Організація експлуатації систем водопостачання

Форма організації підприємств ВКГ залежить від масштабу їх діяльності, виробничих потужностей та підпорядкованості. У великих містах це, як правило, підприємства (Водоканали), підпорядковані місцевим органам самоврядування, оскільки вирішують питання забезпечення комфортної і безпечної життєдіяльності місцевих громад. В останні роки упроваджуються різноманітні форми організації та управління такими підприємствами, наприклад, орендні (Одеса, Луганськ). На промислових підприємствах, що потребують значних обсягів води, організують спеціалізовані служби з експлуатації систем водопостачання цих підприємств.

На рис.1.1 наведено типову структуру організації технічних та виробничо-експлуатаційних служб підприємства ВКГ.

В структурі підприємства виділено дві основні служби: технічна, яка призначена для вирішення науково-технічних та організаційних задач експлуатації, та підрозділи основного та допоміжного виробництва, які вирішують задачі поточної експлуатації споруд, мереж, обладнання і устаткування, спеціальної техніки.

Технічна служба підпорядкована технічному директору (головному інженеру) і включає в себе основні підрозділи, які забезпечують інженерно-технічну підтримку виробництва питної води та її транспортування до споживача. Інженерна служба вирішує широке коло питань:

· забезпечення підприємства всіма видами енергоресурсів;

· розробка планів організаційно-технічних заходів по підвищенню надійності, економічності, якості водопостачання;

· організація ремонтів основного енергетичного та допоміжного обладнання, в тому числі на спеціалізованих підприємствах;

· впровадження засобів механізації і автоматизації;

· розробка, впровадження та удосконалення технологічних процесів, матеріалів, реактивів;

· удосконалення методів лабораторного та технологічного контролю виробничих процесів;

· атестація та ремонт контрольно-вимірювальних приладів та засобів автоматики;

· розробка проектно-кошторисної документації для проведення капітальних ремонтів, нагляд за станом будівель і споруд;

· упровадження сучасних інформаційних технологій, методів автоматизації;

· виконання ремонтів обладнання;

· забезпечення експлуатаційних підрозділів технічною та робочою документацією;

· забезпечення експлуатаційних підрозділів матеріалами, запчастинами, інструментом, спецодягом та ін.;

· технічний нагляд за будівельно-монтажними роботами і технічне приймання в експлуатацію нових і реконструйованих споруд, комунікацій і обладнання;

· зберігання технічної документації;

· проведення інвентаризації та паспортизації споруд, мереж, комунікацій та обладнання;

· розробка посадових та експлуатаційних інструкцій, оперативних схем управління;

· підготовка персоналу.

Окрім вказаних задач, технічна служба виконує постійний нагляд за якістю питної води відповідно до ГОСТу 2874-82 “Вода питьевая”, санітарно-технічним станом водопровідних споруд і мереж, а також за розподілом води між споживачами. З огляду на те, що до комунальної мережі постійно підключаються нові споживачі, технічна служба надає дозволи та технічні умови на під’єднання до систем водопостачання житлових та суспільних будинків, промислових та комунальних підприємств, погоджує проекти водопостачання окремих об’єктів.

На підрозділи основного виробництва покладена задача організації та виконання поточної експлуатації споруд, мереж, обладнання та спеціальної техніки. До поняття “поточна експлуатація” включають:

· підготовку та виконання планово-запобіжних ремонтів;

· підтримання в працездатному стані споруд, мереж, обладнання шляхом технічного огляду, технічного обслуговування;

· виконання поточного ремонту;

· дотримання технологічних регламентів та інструкцій з експлуатації обладнання;

· нагляд за роботою мереж;

· поточний та аварійний ремонт мереж;

· цілодобове безперервне забезпечення автотранспортом та спеціальною технікою та ін.

