Rekonstrukciós állapotértékelési módszerek. Hálózati állapotfelvétel készítése, hibastatisztika

1. Rekonstrukciós állapotértékelési módszerek. Hálózati állapotfelvétel készítése, hibastatisztika

2. Néhány érdekes számadat a nagyvilágból • Európában 5 milliárd eurót költenek évente vízi közmű rekonstrukcióra ami így is 0,5%-os felújítási arányt képvisel az elvárt 2%-hoz képest • USA-ban 77 milliárd dollárra becsülik azt az összeget, amit felújítandó vezetékekre kell költeni az elkövetkező húsz évben • Közmű vagyon kezelése, műszaki és gazdasági szempontból egyaránt optimális felújítása az elmúlt években az egész világon az érdeklődés középpontjába (CARE-W, CARE-S,…) • Rekonstrukcióra érett vezetékhálózat aránya megközelítően 75%-os, ami mintegy 2000 milliárd Ft-nyi beruházási igényt jelent 2009-es árszinten

3. A szolgáltatók fő célja és egyben teljesítményük értékelési kritériuma A hálózatban jelentkező negatív hatásokat a lehető legalacsonyabb költséggel, a még elfogadható szolgáltatási színvonal fenntartása mellett csökkentsék, illetve az ellátás biztonságát növeljék.

4. Felújításból származó alapvető előnyök • a hálózati nyomás, amely a rendszer jobb hidraulikai kapacitásából származik, • fenntartási előny, amely fizikai állapotból következik, • üzemeltetői előny, amelyet a nagyobb hálózati flexibilitás eredményez, • a csőcserék következtében javuló vízminőség.

5. Döntéstámogató módszerek Típusok: • Egy-, illetve • Többkritériumos(MCDM - Multiple-criteriadecision-making, illetve MCDA - Multiple-criteriadecision-aid) rendszerek Jellemzően a többkritériumos rendszereket szorzószámokkal visszafejtik egykritériumossá. A döntéstámogató rendszereknél fontos a meghibásodások megbízható előrejelzése.

6. Meghibásodások hatásai Közvetlenül jelentkezők: • vízhiány, • nyomás csökkenés, • elöntés, • helyreállítási költségek Áttételes, közvetett hátrányok/károk (Ezeket a nehezen számszerűsíthető közvetett hatásokat leginkább kár és más költség szorzókkal veszik figyelembe): • kellemetlenségek, esztétikai jellegű problémák, • a forgalom akadályozása, • közegészségügyi következménye, • Politikai károk.

7. A vezeték rekonstrukció döntéstámogatásának elvi sémája

8. Cél a csőcsere gazdaságilag optimális időpontjának meghatározása

9. Vezetékek élettartam diagramja • 3 fő szakasz: • A, Üzembe helyezési (beégetési) • B, Alacsony meghibásodási rátájú • C, Elhasználódási szakasz

10. Állapotértékelési módszerek csoportosítása Típusok • Fizikai vizsgálatok • Meghibásodás adatok statisztikai vizsgálata Fizikai vizsgálatok típusa: • Roncsolásos • Roncsolás mentes Fizikai vizsgálatok helye szerint • Helyszíni • Laboratóriumi

11. Fizikai tönkremenetel ahol: p - belső nyomás pc csőre megengedhető maximális nyomásérték w - csőre ható külső terhek wc - a cső külső terhekkel szembeni ellenállása

12. Állapotértékelési módszerek gravitációs vezetékek • Vizuális vizsgálat • Tükrözés • Víztartáspróba (exfiltráció 2m-es vízoszlopnyomás, infiltráció) • Füstvizsgálat • Kamera vizsgálatok • MSZ EN 13508-2:2003: Települések vízelvezetõ rendszereinek állapota. 2. rész: A szemrevételezéses felülvizsgálat kódrendszere, • MSZ EN 13508-1:2004: Települések vízelvezető rendszereinek állapota. 1. rész: Általános követelmények

13. Állapotértékelési módszerek • Infravörös képalkotás (talaj hőmérséklet-eloszlásának mintázatából próbálnak következtetni. A vezeték meghibásodás helyét lehet megmondani, a mértékét viszont nem. A külső hőmérséklet, napszak befolyásolja a sikert. 12 méterig alkalmazható) • Ultrahang olyan helyen alkalmazható ahol egy mérőkocsi a vezetékbe helyezhető. A vizsgálat lényege, hogy az ultrahang a különböző anyagokban más és más sebességgel terjed, ezért azok határfelületein – ilyenek például a csatornafal anyagának esetleges egyenetlenségein (inhomogenitásain) – visszaverődést szenvedhet. • Talajradar észleli a csatornafal közelében az üregeket, a nagyobb szikladarabokat, valamint (tömítetlenség esetén) a talaj vizes voltát, de alkalmas betoncsövek hasadásának vizsgálatára is.

