WZROST GWARANCJI DOSTAWY WODY JAKO EFEKT RACJONALNEJ MODERNIZACJI I EKSPLOATACJI PODSYSTEMU DYSTRYBUCJI

Transkrypt

1 WZROST GWARANCJI DOSTAWY WODY JAKO EFEKT RACJONALNEJ MODERNIZACJI I EKSPLOATACJI PODSYSTEMU DYSTRYBUCJI INCREASE OF WATER DELIVERY GUARANTEE AS EFFICIENCY OF WATER DISTRIBUTION MODERNIZATION AND EXPLOITATION Izabela Zimoch Politechnika Śląska, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Ul. Konarskiego 18, Gliwice izabela.zimoch@polsl.pl ABSTRACT The reliability assessment of distribution subsystem failure as well as consequences end damages are a complicated and difficult questions. It requires considering a wide range of random events of its exploitation. First of all it results from multifunctional of such system. The problem of pressure head influence on water-pipe network failure frequency as well as repair costs and quality parameters changes of delivered water to consumers wasn t a object of research in situ and didn t take into consideration of numerous theoretical scientific work too. Therefore this paper presents the method of comprehensive reliability estimation of water distribution subsystem. The following factors were taken into consideration in reliability research: parameter of failure intensity, mean time to failure as well mean recovery time. Moreover, results obtained by this method applied to estimate water distribution subsystem (WDS) in Silesian are presented. Those analysis was based on wide archival data of failures arise in this system a ( ) taken from exploitation cards of water-pipe network. Results of this analysis show, that pressure head regulation in water-pipe network influence on increase of reliability level of its operation. Keywords: water supply system, water distribution subsystem, reliability, failure, failure intensity 1. Wprowadzenie Przedsiębiorstwa wodociągowe w obecnych uwarunkowaniach ich działalności z jednej strony podejmują trud zaspokojenia rosnących wymagań klientów, a co za tym idzie dążą do ciągłego podnoszenia poziomu jakości świadczonych usług, a z drugiej zaś strony poszukują rozwiązań obniżających koszty eksploatacji systemów zaopatrzenia w wodę (SZW). Powyższe elementy, a w szczególności aspekt ekonomiczny kształtują strategie rozwojowe firm. Zatem racjonalne zarządzanie SZW opiera się na ciągłych analizach jego pracy, w których aplikacje teorii niezawodności stały się efektywnym narzędziem, pozwalającym w sposób wymierny wyznaczyć poziom ryzyka działalności przedsiębiorstwa. Celem badań niezawodności sieci wodociągowej jak i wielu innych elementów systemu zaopatrzenia w wodę jest miedzy innymi wykrycie słabych ogniw, identyfikacja czynników powodujących uszkodzenia, a w konsekwencji podjęcie zasadnych działań mających na celu ich eliminację. Analiza warunków eksploatacji w aspekcie niezawodności sieci wodociągowej obejmuje oprócz tego określenie kryteriów uszkodzeń systemu i stanów granicznych pracy wydzielonych stref zasilania. Rezultaty powyższych badań pozwalają w sposób racjonalny zarządzać infrastrukturą techniczną systemu wodociągowego, a także mogą być niezbędnym narzędziem decyzyjnym zarówno przy planowaniu inwestycji modernizacyjnych, jak i strategii rozwoju współczesnych przedsiębiorstw wodociągowych. Dokonany przegląd literatury (Hotloś, 2003; Kirchsteiger, 1994; Kwietniewski, 1999; Pollard, 2008; Ulanicka et al., 2000; Wieczysty i inni., 2001) wykazał, że zagadnienie wpływu zmiennych warunków eksploatacji podsystemu dystrybucji wody (PsDyW) w tym wysokości ciśnienia na uszkadzalność sieci wodociągowej był dotychczas przedmiotem nielicznych badań. Czynnik ten uwzględniany jest przede wszystkim przy ocenie wielkości przecieków, które stanowią największy udział w stratach wody w systemach wodociągowych. Wielkość przecieków wody zależy w istotny sposób od liczby awarii PsDyW, czasu ich trwania oraz natężenia wypływu wody przez uszkodzone elementy, jak i od wysokości ciśnienia panującego w sieci. Wpływ więc warunków eksploatacyjnych na poziom niezawodności układu dystrybucji wody jest niepodważalnym

