Анализ состояния системы теплоснабжения осуществляется за счет мониторинга состояние тепловых сетей, а также обследования и испытания тепловых сетей. Мониторинг включает в себя следующие этапы:
1. Обходы и осмотры тепловых сетей, которые регулярно проводят бригады филиала тепловых сетей по утверждённым маршрутам.
2. Контроль за параметрами теплоносителя. Координация всей информации о состоянии тепловых сетей, дефектах, режимах работы котельных и любых отклонениях в параметрах теплоносителя.
3. Постоянный мониторинг качества сетевой воды.
Обследование и испытания тепловых сетей состоит из:
1) температурных и гидравлических испытаний;
2) ВИК (визуально-измерительный контроль);
3) проведение шурфовок;
4) поиск дефектов трубопроводов методами неразрушающего контроля (акустическая томография и толщинометрия).
Более подробно рассмотрим виды обследований и испытаний тепловых сетей.
Тепловые и гидравлические испытания.
Гидравлические испытания проводятся для определения: фактических расходов воды у потребителей, фактических гидравлических характеристик трубопровода и выявления участков с повышенным гидравлическим сопротивлением (1 раз в межотопительный период). Приборы: 2 манометра (рабочий и контрольный) класс выше 1,5%, диаметр манометра не ниже 160 мм, шкала 4/3 от давления испытания.
|
|
Порядок проведения:
1. Отключить испытуемый участок заглушками. Сальниковые компенсаторы заменить заглушками или вставками. Открыть все байпасные линии и задвижки, если их нельзя заменить заглушками.
2. Устанавливается пробное давление Pизб=1,25Рраб, но не более рабочего давления трубопровода Ру. Выдержка сети 10 минут.
3. Давление уменьшается до рабочего, при этом давлении осуществляется осмотр. Утечки контролируются по: падение давления на манометре, явные утечки, характерный шум, запотевание трубы. Одновременно контролируется положение трубопроводов на опорах.
Тепловые испытания. Для определения фактических тепловых потерь (1 раз в 5 лет). Тепловые потери определяются по температуре в конце участка. Это испытание проводится на циркуляционном контуре состоящем из подающей и обратной линий и перемычки между ними, все абоненты ответвления отсоединяются. В этом случае уменьшение температуры по движению по кольцу обуславливается только тепловыми потерями трубопроводов. Время испытания составляет 2tк + (10-12ч.), tк – время пробега температурной волны по кольцу. Температурная волна – увеличение температуры на 10-20 С0 выше испытательной по всей длине температурного кольца, устанавливается наблюдателями и фиксируется изменение температуры.
|
|
Испытание на гидравлические потери проводится на двух режимах: при максимальном расходе и 80% от максимального. По каждому из режимов должно быть снято не менее 15 показаний с интервалом в 5 минут.
ВИК (визуально-измерительный контроль).
Визуальный контроль основного металла трубопровода тепловой сети и сварных соединений на стадии периодического технического освидетельствования должен выполняться в целях подтверждения отсутствия поверхностных повреждений, вызванных условиями эксплуатации трубопровода.
Измерительный контроль основного металла трубопровода тепловой сети и сварных соединений на стадии периодического технического освидетельствования должен выполняться в целях подтверждения допустимости повреждений основного металла трубопровода и сварных соединений, выявленных при визуальном контроле, а также соответствия геометрических размеров трубопровода и сварных соединений требованиям рабочих чертежей, технических условий, стандартов и паспортов.
При визуальном и измерительном контроле, проводимом при наружном осмотре трубопроводов тепловых сетей в ходе технического освидетельствования, должны выявляться изменения формы трубопроводов, а также поверхностные дефекты в основном металле трубопроводов и сварных соединениях, образовавшиеся в процессе эксплуатации (коррозионный износ поверхностей, трещины всех видов и направлений, деформация трубопроводов и др.).
Проведение шурфовок.
Шурфовки, проводимые в подземных прокладках тепловых сетей, являются профилактическим мероприятием, имеющим целью выявление состояния строительно-изоляционных конструкций, тепловой изоляции и трубопроводов.
До внедрения в практику эксплуатации научно обоснованных методов неразрушающей диагностики состояния подземных теплопроводов шурфовки остаются единственным способом оценки состояния элементов подземных прокладок тепловых сетей.
Акустическая томография.