1.4 Нормативна, технічна, експлуатаційна та звітна документація

Експлуатація та оперативне технічне управління роботою систем водопостачання здійснюється на основі вимог нормативної, технічної та організаційно-розпорядницької документації. До категорії нормативної документації відносять:

· закон України “Про питну воду та питне водопостачання”;

· державні стандарти України;

· державні будівельні правила і норми ;

· державні санітарні правила і норми;

· правила технічної експлуатації систем водопостачання і каналізації населених пунктів України;

· правила користування системами централізованого комунального водопостачання та водовідведення в населених пунктах України;

· правила приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації населених пунктів України;

· правила охорони поверхневих вод;

· положення про проведення планово-запобіжного ремонту на підприємствах водопровідно-каналізаційного господарства;

· нормативні документи з охорони праці (Правила безпечної експлуатації);

· технічні умови та інші документи, що регламентують правила проектування, будівництва, експлуатації та використання систем водопостачання.

Експлуатація систем водопостачання забезпечується технічною документацією. До складу технічної документації входять:

· повний комплект затверджених проектів на будівництво (реконструкцію) систем водопостачання, в т.ч. проекти зон санітарної охорони;

· робочі креслення та виконавча документація на будівництво (реконструкцію) будівель, споруд, обладнання, комунікацій та ін.;

· оперативні схеми системи водопостачання міста та його районів з розташуванням всіх споруд, основних комунікацій, засобів регулювання, автоматизації і диспетчеризації. На комунікаціях систем водопостачання повинно бути вказано: діаметр, довжину, матеріал та рік укладання труб; повне обладнання і номери колодязів (камер) з геодезичними позначками землі; пожежні гідранти; аварійні випуски та їх реєстраційні номери;

· акти приймання в експлуатацію споруд, комунікацій та обладнання;

· комплект паспортів і інструкцій заводів – виробників на обладнання, агрегати, механізми, контрольно-вимірювальні прилади, що знаходяться в експлуатації.

Експлуатація всіх споруд та устаткування впроваджується відповідно до посадових, робочих та експлуатаційних інструкцій.

Посадові та робочі інструкції розробляють для кожної посади і професії. В них зазначаються вимоги, права і обов’язки експлуатаційного персоналу, необхідні та достатні для забезпечення роботи споруд (обладнання) відповідно до експлуатаційних інструкцій заводів – виробників і інструкцій з охорони праці. В посадових та робочих інструкціях вказують виробничі обов’язки, чітке визначення взаємовідносин із суміжними службами, підпорядкованість, вимоги виробничої дисципліни; перелік необхідної інформативно-технічної документації, обсяг професійних знань з експлуатації та особистої безпеки; визначення прав посадової особи та ін. Зміни в технологічних регламентах, експлуатаційних інструкціях та інших документах, доповнення до них вносяться до посадових та робочих інструкцій.

Підрозділи технічної та експлуатаційної служб складають технічні звіти відповідно до встановлених форм. Технічні звіти включають основні показники роботи споруд, обладнання, мереж із аналізом їх роботи. Складовою частиною звіту є інформація про досягнення і недоліки в експлуатації, результати роботи по вдосконаленню споруд, технологій та ін.

1.5 Організація ремонтних робіт

Для виконання ремонтних робіт на підприємствах ВКГ впроваджено систему планово-попереджувальних ремонтів (ППР).

Система ППР – це сукупність організаційних і технічних засобів по нагляду та всім видам ремонтів трубопроводів, споруд і обладнання, що проводяться періодично по заздалегідь розробленому плану.

Основними задачами системи ППР є попередження завчасного зносу трубопроводів, споруд і обладнання та підтримка надійності їх роботи. Система ППР передбачає проведення наступних практичних заходів:

· визначення переліку споруд і обладнання, що підлягають ремонтам;

· визначення характеру і виду ремонтних робіт;

· визначення складу ремонтних робіт;

· визначення тривалості міжремонтних періодів, структури ремонтних циклів для різних видів споруд і обладнання;

· планування ремонтних робіт;

· організацію проведення ремонтних робіт;

· забезпечення технічною та кошторисною документацією;

· забезпечення ремонтних робіт необхідними матеріалами, запасними частинами;

· організацію виробничої бази для виконання ремонтних робіт;

· організацію контролю за виконанням ремонтних робіт та ін.