2 294 faktem, a występujące w związku z tym awarie mogą prowadzić do przerwania dostawy wody do konsumentów i innych użytkowników systemu. Jakościowa oraz liczbowa ocena negatywnych zdarzeń pozwala na sprecyzowanie wniosków i podjęcie działań technicznych, mających na celu ich eliminację i polepszenie warunków eksploatacyjnych funkcjonowania systemu wodociągowego. Wyniki z badań niezawodnościowych pozwalają w sposób racjonalny zarządzać infrastrukturą techniczną systemu wodociągowego, jak również są obiektywną miarą efektywności podejmowanych działań modernizacyjnych w przedsiębiorstwach wodociągowych. Dlatego powinny być traktowane jako przydatne narzędzie decyzyjne w procesie planowania inwestycji modernizacyjnych, jak i strategii rozwoju współczesnych przedsiębiorstw wodociągowych. Badania powyższe dają możliwość wytypowania tych obszarów podsystemu dystrybucji wody, w których istnieje potencjalne zagrożenie wtórnego skażenia wody, na skutek zmian parametrów hydraulicznych pracy sieci, wynikających między innymi z braku stabilności rozbioru wody w systemie czy też zwiększonej jej awaryjności. 2. Niezawodnościowy model eksploatacji sieci wodociągowej i jego parametry Większość obiektów i urządzeń budujących sieć wodociągową zliczana jest do tak zwanych elementów odnawialnych, czyli takich, które podlegają procesowi pracy i odnowy. Parametry pracy sieci wodociągowej mają charakter losowy, a ich analiza pozwala na wyznaczenie stanów eksploatacyjnych, które uporządkowane w czasie obrazują proces eksploatacji. Ustalenie więc warunków eksploatacyjnych, określonych jako stany niezawodnościowe stanowi podstawę doboru i oszacowania odpowiednich wskaźników niezawodności tych obiektów. Wyróżnia się dwa podstawowe stany niezawodnościowe odnoszące się do stanu pracy, czyli zdatności całkowitej oraz stanu niezdatności częściowej lub całkowitej. Z punktu widzenia przedsiębiorstw wodociągowych jak i odbiorców wody istotna jest pełna sprawność przewodów wodociągowych, czyli stan, gdy przewody nie wymagają napraw doraźnych, a jedynie robót planowych oraz dostarczają użytkownikom SZW wodę w odpowiedniej ilości i jakości, pod wymaganym ciśnieniem. Dlatego w analizach pracy PsDyW przyjęto model dwustanowy eksploatacji, dla którego wyróżniono następujące zdarzenia losowe: przewód może przejść ze stanu pracy do jednego ze stanów niesprawności, stan niezdatności jest usuwany, czyli wszystkie uszkodzone elementy są naprawiane, w wyniku naprawy przewód przechodzi z dowolnego stanu niezdatności (częściowej lub całkowitej) w stan pracy, czyli zdatności pełnej. Do opisu powyższego modelu eksploatacji sieci wodociągowej określa się wybrane parametry niezawodności: prawdopodobieństwo pracy bezuszkodzeniowej R(t) oraz prawdopodobieństwo odnowy R o (t), średni czas pracy bezuszkodzeniowej T p oraz średni czas odnowy T o, parametr strumienia uszkodzeń ω oraz intensywność odnowy µ. Znajomość rozkładów prawdopodobieństwa zmiennej losowej - czas pracy bezuszkodzeniowej T p pozwala na obliczenie tych parametrów. Strumień uszkodzeń obiektów wodociągowych jest strumieniem bez następstw, pojedynczym i stacjonarnym, a proces odnowy jest procesem Poissona, dla którego czas pracy ma rozkład wykładniczy (Pollard, 2008; Wieczysty i inni., 2001; Kwietniewski, 1999). Powyższy fakt pozwala na estymację tych wielkości według reguł przedstawionych w tabeli 1. W analizie niezawodnościowej odniesionej do sieci wodociągowej, ze względu na liniowość budujących ja obiektów należy odnieść powyższe parametry do długości przewodów. Parametr dobrze opisujący zdolność do bezuszkodzeniowej pracy obiektów liniowych jest jednostkowy parametr strumienia uszkodzeń obliczany z zależności (Pollard, 2008; Wieczysty et al., 2001; Kwietniewski, 1999): ( t) ( t, t + t) n = L t * ω (1) gdzie: n(t, t + t) - liczba uszkodzeń w przedziale czasu t, t - długość przedziału czasu, na jaki podzielono okres obserwacji oraz L - długość badanych przewodów sieci wodociągowej. Praktyczne wykorzystanie powyższych wzorów w ocenie niezawodności PsDyW opiera się na niezbędnych informacjach o procesie eksploatacji wodociągu zgromadzonych w protokołach awarii, kartach awarii, książkach eksploatacji lub w dzienniki zgłoszeń pogotowia interwencyjnego.

