функционирования, причем возможно использование трех

показателей.

Первый показатель надежности вычисляют по формуле

/?М = Ф(0/Фо(0-

Этот показатель получается усреднением относительно показателя качества функционирования R(t) в интервале времени ath с помощью некоторой «весовой» функции Q{t). В частности, при = l интегральный показатель качества функционирования (при atb), вычисляемый по формуле

ра, 6]- RiOciJit),

имеет размерность времени.

Показателями надежности в т о р о г о типа являются: альфа-процентный коэффициент готовности K{t); вероятность [а, Ь] альфа-процентного выходного эффекта; среднее время [а, Ь] альфа-процентного функционирования; среднее время Т [а, Ь] до первого спада функционирования ниже заданного уровня.

Показателями надежности третьего типа являются векторные показатели, которые строят как наборы одного из показателей второго типа для различных значений а= (а,, аг, ..., а;). Например, вектор альфа-процентных коэффициентов готовности определяют по формуле

к., (t).

Показатель надежности многофункциональной системы устанавливают в определенной последовательности. Сначала находят показатели надежности по отнощению к выполнению каждой отдельной задачи, затем определяют векторные показатели как наборы однотипных показателей, построенных для каждой задачи отдельно. Усредненный показатель надежности с учетом важности выполняемых задач вычисляют по формуле

G = (с, (7, -I- e,G, + ... с,„ G„,) / С;,

~ коэффициент важности выполнения m-fi задачи; надежности выполиения ш-Я задачи.

пок338тш

Пути обеспечения надежности

Обеспечение надежности системы водоснабжения, как и других систем массового обслуживания, является одной из основных задач прп их проектировании. Система должна быть запроектирована н построена так, чтобы в процессе эксплуатации она выполняла свои функции с заданной степенью бесперебойности. Поскольку функцией систем водоснабжения является подача потребителям воды в соответствии с заданным режимом потребления, то выполнению этих условий отвечает работоспособное состояние системы. Если в результате каких-либо причин снижается качество водообеспечения объекта ниже допустимого предела, то имеет место «отказ» системы. Надежность систем подачи воды достигается структурным резервированием отдельных элементов системы, т. е. параллельным включением нескольких взаимозаменяемых элементов или путем «временного» резервирования.

Структурное резервирование. Примером нерезервированной системы подачи воды является водопровод из нескольких п последовательно включенных элементов (рис. 56, а). Его работоспособное состояние обеспечивается только при исправности всех элементов; отказ любого элемента вызывает отказ.

Нерсзервнроващгой являются две линии, включенные параллельно между точкой подачи А и точкой отбора Б (см. рис. 56,6) при условии, что для бесперебойной подачи воды необходима одновременная работа обеих линий. Предположим, что отказу системы отвечает снижение подачи воды более чем до 70%. По тракту 1 может быть подано 60%, но тракту 2 - 40% (или 50%) требуемого расхода воды. Подобная система не является резервированной, так как авария любого тракта приводит к снижению подачи более допустимого предела. Вероятность безотказной работы нерезервированной системы определяют по формуле

или при однотипных элементах

a - последовательное включение элементов: б - параллельное включение элементов

Рис. 57. Схема подачи поды по трем трактам

Вероятность отказа нерезервированной системы

1 = 1 - П

или нрн однотипных элементах

Следовательно, надежность такой системы умень-Н1ается с увеличением числа элементов и всегда меньн1е надежности каждого ее элемента.

Резервированные системы представляют собой т элементов, нз которых только п элементов предиазначе-1;ы для обеспечения нормального функциопнровапия системь!. Надежность этой системы возрастает с увели-чспнем «кратности резервирования» /г = т/н, где т - число резервных элементов; п - число основных элементов. Чем MCHbHie заданное значение QJQ, тем с меньнюй затратой средств достигается требуемая надежность. Примером резервированных систем являются системы транснортпровання воды по двум или нескольким параллельно уложенным липиям. Рассмотрим методы оценки надежности на примере системы из нескольких трактов 1юдачи воды, ноказа1П1ых иа схеме рис. 57.

Подача но каждому тракту; 0,6Q, 0,35Q и 0,3Q, где Q - расчетный расход воды. Прн нснравиостн всех трактов подается 1,25Q. Отказ системы (с1Н1Жсние нодачи ниже 0,7) наступает прн npeKpanienim работы тракта ] или одновременном отказе трактов 2 и 3.

Обозначим через f,, /2 и /з вероятность безотказ1К)й работы отдельных трактов и через Г\ - подобные же

показатели надежности различных комбинаций работы трактов, получим выражение для определения вероятности состояния для одновременной работы всех трактов

Вероятность состояния, когда работают тракты 1 и 2, а тракт 3 отказал, определяют по формуле

Вероятность состояния, когда одновременно работают тракты 1 и 3, а тракт 2 отказал, устанавливают по формуле

flIl=/lf3(l-/2).

