Эксплуатационная надежность санитарно-технической арматуры
В?статье представлены результаты исследования и оценки надежности санитарно-технической арматуры систем внутренних водопроводов жилых зданий. Акцентировано внимание на том, что показатели эксплуатационной надежности санитарно-технической арматуры систем внутренних водопроводов жилых зданий могут быть определены на основе анализа, статистической обработки данных регистрации и неисправностей в журналах диспетчерской службы, а также при их рассмотрении на основе теории надежности.
Эксплуатационная надежность санитарно-технической арматуры
Бесперебойное функционирование внутренних водопроводов жилых зданий в значительной степени зависит от надежности санитарно-технической арматуры. Несмотря на подробное обсуждение теоретических положений и анализ экспериментальных данных в имеющихся публикациях, вопросы надежности санитарно-технической арматуры в эксплуатационных условиях остаются на периферии научных интересов специалистов и ее показатели системно не исследованы. В статье представлены результаты исследования и оценки надежности санитарно-технической арматуры систем внутренних водопроводов жилых зданий. Акцентировано внимание на том, что показатели эксплуатационной надежности санитарно-технической арматуры систем внутренних водопроводов жилых зданий могут быть определены на основе анализа, статистической обработки данных регистрации и неисправностей в журналах диспетчерской службы, а также при их рассмотрении на основе теории надежности.
В настоящее время непосредственное обследование состояния санитарно-технической арматуры в жилых зданиях сопряжено со значительными трудностями организационного характера. В этой связи наиболее доступными источниками данных о повреждениях и неисправностях санитарно-технической арматуры служат журналы диспетчерской службы, в которых фиксируется следующая информация: дата поступления заявки, адрес, где замечена неисправность, номер контактного телефона, содержание заявки, время поступления заявки, время выполнения работы, фамилия ремонтирующего сантехника, расход материалов.
В большинстве квартир жилищного фонда установлен стандартный набор санитарно-технического оборудования: мойка со смесителем, ванна и умывальник с одним общим смесителем, унитаз со смывным бачком.
Опыт эксплуатации систем внутреннего водопровода показывает, что смесители чаще всего выходят из строя из-за неисправностей следующих элементов: запорная пара вентильной головки поршневого типа, уплотнение шпинделя, переключатель потока смесителя для умывальника и ванны, уплотнительное кольцо в узле крепления излива к корпусу смесителя, гибкий шланг смесителя для умывальника и мойки, душевая сетка на гибком шланге. На рис. 1 представлены вентильные головки смесителей, наиболее широко применяемых в системах санитарно-технического оборудования жилых зданий. Запорная пара вентильной головки поршневого типа чаще выходит из строя из-за истирания или смятий резиновой уплотнительной прокладки, образования неровностей на рабочей поверхности от кавитационных раковин в седле запорного элемента. Указанные повреждения приводят к утечкам воды, а также к непроизводительным ее расходам в процессе регулировки требуемого расхода и температуры воды.
Нарушение уплотнения шпинделя, узла соединения излива с корпусом, гибкого шланга, а также неисправность переключателя потока относятся к незначительным неисправностям арматуры и не приводят к заметным потерям воды, а также к нарушениям в бесперебойности водоснабжения домохозяйства в целом.
Рисунок 1. Вентильные головки смесителей 1– рукоять; 2 – гайка; 3 – уплотнение шпинделя ; 4 – шпиндель; 5 – корпус; 6 – запорная пара; 7 – резиновая прокладка; 8 – керамические диски |
Снижение значений показателей надежности смывных бачков
Образование кавитационных раковин на рабочих поверхностях запорной пары поплавкового клапана приводит к утечкам воды, интенсивность которых изменяется со сменой режима водоразбора и, соответственно, давления в сети внутреннего водопровода.
Утечки воды через спускную арматуру образуются из-за деформации рабочей поверхности донного клапана, а также из-за его смещения с посадочного гнезда.
В настоящей работе представлены результаты исследования закономерностей изменения показателей безотказности смесительной арматуры для моек и умывальников, а также наполнительной и спускной арматуры для смывных бачков в жилом микрорайоне Юго-Западного административного округа г. Москвы. Исследования проводились на основе анализа регистрационных журналов диспетчерской службы за 2005–2008 годы. В сферу обслуживания диспетчерской входит 3231 квартира в 9 жилых домах.
При анализе записей получены данные за четырехлетний период наблюдений и установлены основные неисправности, случайное совпадение которых приводит к отказам. После идентификации повреждений санитарно-технической арматуры выполнена предварительная статистическая обработка данных: вычисление выборочных средних, среднеквадратических отклонений и доверительных интервалов. Другим важным этапом статистической обработки был отсев грубых погрешностей, возможных при переписывании данных в протоколы наблюдений. Для эффективного и корректного использования данных наблюдений выполнена проверка статистических гипотез по определению закона распределения.
Нарушение работы санитарно-технического оборудования обусловлено различными случайными событиями и процессами. В этой связи единственным методом оценки показателей надежности является сбор, изучение и анализ статистической информации о работе арматуры в эксплуатационных условиях.