3 295 Tabela 1. Parametry modelu niezawodnościowego obiektów odnawialnych Parametr Jednostka Formuła Średni czas pracy między [d] k * 1 uszkodzeniami Tp = t pi + z t k + z i= 1 (1) Średni czas niesprawności [h] 0 * 1 = T o toi no i= 1 (2) Parametr strumienia uszkodzeń [1/d] ω = 1 (3) Średnia intensywność naprawy [1/h] Wskaźnik gotowości - Prawdopodobieństwo pracy bezuszkodzeniowej T p 1 µ = (4) T o * * T p K g = (5) * * T p + T o ' R t = P Tp t = exp ω t (6) - ( ) ( ) ( ) Prawdopodobieństwo odnowy - ( t) = exp( ω t) R o 1 (7) gdzie: k - liczba okresów pracy obiektów uszkadzających się, t pi - wartość i-tego okresu pracy, t - długość okresu obserwacji, z - liczba okresów pracy obiektów nieuszkadzających się, n o - liczba niesprawności w badanym okresie eksploatacji, t oi - czas trwania i-tej odnowy, pozostałe oznaczenia zdefiniowano powyżej. 3. Charakterystyka obiektu badań PsDyW aglomeracji ślaskiej Współczesna sieć wodociągowa aglomeracji śląskiej stanowi złożony system techniczny. Specyfiką omawianego podsystemu jest nie tylko rozległy obszar objęty zasięgiem jego funkcjonowania (66 gmin województwa śląskiego, około 3 miliony indywidualnych odbiorców) ale zasady jego zarządzania. Eksploatacja tak rozległej lokalnej sieci wodociągowej znajduje się w gestii zarządzania 42 podmiotów gospodarczych, obejmujących lokalne RPWiK i przedsiębiorstwa komunalne, natomiast sieć tranzytowa, magistralna i rozdzielcza eksploatowana jest w większości przez Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów S.A. (GPW S.A.) Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów S.A. eksploatuje ponad 1000 km sieci magistralnej, głównie w zakresie dużych średnic (tabela 2). Przewodów o średnicy poniżej 500 jest zaledwie 11,9% całkowitej długości sieci wodociągowej. Zasadniczy trzon w budowie podsystemu dystrybucji wody stanowi system tranzytowo-magistralny o średnicy 800 i powyżej, który tworzy blisko 65% łącznej długości omawianej sieci. Budowany przez ponad 120 lat system pierścieniowy dystrybucji pozwala między innymi na elastyczną współpracę z podsystem produkcji wody, opierającym swoje działanie na pracy 11 stacji uzdatniania wody. Taka budowa SZW zapewnia wysoką gwarancję ciągłości dostawy wody do odbiorców przy jednoczesnej minimalizacji skutków awarii i losowych postojów. Tabela 2. Struktura wielkości średnic przewodów sieci wodociągowej GPW S.A. Średnica [mm] < >1500 Razem 1500 Długość [km] Udział procentowy [%] Wieloletni okres budowy PsDyW przyczynił się ponadto do istotnej różnorodności wiekowej sieci. Istnieją tu, rurociągi o ponad 100 letniej eksploatacji stanowiące blisko 10% udział w strukturze wiekowej jak i przewody eksploatowane zaledwie 10 lat (23,3%). Ciągła rozbudowa oraz modernizacja, jak i eksploatacja systemu w obszarze objętym skutkami działalności górniczej, wpłynęły znacząco na różnorodność struktury materiałowej (tabela 3). Zdecydowanie największy udział w budowie PsDyW odgrywa stal (79,4% całkowitej długości sieci wodociągowej). Pozostała część sieci wodociągowej o łącznej długości 210,8 km wykonana jest głównie z żeliwa sferoidalnego (7,2%), żeliwa szarego (5,4%), PE (4,1%) i żelbetu (3,8%). Nieznaczny udział w budowie przewodów PsDyW odgrywają sieci z PCV i GFK (żywice poliuretanowe zbrojone włóknem szklanym).

