррозионного покрытия и коррозия бака. При отсутствии теплоизоляции помещение для установки баков должно быть теплым и вентилируемым.
В водонапорных баках, предназначенных для хранения воды питьевого качества, во избежание ухудшения качества воды необходимо обеспечивать обмен всей воды в течение не более 2 сут. При температуре воздуха более 18°С и не более 3—4 сут. При температуре воздуха менее 18°С.
При эксплуатации водонапорных баков персонал обязан:
а)вести контроль за качеством поступающей и выходящей воды;
б)осуществлять наблюдение за уровнями воды;
в)следить за исправностью запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов, люков, теплоизоляции, поддона;
г)периодически промывать баки, очищать их днища от осадков;
д)вести контроль за утечками воды из бака.
При ремонте для сохранения качества воды и долговечности баков необходимо использовать стойкие к воздействию воды и антикоррозионные покрытия, разрешенные органами Госсанэпиднадзора.