По характеру исполнения и функционирования санитарно-техническая арматура относится к восстанавливаемому оборудованию, т. к. ее работоспособность может быть восстановлена после проведения ремонта и технического обслуживания. Количественным показателем свойства безотказности за период t служит показатель P(t) – вероятность безотказной работы от начала работы до отказа. При этом поток отказов санитарно-технической арматуры является ординарным, поскольку следующий отказ может произойти только после восстановления устройства. В этой связи выражения, определяющие основные показатели надежности, имеют вид:
(1)
Отдельные детали санитарно-технической арматуры, способные выполнять локальные функции в приборе, называются элементами. Деление арматуры на элементы позволяет выявить наименее износоустойчивые из них и количественно оценить их вклад в показатели надежности. В табл. 1 представлены данные об интенсивности отказов санитарно-технической арматуры и ее элементов, полученные на основе анализа работы в эксплуатационных условиях. Доверительная вероятность при вычислении интенсивности отказов λ принята δ = 0,95. Данные таблицы могут быть использованы для составления прогнозов изменения состояния санитарно-технической арматуры в зависимости от условий эксплуатации.
Таблица 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
По многочисленным экспертным оценкам, наиболее нагруженной в эксплуатационном аспекте является смесительная арматура для мойки на кухне. В этой связи главным признаком надежности смесителей является безотказность. Анализ статистических данных об отказах отдельных элементов смесителей с вентильными головками поршневого типа показывает, что интенсивность отказов λ колеблется от λмин = 4,79·10-4 сут.-1 до λмакс = ·10-4 сут.-1 при среднем значении λср = 6,34·10-4 сут.-1 На рис. 2 представлена обобщенная диаграмма эмпирического распределения интенсивностей отказов смесителей с вентильными головками поршневого типа.
Рисунок 2. Изменение интенсивности отказов смесителей в эксплуатационных условиях |
Низкие значения показателя интенсивности отказов с апреля по август могут быть связаны с весенне-летним периодом ритма жизни населения: началом дачного сезона и летних отпусков. Резкое возрастание интенсивности отказов в осенний период связано с возобновлением активного использования санитарно-технической арматуры. Кроме того, часть потребителей готовит к зиме инженерное оборудование своего домохозяйства и обращается за услугами к специалистам. Мелкий ремонт, заключающийся в замене прокладок или уплотнения сальниковой набивки, а иногда даже в замене вентильных головок смесителя, в замене вентильных головок смесителя, в некоторых случаях производится потребителями самостоятельно.
Одним из важнейших свойств санитарно-технической арматуры систем водоснабжения жилых зданий является безотказность – свойство приборов непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени эксплуатации. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности арматуры, называется отказом. Критерии надежности раскрываются через систему формальных и объективных показателей, характеризующих ее нормативную работоспособность в режиме активного использования потребителями водопроводной воды. Количественное определение показателей надежности санитарно-технической арматуры выполнено на основе экспоненциального закона распределения данных о неисправностях того или иного типа. При этом формулировка отказа санитарно-технической арматуры заключается в следующем: P(t) > 0,7. Снижение вероятности безотказной работы арматуры следует считать ее отказом.
На рис. 3 представлены диаграммы распределения вероятности безотказной работы смесителей в эксплуатационных условиях. Из диаграмм видно, что эмпирическое распределение вероятности безотказной работы смесителей по обобщенным фактическим данным находится в диапазоне пределов гарантированной работы.
Рисунок 3. Распределение вероятности безотказной работы смесителей во времени |
По данным эксплуатации, гарантированная вероятность безотказной работы смесителей с вентильными головками поршневого типа составляет не менее Р = 0,746, что выше критического значения, установленного в формулировке отказа.
Значительная часть утечек воды (до 90 %) происходит через поплавковые клапаны смывных бачков. Утечки воды через поплавковый клапан можно разделить на два основных типа:
- круглосуточные – из-за неисправности арматуры или неправильной ее регулировки;
- периодические – из-за повышенных напоров перед клапанами противодавления.
Опыт эксплуатации внутренних водопроводов жилых зданий показывает, что круглосуточные утечки в большинстве случаев вызваны кавитационными раковинами на запорной паре. На рис. 4 представлены диаграммы изменения интенсивностей отказов поплавковых клапанов для смывных бачков.
Рисунок 4. Распределение интенсивностей отказов поплавковых клапанов |
Анализ диаграмм показывает, что средние значения интенсивности отказов поплавковых клапанов характеризуются относительной стабильностью, достигая максимальных значений в зимний и летний периоды. На рис. 5 представлены диаграммы изменения вероятности безотказной работы поплавковых клапанов смывных бачков.
Рисунок 5. Изменение вероятности безотказной работы поплавковых клапанов |
Гарантированный уровень безотказной работы наполнительной арматуры смывных бачков составляет Р ≥ 0,973, что существенно выше показателя, установленного при формулировании отказа.
Таким образом, показатели эксплуатационной надежности санитарно-технической арматуры систем водоснабжения жилых зданий могут быть определены на основе анализа, статистической обработки данных регистрации и неисправностей в журналах диспетчерской службы, а также при их рассмотрении на основе теории надежности.
Статья опубликована в журнале “Сантехника” за №6'2010
Статьи по теме
- Санитарно-техническая арматура. Новый этап развития арматурных заводов России: смена собственников
Сантехника №3'2002 - Санитарно-техническая арматура. Классификация, НТД, изготовители и поставщики
Сантехника №6'2001 - Санитарно-техническая арматура. От общепромышленной арматуры к сантехнической
Сантехника №2'2002 - Санитарно-техническая арматура. Арматуростроение в странах СНГ
Сантехника №4'2002 - Санитарно-техническая арматура. Поддельная арматура. Болезнь продолжается
Сантехника №5'2002 - Санитарно-техническая арматура. Новые арматурные заводы и производства России
Сантехника №2'2003 - Санитарно-техническая арматура. ПК-1 – Сантехническая арматура
Сантехника №1'2004 - Санитарно-техническая арматура. Новости СЕИР
Сантехника №4'2004 - Термостатические смесители для систем водоснабжения
Сантехника №1'2020
Подписка на журналы