Отсюда вероятность безотказной работы системы вычисляют по формуле

-!i!ih=hh+Uh-hhh-

Подставляя в формулу численные значения U=h- = 0,8, получим вероятность безотказной работы системы f 1 = 0,56.

Надежность системы (например, при устройстве водоводов, подаюпщх воду от пасоспой станции в водопроводную сеть), состоящей из п параллельно включенных одинаковых элементов с одинаковой вероятностью безотказной работы /, определяют по формуле

FoBCT-Ul-D".

При п=\................Л=/.

п=2................-Flf-P,

/г=3................f\-Sf-3p+fK

Предположим, что [ = 0,6, тогда /-"1 = 0,6; /2=0,84 и /.j = 0,94, т. с. надсичность системы возрастает с увеличением числа литп!. Рдцс боль.....н эффект увеличения надежности водоводов достигают при устройстве соединительных перемычек.

Кольцевая водопроводная сеть является резервированной системой. Боль.......ство точек отбора воды соедн-

иепо с точками питания сети многими возможными путями, поэтому аварии отдельных участков сети не иару-птют существенно процесса водообсспечспия.

Следует отмстить, что увеличение роста водопотребления населенных пунктов по сравнению с прогнозом водообеспечения вызывает необходимость развития сис-

темы водоснабжения путем реконструкции и модернизации водопроводных сооружений за счет увеличения числа водоводов, прокладки дополнительных магистралей сети, замены агрегатов на насосных станциях и установок на очистных сооружениях более мощными, а иногда строительства более совершенных источников и водозаборов.

Временное резервирование. Вторым способом увеличения надежности является использование резервных и аккумулирующих емкостей для хранения запасов воды в период ремонта отказавших элементов. Наиболее распространенным методом временного резервирования является устройство запасного резервуара в конечной точке водовода. Вместимость резервуара в этом случае должна быть достаточной для снабжения объекта на время ликвидации аварии водовода. В ряде случаев нри резервуаре устраивают для этой цели насосную станцию.

13. РАБОТА ВОДОПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ПРИ НЕФИКСИРОВАННОМ ОТБОРЕ ВОДЫ

При расчете наружных водопроводных сетей систем противопожарного водоснабже[шя принимают упрощенную схему отбора воды исходя из допуп1ения, что через пожарный гидрант отбирается фиксированный расход воды, равный по величине нормативному. В действительности в работающей водопроводной сети все изменения в отборе воды влияют на свободные напоры в участках сети, а следовательно, и на потенциальную отдачу воды. Именно поэтому отбор воды из сети на тушение пожаров, принимаемый в расчетах ?./ фиксированную величину, в действителыюстп не ?;.-чется фиксированным, так как зависит от условий сонм-;стной работы водопитателей, водопроводной сети и системы отбора воды на противопожарные нужды.

Отбор воды зависит также от условий ее подачи к водоразборному устройству. Водоотдача (при равновеликих напорах и диаметрах сети) будет наибольшей нз кольцевой сети, в которой от двух до четырех направлений притока воды и наименьшей - из тупиковой сети

Расход воды, не завнснщнй от гидравлических характеристик водопроводной сетн к системы отбора воды на противопожарные нужды.

Рис. 58. Расчетная схема нефикснроваиного отбора воды яз во--"«°е¥°се?и"«-пьезометрическая линия на участке сети 0-1

с одним направлением притока воды. При подаче в устройство, расположенное на участке кольцевой водопроводной сети, водоотдача увеличивается примерно в 2 раза, а при подаче воды в устройство, расположенное в узле водопроводной сети с тремя прилегающими к узлу линиями,- в 3 раза и т. д., поэтому возможный отбор волы из водопроводной сети зависит от напора в водопроводной сети, диаметра и длины водопровода, условий подачп воды к водоразборному устройству.

Рассмотрим прием определения отбора воды из сложных водопроводных сетей с учетом условий подачи воды на противопожарные нужды. Расчетная схема отбора воды из водопроводной сети пожарными гидрантами приведена на рнс. 58.

По заданным напорам Hi, Нц, Hirr и Hiv в точках питания сети, по значениям сопротивлений участков водопроводных линий и устройствам отбора (гидрант - колонка - всасываюи(ая линия в пожарный автонасос) определяют минимально допустимый напор в «диктующей» точке О н расходы воды в точках О, 1\ 1", l, П; точках 2\ 2", 2™, 2 и т. д.

Расход в точке О определяют по формуле:

где П„ - проводимость питающих направлений; Н„-напор в точке О (неизвестная величина).