Przyczyny i zapobieganie awariom na sieci. W ujęciu ogólnym i na przykładzie ZWiK w Raciborzu
W branży wodociągowo-kanalizacyjnej w sferze przyczyn i zapobiegania awariom można by rzec: „Nic nie może być nam już obce”. To prawda: zarówno przyczyny, jak i sposoby zapobiegania awariom są dobrze zdefiniowane i zweryfikowane. Czy to oznacza, że tematem nie warto się zajmować?

Absolutnie nie. Pomimo że znamy problemy i sposoby rozwiązywania, należy ciągle przypominać, uczyć się i szukać rozwiązań dostosowanych do zmian wynikających z wprowadzenia nowoczesnych środków technicznych (automatyzacja procesu, systemy SCADA, programy GIS itp.) oraz nowych rozwiązań w dziedzinie materiałoznawstwa, przekładających się na stosowane materiały w budowie sieci wodociągowo-kanalizacyjnej.
Przyczyny powstawania awarii na sieci wodociągowej. wybrane metody zapobiegania
Ad. 1. Wady materiałowe: najczęściej wynikające na etapie produkcji.
Ad. 2. Błędy montażowe: w tym przypadku mamy do czynienia z czynnikiem ludzkim.
Ad. 3. Wiek materiału: każdy materiał (nawet ten najlepszy) ulega starzeniu się, utlenianiu, korozji, zmęczeniu materiału. Im dłuższy czas, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia kilku czyn- ników.
Ad. 4. Błędy w wykonawstwie sieci wodociągowej, to: połączenie błędów montażowych i innych czynności na etapie całościowego wykonawstwa sieci wodociągowej (ułożenie, próby ciśnienia, zasypka, itp.).
Ad. 5. Pośpiech w zamykaniu i otwieraniu strefy objętej awarią. Każdy odbiorca usługi oczekuje szybkiej interwencji ze strony ZWiK w przypadku przerwy dostawy wody, związanej z wystąpieniem awarii na danym odcinku sieci. Należy jednak zachować ostrożność podczas zamykania, a w późniejszym etapie otwierania danego odcinka/strefy układu dystrybucyjnego. Pierwszeństwo zamykania zasuw powinno wynikać zarówno z ograniczenia do minimum obszaru odciętego od dostawy wody pitnej, jak i zminimalizowania zakłóceń związanych z przepływami wstecznymi. Szybkość zamykania i otwierania zasuwy również ma istotne znaczenie – należy się nie spieszyć podczas wykonywania tej czynności, „dać czas” sieci wodociągowej na zmianę kierunków przepływu i zmianę ciśnień, w przypadku gdy odcinamy sieci rozdzielcze o większych średnicach, a tym bardziej magistralne. Podczas otwierania zasuwy/ zasuw danego odcinka/strefy, który w wyniku odcięcia uległ odwodnieniu, należy bezwzględnie pamiętać o odpowietrzeniu odcinka i pozbyciu się powietrza, zanim uruchomimy odcinek sieci do eksploatacji. Uderzenie hydrauliczne najczęściej skutkuje nową awarią.
Ad. 6. Błędy projektowe. Wynikające ze złych wstępnych założeń, braku znajomości specyfiki układu zasilania danej strefy, nieuwzględnienie zabudowy odpowietrzników w układach w wysokich punktach zasilania, w których może dojść do szybkiego odwodnienia wskutek przerwy dostawy wody (brak zasilania w układach pompowni liniowych, błędy w dobrze pomp i układów sterujących, błędy w doborze rurociągów o odpowiednim Pmax, itd.).
Ad. 7. System SCADA. Jeszcze kilkanaście lat temu ten czynnik nie odgrywał istotnego znaczenia w ograniczaniu wystąpienia awarii. Wraz z postępującą automatyzacją procesów na etapie produkcji i dystrybucji wody jest to jeden z czynników mających największy wpływ na prawidłową eksploatację systemu dystrybucyjnego.
Ad. 8. Warunki pogodowe i glebowe: głębokość strefy przemarzania podczas bardzo niskich temperatur, w powiązaniu z poprzecznymi ruchami utworów glebowych, to najczęstsza przyczyna poprzecznych pęknięć rur żeliwnych. Struktura glebowa ma tu istotne znaczenie co do wielkości ruchów poprzecznych.
Ad. 9. Uwarunkowania historyczne. Stopień i czas zwodociągowania poszczególnych miejscowości w Polsce powiązany jest historią. Dawne miasta będące w granicach dawnych Niemiec były szybko zwodociągowane i skanalizowane. Żeliwo z okresu przed i zaraz po wojnie na tych obszarach było najczęściej bardzo dobrej jakości. W wyniku długoletniej eksploatacji tych rurociągów (inne normy jakości wody podawanej do sieci) wiele z nich uległo procesowi zarastania. Lata 60. i 70. w PRL-u to użycie materiału azbestowego do budowy rurociągów (bardzo łamliwego, mało odpornego na siły tnące). Żeliwo z lat 70. również było bardzo złej jakości (zbyt duża zawartość węgla), co przyczyniało się do jego łamliwości i braku odporności na siły poprzeczne i wzdłużne. Występowała w nich również korozja punktowa.
Ad. 10. Uderzenia hydrauliczne: połączenie problematyki SCADA, reakcji na zamykanie i otwieranie zasuw podczas usuwania awarii i błędy projektowe.
Ad. 11. Jakość wtłaczanego medium (wody pitnej): agresywność wody (korozyjność – niskie pH w połączeniu z dużą zawartością tlenu) przekłada się na niszczenie powierzchni stalowych ujawniającej się punktową korozją. Zarastanie rurociągów tlenkami żelaza i manganu (wody podziemne) przyczynia się do wzrostu oporów sieci, a czasami do całkowitego zatrzymania przepływu w wyniku pełnego zarośnięcia rurociągu, przyłącza, uchwytu.
Specyfika sieci wodociągowej miasta Racibórz
Intensywny rozwój infrastruktury wodociągowej w Raciborzu nastąpił na przełomie XIX i XX wieku – najstarsze rurociągi żeliwne pochodzą z około 1880 roku. Główna magistrala sieci ciśnieniowej o średnicy 400 mm żel. została wybudowana w 1934 roku i do dzisiaj jest eksploatowana. Sieć wodociągowa miasta stanowiła do lat 60. ubiegłego wieku monolityczny system składający się prawie w 100% z rur żeliwnych. W przeważającej ich części to rurociągi z okresu poprzedzającego wybuch II wojny światowej. Co do jakości żeliwa należy wyraźnie stwierdzić, że najgorsze odlewy rur z tego materiału powstawały pod koniec lat 60. i 70. Rury PVC stanowią największy udział % w systemie sieciowym, ale i na nich zdarzają się awarie wynikające ze złej jakości zastosowanego materiału.
Centrum miasta to wciąż w przeważającej części przedwojenne rurociągi żeliwne. Koniec lat 90. ubiegłego wieku zapoczątkował budowę rurociągów z PE. Ten typ rur zaczął zastępować rury żeliwne. Obecnie główna sieć rozdzielcza tworząca układ pierścieniowy to rurociągi z PE i PVC, żeliwo w przeważającej części znajduje się w starej części przedwojennego Raciborza.
W latach 2012-2017 znacząco wyhamowała modernizacja związana z wymianą starych rurociągów żeliwnych w centrum miasta. Przekłada się to bezpośrednio na wzrost wskaźników strat wody.
Cały artykuł dostępny w nr 2/2018 magazynu Kierunek Wod-Kan.
Komentarze