4 296 Tabela 3. Struktura materiałowa wodociągu grupowego GPW S.A L.p. Materiał Długość [km] 1 GFK 0,3 2 PCV 0,9 3 PE 42,0 4 Stal (1) 811,5 5 Żelbet 38,8 6 Żeliwo szare 55,7 7 Żeliwo sferoidalne 73,1 Razem 1 022,3 (1) - rurociągi stalowe z wykładziną cementową 118,3 km - rurociągi stalowe z wykładziną poliuretanową 1,1 km - rurociągi stalowe z rękawem poliestrowym 0,8 km Eksploatacją i konserwacją sieci wodociągowej wydzielonej terytorialnie w zależności od zasięgu działania, zajmuje się osiem niezależnych oddziałów sieci magistralnej (OSM), W poniższej tabeli 4 przedstawiono charakterystyki sieci wodociągowych zarządzanych przez poszczególne OSM wraz z oceną intensywności występujących awarii przewodów wodociągowych. OSM Tabela 4. Charakterystyka sieci wodociągowej eksploatowanej przez OSM Awaryjność Awaryjność Długość sieci sieci w roku sieci w roku wodociągowej [km] [uszk/km rok] [uszk/km rok] Średni wiek sieci wodociągowej [lat] Bytków 158,1 0,31 0,28 36 Chropaczów 89,0 0,72 0,62 56 Czarny Las 120,8 0,29 0,26 35 Mikołów 200,7 0,25 0,33 30 Murcki 80,6 0,50 0,58 23 Pszów 95,3 0,40 0,34 22 Zagórze 111,7 0,40 0,44 31 Żory 166,1 0,20 0,28 27 Razem 1 022,3 0,35 0,40 32 Eksploatacja wodociągu grupowego aglomeracji śląskiej wspomagana jest pracą 9 zbiorników wyrównawczych o łącznej pojemności 339 tys. m 3 oraz 5 pompowni sieciowych. Ilość magazynowanej w nich wody stanowi około 70% ilości wody wtłaczanej przez przedsiębiorstwo do PsDyW w ciągu doby. Kluczową rolę w funkcjonowaniu PsDyW odgrywa zespół zbiorników w Mikołowie o łącznej pojemności m 3 (12 komór), z którego woda odpływa grawitacyjne zarówno w kierunku GOP-u jak i ROW-u. Ponadto szczególną rolę w eksploatacji PsDyW odgrywają wyrównawcze zbiorniki: Czarny Las, Chorzów i Murcki, o łącznej pojemności m 3. Struktura pierścieniowa sieci wodociągowej oraz towarzyszące jej obiekty wodociągowe PsDyW na terenie Śląska charakteryzują się wysoką gwarancję dostawy wody do odbiorcy, nawet w sytuacji zaistnienia nieoczekiwanych zdarzeń awaryjnych (przerwa w dostawie prądu, poważne awarie sieci tranzytowej itp.). W sytuacjach tych system wodociągowy jest w stanie dokonać przerzutów wody z innych układów zasilania w dowolne rejony aglomeracji śląskiej, zachowując ciągłość dostawy wody. 4. Metodyka badań Przyjęta metodyka badań wpływu czynników eksploatacyjnych na niezawodność wybranej sieci wodociągowej Śląska obejmuje wytypowanie i klasyfikację obiektów i czasu badań oraz określenie zakresu analiz, ustalenie modelu niezawodnościowego badanych obiektów,

5 297 przeprowadzenie badań eksploatacyjnych, weryfikację uzyskanych wyników oraz wyznaczenie wartości wybranych wskaźników niezawodności i ich postaci funkcyjnych, określenie wpływu wybranych parametrów eksploatacyjnych na niezawodność sieci wodociągowej. Badania eksploatacyjne niezawodności przeprowadzono dla system zaopatrzenia Będzina i Czeladzi, który jest zasilany wodą ze stacji uzdatniania Będzin. Stacja ta pobiera wodę z rzeki Czarnej Przemszy za pomocą dwóch ujęć brzegowych zlokalizowanych na jazach piętrzących. Układ technologiczny uzdatniania wody oparty jest o proces wstępnego utleniania, koagulację wody PAX-em, filtrację pospieszną oraz dezynfekcję dwutlenkiem chloru. Tak uzdatniona woda podawana jest do sieci wodociągowej Będzina i Czeladzi układem pomp pompowni II stopnia (tabela 5). Tabela 5. Charakterystyka pompowni II stopnia SUW Będzin Typ pompy Liczba Numer Parametry techniczne jednostek pompy Q [m 3 /h] H [m] 30 D D i D i D i D i Aktualną dobową wydajność stacji zapewnia praca pomp nr 3 i 5, które od 10 maja 2006 r pracują w układzie pompowym z przemiennikiem częstotliwości typu NXP 07305A (moc 400kW, U=380V, I= A), gwarantującym utrzymanie w