За правильне обслуговування і безперебійну роботу споруд і обладнання відповідає черговий персонал (машиністи, оператори, чергові слюсарі, електромонтери). Технічне обслуговування проводиться відповідно до вимог “Правил технічної експлуатації систем водопостачання і каналізації населених пунктів України”, інструкцій заводів - виробників обладнання, санітарних правил, інструкцій з охорони праці. З метою своєчасного виявлення несправностей, зносу та інших недоліків у спорудах і обладнанні виконують періодичні огляди: загальні, часткові, позачергові. Періодичні огляди уявляють собою комплекс профілактичних заходів, направлених на створення сприятливих умов роботи споруд і обладнання, своєчасне запобігання несправностей. Періодичні огляди проводяться за графіком, що затверджується головним інженером підприємства ВКГ. Періодичні огляди проводяться технічним керівником цеху (ділянки) разом з черговим, обслуговуючим та ремонтним персоналом. В процесі огляду проводиться запис всіх помічених дефектів у “Журнал оглядів і ремонтів обладнання і споруд”. Під час оглядів перевіряють стан обладнання і споруд, проводять чистку, промивання, продування та інші профілактичні роботи. На основі записів, зроблених у “Журналі оглядів і ремонтів обладнання і споруд” складають дефектну відомість, в якій вказують несправності та заходи, необхідні для їх усунення.

ППР трубопроводів, споруд і обладнання – це комплекс технічних заходів, направлених на підтримання або відновлення експлуатаційних властивостей споруд і обладнання в цілому, або окремих їх частин.

Ремонти споруд і обладнання розділяють на два види: поточний і капітальний.

Поточний ремонт (ПР) є основою нормальної експлуатації споруд і обладнання. Своєчасне та якісне проведення ПР захищає споруди і обладнання від передчасного зносу та значно скорочує витрати на капітальні ремонти.

ПР проводиться регулярно протягом року за графіками, складеними службами експлуатації на основі оглядів споруд і обладнання. В перелік ПР включають:

· профілактичні роботи, що заплановані раніше;

· непередбачені роботи;

· аварійний ремонт.

Періодичність і перелік робіт ПР наведено в Додатку 1.

Капітальний ремонт (КР) споруд і обладнання представляє комплекс технічних заходів, направлених на відновлення або заміну зношених конструкцій, обладнання, споруд трубопроводів. КР проводиться за річними графіками, складеними на основі даних технічних оглядів. КР може бути комплексним або вибірковим. До робіт, що виконуються за рахунок КР, можуть бути віднесені:

· налагоджувальні роботи по встановленню приладів обліку і вимірювання параметрів води, газів, осаду;

· роботи по автоматизації та переходу на дистанційне управління виробничими процесами;

· налагоджувальні роботи, що проводять з метою інтенсифікації та оптимізації технологічних режимів;

· роботи з реконструкції, розширення, благоустрою та технічного переобладнання, відновлення обладнання, які замінюють КР та підвищують експлуатаційну ефективність;

· роботи по перекладанню ділянок зношених труб;

· роботи по очищенню внутрішньої поверхні труб та захисту їх від корозії.

Контрольні запитання до розділу 1

1. Надайте визначення терміну “Експлуатація”.

2. Визначте основні задачі підприємств ВКГ.

3. Визначте основні задачі служб експлуатації підприємств ВКГ.

4. Які заходи реалізуються для виконання основних задач експлуатації?

5. Вирішення яких задач покладено на технічну службу?

6. Вирішення яких задач покладено на підрозділи основного виробництва?

7. Яка документація необхідна для експлуатації систем водопостачання на підприємствах ВКГ?

8. Надайте визначення терміну “поточний ремонт” та перелік робіт поточного ремонту.

9. Надайте визначення терміну “капітальний ремонт” та перелік робіт капітального ремонту.

Розділ 2. Диспетчерське управління в системах водопостачання

2.1 Основні поняття і завдання диспетчерського управління

Відповідно до вимог діючої нормативно-технічної документації [1, 4], з метою забезпечення подачі води в необхідній кількості та якості на підприємствах ВКГ передбачають централізовану систему управління роботою водопровідних споруд і мереж. В залежності від масштабів підприємства і рівня їх технічного оснащення можуть бути застосовані два види систем централізованого управління:

· Диспетчерський, який призначений для забезпечення контролю і підтримання заданих режимів роботи водопровідних споруд і мереж на основі використання засобів контролю, передачі, перетворення та відображення інформації;

· Автоматизований, що включає диспетчерську систему управління з застосуванням засобів обчислювальної техніки для оцінки економічності і якості роботи та розрахунку оптимальних режимів експлуатації споруд і мереж.