14. Állapotértékelési módszerek nyomás alatti vezetékek • Nyomáspróba • Körzet zárás, vízveszteség elemzés • Akusztikai vizsgálatok (vezeték anyag, falvastagság, talajvíz helye, talaj fizikai jellemzői) • Vezetőképességen alapuló vizsgálatok, (fémanyagú csövek, csövön gerjesztés majd csillapodás és fáziskésés érzékelésével mérés) • Elektromágneses fluxus szivárgásvizsgálat (méret alak, hely fém anyagú cső) • Talaj letapogatás

15. Laboratóriumi vizsgálatok Roncsolásos vizsgálatok • Teherbírás vizsgálatok(éltőrő teher, húzófeszültség), • Alak vizsgálatok (ovalitás) • Mikroszkopikus vizsgálatok (bemaródás) • Porozitás vizsgálatok (vízfelvétel, testsűrűség) • OIT vizsgálat • Oldószeres vizsgálatok • Hőmérséklet változásra alakváltozás • Belső nyomásállóság

16. Statisztikai kiértékelhetőséghomogén csoportok képzése Környezeti tényezők vizsgálata (talaj, talajvíz): • talaj típusa • talajvíz a csőzónában • pH • szulfát, • klorid tartalom • vezetőképesség

17. Matematikai módszerek • Regressziós modellek • Sztochasztikus modellek Jellemzőik: • Érzékenyek a csoportbontásra, homogén csoportokat kell képezni (vezeték típus, szállított közeg, talaj, talajvíz paraméterek) !!! • Fontos a hálózat nyilvántartások megbízhatósága (meghibásodás, vezeték adat) • A matematikai modellek a meglévő meghibásodás adatokból jeleznek előre, feltételezve, hogy a jövőbeni meghibásodások alakulása követi a múltbeli szabályszerűséget. • Valamennyi modellre jellemző, hogy az idő függvényében előrejelzést adnak a meghibásodások várható számára, de a meghibásodások helyéről a vizsgált objektumon belül nem képesek információval szolgálni.

18. Kád görbe (ROCOF) A mérnöki rendszerek ebből a szempontból két csoportba, a javítható és az eldobandó rendszerekbe sorolhatók. A 4. ábra a javítható rendszerekhez tartozó kád görbét szemlélteti. Ide tartoznak a vízelosztó hálózatok, illetve azok objektumai is. A javítható rendszerek ismérve, hogy bármely meghibásodás után a kijavított objektum az esemény előtti feladatát újra el tudja látni (Ascher és Feingold 1984).

19. Regressziós modellek jellemzői • Az egyváltozós, vagy aggregált és a többváltozós regressziós modellek az idő függvényében számítják a várható csőtörés-számot. • Az aggregált modellek az öregedés ható tényezőit egy váltózóba sűrítik, míg a többváltozósaknál lehetőség van ezeket hatásuk szerint súlyozottan figyelembe venni. • A regressziós modellek matematikai egyenletei általában 2-3 paramétert használnak a meghibásodás előrejelzésre. • A leggyakoribb alapadat a vezeték életkora és a meghibásodás idősora. A paraméterek meghatározásához a vezetékekből homogén csoportokat képeznek.

20. Regressziós modellek Lineáris: Exponenciális: - adott évben a meghibásodás szám (hiba/km) - építés évében a meghibásodás szám (hiba/km) - meghibásodás növekedési ráta (év-1) - a vezeték életkora (év) - előrejelezni kívánt idő (év)

21. Regressziós modellek (McMullen, 1982) ahol: • T: az első meghibásodásig eltelt idő • R: telített talaj ohmikus ellenállása • rpredox potenciál

22. Regressziós modellek (Shamir-Howard, 1979) Ahol: N(t) - adott évben a meghibásodás ráta (hiba/év/km) N(t0) - a 0. évben, azaz a megfigyelés kezdeti időpontjában a meghibásodás ráta (hiba/év/km) A - meghibásodás növekedési ráta (év-1) (regresszió analízisből származtatható érték) t - a vizsgált év (év) t0 - az üzembe helyezés éve, vagy az az időpont, amitől meghibásodás adatok rendelkezésre állnak (év), vagyis a megfigyelés kezdete

23. Valószínűségi modellek A sztochasztikus (valószínűségi) alapú modellek három csoportba sorolhatók: • a meghibásodások időpontját leíró, • a túlélés meghatározó, • a számoló modellek Az első két megközelítés az adott vezeték élettartamának leírására szolgál. A számoló eljárások egy adott időintervallum alatt bekövetkező meghibásodások számának valószínűségére adnak előrejelzést. Emellett feltételezik, hogy az adott objektum javítható.

24. Valószínűségi modellek általános alapegyenlete (Cox 1972) - kiindulási meghibásodás függvény - kiindulási függvényt módosító együttható - meglévő adatokból becsült együttható

25. Valószínűségi modellek időbeli Poisson folyamat (Constantinés Darroch1993) Ahol: k - pozitív egész szám (hibaszám) λ – meghibásodás várható értéke