podsystemie dystrybucji stałego ciśnienia na poziomie 9,4 kpa. Z niezawodnościowego punktu odniesienia eksploatacja pompowni w okresie maksymalnego rozbioru stanowi strukturę pracy 5 pomp, w której 2 stanowią tak zwane jednostki rezerwowe (3z5). Pompy numer 9, 10, 12 i 13 są w układzie technicznym funkcjonowania tzw. rezerwą zimną. Rozbiór wody w Będzinie i Czeladzi powoduje, iż warunki eksploatacji stacji zapewniają dużą rezerwowość pracy pompowni II stopni, czyniąc ją obiektem o dużej niezawodności. Objęty badaniami system dystrybucji wody to sieć magistralna 600 o łącznej długości 5,85 km. Jest to sieć stalowa z bitumiczną izolacją antykorozyjną, która do eksploatacji została oddana w 1956 r. Obszar analizy został podzielony na 4 strefy badań, charakterystykę których przedstawiono w tabeli 6. Tabela 6. Charakterystyka obszaru badań sieć wodociągowa 600 Obszar Numer Długość Zagospodarowanie Materiał obszaru [km] terenu pompownia II stopnia SUW Będzin Teren umiarkowanie 4 1,960 stal ul. Świerczewskiego zabudowany ul. Świerczewskiego przejęcie nad DK 1 3 1,678 stal Teren zabudowany przejście nad DK 1 zakład ZIK 2 1,497 stal Teren zielony Zakład ZIK rozwidlenie ulic Będzińskiej i Grodzieckiej 1 0,714 stal Teren zabudowany Badania prowadzone były w latach zgodnie z planem (l, W, t). Powyższy plan odnosi się do obiektów, które uszkodzone w okresie badań podlegają naprawie -W, rozpatrywana jest długość badanych przewodów l oraz badania kończy się po upływie czasu t. W badaniach wydzielono dwa okresy analizy, I okres to 1988 maj 2006 (eksploatacja sieci przed regulacją ciśnienia), II okres to maj , obejmujący czasokres po wdrożeniu systemu kontroli ciśnienia wody w sieci. Analizę oparto na danych archiwalnych zawartych w Kartach eksploatacyjnych sieci wodociągowej uzyskanych w przedsiębiorstwie. Ustalone warunki badań gwarantowały, wyznaczenie miar niezawodnościowych

6 298 z dokładnością δ=0,1 (błąd względny) na poziomie wiarygodności β=0,95. Zakres przeprowadzonych badań eksploatacyjnych obejmował dane takie jak: data i godzina wystąpienia awarii, naprawy, remontu itp., poszczególne czas trwania (czas 5. Dyskusja wyników analizy niezawodnościowej eksploatacji sieci doprowadzającej wodę do Będzina i Czeladzi Analizowany system dystrybucji wody jest układem rozległym o skomplikowanej topologii jak i zróżnicowanym uzbrojeniu. Awarie sieci wodociągowej są wynikiem ponad 50-cioletniej eksploatacji rurociągu oraz negatywnego oddziaływania środowiska (szkody górnicze, sieć kanalizacyjna). Awarie powyższe dotyczą głównie uszkodzeń korpusu rury, złączy, kompensatorów lub uzbrojenia. Objawiają się one w postaci pęknięcia podłużnego, wypchnięcia uszczelnienia, uszkodzenia mechanicznego czy też korozji. Przeprowadzona analiza wykazała, że najczęściej występują uszkodzenia będące skutkiem procesu korozji sieci, które stanowią blisko 92% wszystkich interwencji brygad remontowo-naprawczych w ciągu roku. zgłoszenia uszkodzenia, rozpoczęcia naprawy i jej zakończenia), opis zdarzenia obejmujący lokalizację i rodzaj uszkodzenia i sposób naprawy, średnicę i materiał przewodu oraz skutki awarii dla podsystemu lub całego SZW. Średnia intensywność uszkodzeń całej rozpatrywanej sieci magistralnej Ø 600, w okresie przed modernizacją przepompowni II stopnia w SUW Będzin, wynosiła 0,39 [uszk./km a]. W okresie tym odnotowano elementy systemu dystrybucji wody (obszar 1- tabela 7) charakteryzujące się największą intensywnością uszkodzeń 1,83[uszk./km a] oraz najmniejszą 0,21 [uszk./km a] (obszar 3- tabela 7). W okresie eksploatacji (1998-maj 2006) sieci wodociągowej w obszarze 2 nie odnotowano żadnej awarii, uzyskując tym samym wysoki poziom niezawodnego funkcjonowania systemu. Powyższy