Для забезпечення безперебійної та надійної роботи систем водопостачання з оптимальними санітарними та техніко-економічними показниками необхідна чітка координація роботи окремих складових системи. Для цього використовують єдину централізовану систему управління, що забезпечується диспетчерською службою. Об’єктами оперативного диспетчерського управління в системах водопостачання є:

· очисні споруди та їх окремі дільниці – реагентне господарство, споруди відстоювання та фільтрації води, споруди знезараження води;

· насосні станції та окремі насосні агрегати;

· свердловини;

· обладнання, що встановлене на водогонах та водопровідних мережах – регулятори тиску, засувки і затвори з дистанційним управлінням та ін.;

· персонал аварійно – відновлюваних бригад, що працює на мережах.

Диспетчер –особа, що виконує оперативне керування виробничими процесами підготовки та транспортування води.

Диспетчеризація – це централізація оперативного управління і контролю в руках однієї особи – диспетчера для координування виробничих процесів і погодження роботи окремих ланок, які є складовими загального виробничого комплексу споруд і мереж.

До основних завдань диспетчерської служби відносять:

· оперативне управління і контроль технологічних процесів і роботи обладнання;

· підтримання необхідних режимів роботи системи водопостачання та окремих її споруд;

· своєчасне виявлення, локалізацію і усунення аварій;

· повне або часткове скорочення чергового персоналу на окремих спорудах;

· економію енергоресурсів, води і реагентів.

До компетенції диспетчерської служби відносять вирішення таких задач:

· організація виконання робіт і керівництво персоналом по локалізації і ліквідації аварій;

· участь в розробці оперативних планів організаційно – технічних заходів по виконанню встановлених завдань і графіків робіт;

· ведення обліку параметрів роботи споруд і мереж та звітної документації по виконанню аварійно – ремонтних робіт на спорудах і мережах;

· організація забезпечення споживачів питною водою (автоцистернами) при аварійних або планових відключеннях;

· контроль і управління рухом аварійного запасу матеріалів та запчастин для своєчасного виконання аварійних робіт;

· підтримання постійного зв’язку з керівництвом підприємства;

· підтримання постійного зв’язку з диспетчером енергосистеми, від якої отримують енергоживлення споруди водопостачання.

В обов’язки диспетчера входять:

· забезпечення узгодженої та безперебійної роботи всіх споруд, вузлів, обладнання та мереж;

· розробка графіків роботи окремих агрегатів і споруд;

· аналіз аварій, участь в розробці режимів і заходів по підвищенню надійності як всієї системи, так і окремих її вузлів;

· складання технічних звітів по роботі споруд, обладнання і устаткування.

2.2 Організація диспетчерського управління

Відповідно до вимог [1] структуру диспетчерського управління (ДУ) слід передбачати одноступеневою з одним пунктом управління (ПУ). Одноступеневу схему диспетчеризації застосовують у містах з невеликою кількістю очисних споруд і малою протяжністю мереж водопостачання (до
50 км). Одноступенева структура ДУ представлена на рис. 2.1.

Для великих систем водопостачання із значною кількістю споруд, що розташовані на різних майданчиках, та значною протяжністю мереж допускається двох – або багатоступенева структура ДУ з центральним диспетчерським пунктом (ЦДП) і місцевими диспетчерськими пунктами (МДП). МДП управляють роботою окремих споруд, а ЦДП координує роботу МДП. При довжині мереж більш ніж 400 км організують місцеві диспетчерські пункти мережі (МДПМ).

На спорудах, не обладнаних засобами телемеханізації і телеуправління, і які потребують постійної присутності чергового персоналу для оперативного контролю і управління, організовують операторські пункти (ОП) з підпорядкуванням їх пункту управління вищого рівня. Багатоступенева структура ДУ представлена на рис. 2.2.

Вибір схеми диспетчеризації залежить від місцевих умов та визначається схемою і масштабами системи водопостачання.