efekt eksploatacyjny została osiągnięty dzięki zakończonej w 1997 roku modernizacji (pokrycie rurociągu od wewnątrz rękawem) odcinka sieci, przebiegającego nad krajową drogą, bowiem odcinek ten do roku 1998 charakteryzował się największą awaryjnością w obszarze objętym analizą. Tabela 7. Zmienność wskaźników niezawodności w latach Wskaźnik niezawodności, jednostka Obszar* ω * T p * T o [uszk/km a] [d] [h] K * g R(t) 1-PRC 1, , exp(-0, t) 1-PORC 4, , exp(-0, t) 2-PRC Brak awarii w latach PORC Brak awarii w latach PRC 0, , exp(-0, t) 3-PORC Brak awarii w latach PRC 0, ,83 0, exp(-0, t) 4-PORC 0, , exp(-0, t) *PRC przed regulacją ciśnienia, PORC po regulacji ciśnienia W odniesieniu do II okresu badań dla obszaru 2 i 3 nie odnotowano żadnych uszkodzeń sieci. Średnia intensywność uszkodzeń przewodu w obszarze 4 zmalała o około 19% osiągając poziom 0,25 [uszk./km a], spełniając tym samym standardy europejskie dla przewodów magistralnych (0,30 [uszk./km a]). Natomiast obszar nr 1 analizy charakteryzuje się wzrostem intensywności uszkodzeń do poziomu aż 4,73 [uszk./km a], przy jednoczesnym 2 krotnym obniżeniu czasu całkowitej odnowy przewodu z poziomy 15,88 h do 7,86 h. Przyczynę wzrostu intensywności uszkodzeń w tym obszarze analizy z jednej strony można tłumaczyć zmianą od 2006 r kierunku zasilania mieszkańców Siemianowic, w konsekwencji której, ilość dostarczanej wody do tego obszaru uległa znacznemu zmniejszeniu i pokrywa obecnie jedynie potrzeby wodne zaledwie paru indywidualnych odbiorców, nie przekraczając kilku m 3 w ciągu doby. Z drugiej zaś strony oczekiwania ze strony MPWiK Sp. z o.o. w Będzinie, mające na celu zaopatrzenie w wodę mieszkańców Grodźca, po włączeniu ich w system wodociągowy zasilany z SUW Będzin, wymuszają utrzymanie ciśnienia na wyjściu z

7 299 pompowni na poziome 9,4 kpa, co stanowi średnio od 1-1,5 kpa ciśnienie większe niż przed jego regulacją (rys. 1). Konsekwencją powyższych zmian warunków eksploatacyjnych jest blisko 2,5- krotny wzrost awaryjności sieci wodociągowej w obszarze Ciśnienie [kpa] :00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:01 16:01 18:01 20:01 22:01 iśnienie przed regulacją r ciśnienie po regulacji r. Rys. 1.Dobowa zmienność ciśnienia na wyjściu z pompowni II SUW Będzin Znaczne zmniejszenie awaryjności rozważanego układu w pozostałych obszarach analizy, zwiększyły efektywność podejmowanych interwencji naprawczych przez brygady remontowe, a co za tym idzie zmniejszyły niedogodności usuwania awarii dla mieszkańców tego rejonu, z tytułu 2-krotnego skrócenia czasu odnowy przewodu - średnio do 7,86h. Sprawnie więc funkcjonujące zespoły Pogotowia Wodociągowego podnoszą niezawodność działania SZW, w wyniku minimalizacji czasu niesprawności uszkodzonych jego elementów. Sprawna interwencja objawia się również zmniejszeniem skutków występujących awarii jak i ryzyka, jakie ponosi przedsiębiorstwo eksploatując tak rozległy i złożony system zaopatrzenia w wodę. Wnioski z przeprowadzonej analizy stanowiły jeden z istotnych argumentów wytypowania powyższego fragmentu sieci wodociągowej, jako priorytetowego w planach modernizacyjnych Przedsiębiorstwa w najbliższym okresie. W ramach pełnej analiz prowadzonych badań dokonano również identyfikacji rozkładu zmiennej czas pracy bezawaryjnej. Weryfikacji hipotezy H 0 zmienna o rozkładzie wykładniczym - dokonano za pomocą testów Kołmogorowa-Smirnowa oraz testu χ 2. Wyniki testów nie pozwoliły na odrzucenie hipotezy H 0 o wykładniczym rozkładzie czasu pracy bezawaryjnej wydzielonego obszaru dystrybucji wody systemu wodociągowego Będzina (rys. 2.). Interpretacja dystrybuanty czasu pracy bezawaryjnej wykazała, iż z prawdopodobieństwem 0,95 czas ten nie przekroczy 695 dób (rys. 3.).

8 300 Zmienna: Czas pracy bezawaryjnej - lata d Kołmogorowa-Smirnowa , Test chi-kwadrat = , df = 1 (dopasow.), p = Częstości względne (%) Czas [d] Rys. 2. Rozkład czasu pracy bezawaryjnej 110 Dystrybuanta zmiennej czas pracy bezawaryjnej lata d Kołmogorowa-Smirnowa , Test chi-kwadrat = , df = 1 (dopasow.), p = Częstości względne (%) Czas [d] Rys. 3. Dystrybuanta czasu pracy bezawaryjnej 6. Podsumowanie i wnioski 1. Przeprowadzone badania i analiza techniczno-niezawodnościowa sieci wodociągowej dostarczającej wodę mieszkańcom Będzina i Czeladzi wykazała, iż stabilizacja ciśnienia panującego w sieci ma bardzo istotny wpływ na uszkadzalność układu. Stabilizacja ciśnienia, w maju 2006 na poziomie 9,4 kpa pozwoliła na wzrost niezawodności transportu wody dostarczanej do obszarów nr 2, 3 i 4. Aktualnie awaryjność sieci wodociągowej w tym obszarze spełnia standardy europejskie. 2. Podwyższenie ciśnienia w sieci skutkuje wzrostem intensywności uszkodzeń przewodu wodociągowego w obszarze nr 1, który został zakwalifikowany do modernizacji

9 Stabilizacja ciśnienia w sieci wodociągowej podniosła również efektywność funkcjonowania zespołów Pogotowia Wodociągowego, podnoszą tym samym niezawodność działania SZW. 4. Wymiernym efektem stabilizacji ciśnienia w sieci wodociągowej, jest nie tylko zwiększenie niezawodności działania podsystemu dystrybucji i obniżenie ryzyka działalności przedsiębiorstwa, ale także obniżenie kosztów napraw zaistniałych uszkodzeń. Ponadto wymiernym efektem jest również obniżenie wielkości strat wody i wzrost komfortu życia społeczeństwa. LITERATURA HOTLOŚ H., 2003; Reliability level of municipal water pip networks, Environmental Protection Engineering No 2, pp KIRCHSTEIGER CH., 1994; Nonparametric estimation of time-dependent failure rates probabilistic risk assessment, Reliability Engineering and System Safety, vol. 44, pp.1-9. KWIETNIEWSKI M. Metody badań eksploatacyjnych sieci wodociągowych pod kątem niezawodności dostawy wody do odbiorców, Prace Naukowe Inżynierii Środowiska z.28, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa POLLARD S.J.T., Risk Management for Water and Wastewater Utilities, IWA Publishing ULANICKA K. et al. Experience with pressure control of a very large scale water distribution network. Conference Proceedings Water Supply and Water Quality ed. Sozański M., PZITS o/wielkopolski, Cracow WIECZYSTY A. i inni. Metody podnoszenia niezawodności działania komunalnych systemów zaopatrzenia w wodę, KIŚ PAN, vol.2., Kraków KWIETNIEWSKI M., ROMAN M., KŁOSS- TRĘBACZKIEWICZ H. Niezawodność wodociągów i kanalizacji, Arkady, Warszawa 1993.