Багатоступенева схема ДУ застосовується в особливих випадках для найбільш великих міст (систем водопостачання), наприклад у м. Київ.

Адміністративно диспетчер ОП, МДП, МДПМ є підпорядкованим начальнику об’єкта, а в оперативному відношенні - диспетчеру вищестоящої диспетчерської служби.

В системах ДУ і контролю для передачі й отримання інформації використовують телемеханічні і дистанційні технічні засоби.

Телеуправління – це керування об’єктами (насосними станціями, засувками, затворами та іншим обладнанням) на відстані. Телеуправління здійснюється шляхом перетворення командних або інформаційних імпульсів у зручний для передачі вид енергії (постійний струм різної полярності, змінний струм різної частоти).

Телевимірювання – це вимірювання різних фізичних величин (напруги, струму, потужності, температури, рівня та витрати рідини, тиску) на відстані шляхом перетворення їх в інші, зручні для передачі величини. Передача отриманих даних від об’єкту вимірювання в диспетчерський пункт здійснюється електричними системами по спеціальним дротовим лініям зв’язку або по радіоканалам.

Мнемонічна схема – відображення об’єкту управління в загальних, основних рисах за допомогою спеціальних умовних знаків.

Диспетчерські пункти всіх рівнів облаштовуються технічними засобами ДУ, а саме:

· телефонним зв’язком із підпорядкованими спорудами, службами управління експлуатацією (аварійно–ремонтній, електротехнічній, автоматики та контрольно–вимірювальних приладів); директором, головним інженером, головним енергетиком підприємства (Водоканалу); вищестоящим диспетчером енергетичного господарства міста; черговим персоналом органів місцевого самоврядування;

· радіозв’язком з віддаленими об’єктами і аварійними автомашинами;

· засобами, які дають можливість безпосередньо керувати технологічним процесом і обладнанням та контролювати їх роботу.

Рисунок 2.1 – Одноступенева структура диспетчерського управління

Рисунок 2.2 – Типова структурна схема організації багатоступеневого диспетчерського управління

Технічні засоби диспетчерського управління і контролю дозволяють диспетчеру:

· безпосередньо керувати технологічним процесом шляхом надсилання команд, що змінюють стан технологічних агрегатів (ввімкнуть – вимкнуть, відкрити – закрити, більше – менше) та таких, що встановлюють або змінюють режим роботи споруд і програми автоматичних пристроїв;

· отримувати на ПУ відображення стану технологічної схеми і роботи агрегатів у вигляді сигналізації на щиті управління або мнемонічній схемі;

· мати можливість візуального і документального контролю технологічних параметрів в системі водопостачання.

Взаємозв’язок задач функціонування диспетчера наведено на рис.2.3.

2.3 Автоматизовані системи диспетчерського управління

Автоматизовані системи управління в диспетчеризації є вищим етапом розвитку систем диспетчерського управління і призначені забезпечити оптимізацію технологічних процесів водопостачання. Основною метою управління при функціонуванні автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУ ТП) є забезпечення надійного водопостачання з мінімальними експлуатаційними витратами.

Частина експлуатаційних витрат залежить від режиму роботи споруд і включає в себе витрати електроенергії на насосних станціях, витоки і нераціональні витрати води, витрати хімічних реагентів. Відомо, що в міських водопроводах існують значні перевитрати електроенергії (до 10 – 15%), обумовлені надмірними тисками води, нераціональним розподілом навантаження між насосними станціями, роботою насосних агрегатів з низькими значеннями ККД. На очисних станціях нераціональні витрати хімічних реагентів складають 20 – 30%.

При упровадженні АСУ ТП за допомогою ЕОМ, телемеханічної та іншої апаратури здійснюється збирання інформації про тиски в диктуючих точках водопровідної мережі та параметри роботи насосних станцій (подача, тиск, витрати електроенергії, значення рівнів води в резервуарах), контроль витрат реагентів і роботи фільтрів, проводиться аналіз цієї інформації та виконуються розрахунки по визначенню оптимальних умов експлуатації.

АСУ ТП уявляють собою систему, в якій людина – диспетчер за допомогою різноманітних технічних засобів здійснює управління, використовуючи рекомендації по оптимальному проведенню технологічного процесу водопостачання, а ЕОМ виконує первинну обробку інформації, необхідні розрахунки і виконує функції “порадника”.

Рисунок 2.3 - Взаємозв’язок задач функціонування диспетчера

Участь людини (диспетчера) в управлінні викликана складністю систем водопостачання, наявністю ряду неформалізованих чинників, що впливають на прийняття управлінських рішень, відсутністю пристроїв і приладів, необхідних для комплексної автоматизації споруд. Включення людини в контур управління потребує використання спеціальних технічних засобів відображення інформації та введення команд управління – автоматизованих робочих місць диспетчера.

АСУ ТП систем водопостачання є системою інформаційно–радницького типу. Основною характерною рисою АСУ ТП водопостачання, відрізняючої її від системи диспетчерського управління, є використання ЕОМ для розрахунків оптимальних режимів роботи водопровідних споруд.

На рис. 2.4 наведено схему алгоритму функціонування АСУ ТП водопостачання та взаємозв’язок задач.

Функції АСУ ТП:

1. Оперативний контроль об’єкту управління:

а) періодичний контроль технологічних параметрів:

· якості вихідної води;

· якості води на очисних спорудах;

· витрат води на очисних спорудах;

· витрат води на власні потреби;

· витрат електроенергії НС I підйому;

· стану насосних агрегатів НС I підйому;

· робота фільтрів;

· подача води по водогонам;

· подача води по станціям;

· тиск на виході станції;

· рівень води в резервуарах;

· витрати електроенергії станції;

· стан насосних агрегатів станції;

· тиск у контрольних точках мережі.

б) періодичне вимірювання технологічних параметрів і показників стану обладнання;

в) оперативне відображення показників технологічних параметрів;

г) виявлення, оперативне відображення і сигналізація відхилень технологічних параметрів від встановлених;

д) виявлення, оперативне відображення і сигналізація змін показників стану обладнання.

Рисунок 2.4 – Схема алгоритму функціонування АСУ ТП

2. Облік і реєстрація параметрів:

· періодична реєстрація значень технологічних параметрів і стану обладнання;

· періодична реєстрація відхилень значень технологічних параметрів;

· реєстрація результатів математичних розрахунків і логічних операцій;

· облік витрат реагентів;

· подача води очисними спорудами;

· витрати води на власні потреби;

· витрати електроенергії насосними станціями і спорудами;

· час роботи обладнання;

· подача води по водогонам і по мережі в цілому;

· запас води в резервуарах.

3. Розрахунок техніко – економічних показників:

· технологічна собівартість води по очисним спорудам;

· питомі витрати реагентів;

· питомі витрати електроенергії.

В умовах функціонування АСУ ТП управління процесами підйому, очищення, подачі і розподілу води проводиться за принципом “оптимізації прогнозу”. Це означає, що ЕОМ проводить розрахунок прогнозного оптимального режиму роботи споруд на майбутній період (як правило, на
24 год), а потім оперативно контролює тиск в мережі, корегуючи при необхідності розрахунковий режим.

В аварійних ситуаціях, при виході із ладу насосних станцій або розриву труб диспетчер за допомогою ЕОМ вибирає найбільш ефективний варіант дії по локалізації аварії.

Контрольні запитання до розділу 2

1. Які види централізованого управління водопостачанням ви знаєте?

2. Що є об’єктами оперативного ДУ в системах водопостачання?

3. Надайте визначення термінам “диспетчер”, “диспетчеризація”.

4. Які основні завдання виконують диспетчерські служби?

5. В чому полягають обов’язки диспетчера?

6. В яких випадках організують одноступеневе ДУ?

7. В яких випадках організують двох – і багатоступеневе ДУ?

8. Наведіть перелік і підпорядкованість основних ланок ДУ.

9. Якими технічними засобами обладнають диспетчерські пункти?

10. В чому полягає основна мета упровадження АСУ ТП?

11. Наведіть перелік параметрів, що контролюються АСУ ТП на очисних спорудах.

12. Наведіть перелік параметрів, що контролюються АСУ ТП на насосних станціях