Данный метод основан на физическом явлении- возбуждении потоком воды зон (интервалов) повышенных напряжений трубопровода на их собственных резонансных частотах. К таким зонам относятся также и интервалы, на которых имеется утонение стенки трубы за счет коррозии (внутренней и внешней). Этот метод позволяет определить дефекты размером в поперечнике несколько десятков сантиметров и более, сигнал которых определяется в диапазоне частот от 300 до 5000 Гц. Эти сигналы передаются через жидкость к концам участка трубы, где и фиксируются акселерометрами (виброакустическими датчиками).
Основным преимуществом рассмотренного метода является высокая достоверность результатов и экономичность, обоснованная следующими технологическими особенностями:
- для проведения диагностирования не требуется менять режим экспдуатации трубопровода;
- на проведение диагностирования не влияют наличие у трубопровода углов поворота и компенсаторов;
- для проведения диагностирования достаточно получить доступ к трубопроводу в камерах или смотровых колодцах, т.е. в основной массе случаев можно обойтись без шурфов;
- для установки датчиков требуется снимать минимум изоляции. Получить доступ к металлу трубы достаточно в пятне, по площади соответствующем размерам основания датчика. Как правило такие места без изоляции имеются в любой камере или смотровом колодце;
- обработка данных производится автоматически.
Рисунок 4 – прибор «Каскад 3»
Синхронный регистратор акустических сигналов «Акустический томограф «Каскад-3»-улучшенная версия акустического томографа, обеспечивающая синхронную запись акустических сигналов по двум каналам. Полностью отечественная разработка.
В отличие от обычных корреляционных течеискателей синхронный регистратор акустических сигналов «Акустический томограф «Каскад-3» обладает не одной, а двумя функциями:
|
|
- при совместном использовании с ПО «Акустическая томография-Каскад» для диагностики трубопроводов горячего и холодного водоснабжения;
- при совместном использовании с ПО «Течь» как высокочувствительный корреляционный течеискатель.
Прибор имеет:
- уменьшены габариты всех блоков;
- разработаны новые датчики повышенной чувствительности и улучшенное соотношение сигнал-шум.
Акустический течеискатель состоит из трех блоков:
- двух выносных автономных регистраторов, к которым подключаются высокочувствительные датчики;
- блока задания режимов регистрации.
Томограф позволяет осуществить одновременную синхронную регистрацию акустических сигналов, распространяющихся по воде, записать «шум тока воды». Далее информация переводится компьютер и обрабатывается с помощью специальных программ.
До перевода в компьютер прибор позволяет осуществить более 80-ти записей.
Необходимая одновременность регистрации сигналов на автономных и разнесенных блоках регистрации обеспечивается высоким уровнем синхронизации в момент начала работ и высокоточными таймерами. Такая схема работы обеспечивает большую надежность работы в городских условиях чем кабельные линии связи и радиоканалы.
В функции корреляционного течеискателя прибор позволяет обнаруживать течи:
- диаметр трубопровода – более 80 мм;
- длина единичного участка – от 50 до 300 м;
- точность определения местоположения течи – 1% от длины участка;
- минимальная интенсивность утечки воды – 0,5 м3/час.
Функция прибора для диагностики технического состояния трубопровода:
- диаметр трубопровода – более 80 мм;
- длина единичного участка – от 40 до 300 м;
- точность определения местоположения дефекта – 1,5% от длины участка;
- достоверность идентификации дефекта по параметру опасности образования течи – 80%.
Метод Акустической томографии является развитием технологии корреляционного течеискания. В связи с этим оборудование для Акустической томографии также обладает функциями корреляционных течеискателей.
|
|
Для обнаружения местоположения течи с помощью корреляционных течеискателей, на концах обследуемого участка, в точках доступа (тепловые и смотровые камеры, подвалы домов, шурф и т.п.), на поверхность трубы устанавливаются два виброакустических датчика, которые фиксируют звуковые сигналы, распространяющиеся по воде внутри трубы. Сигналы от датчиков передаются на блок оператора, где осуществляется автоматическая их обработка.
В ходе обработки, поступающие акустические сигналы фильтруются для выделения значимых сигналов от течи на фоне различных шумов. Далее осуществляется корреляционный анализ, позволяющий определить местоположение источника сигнала.
О местоположении течи судят по расположению максимума корреляционной функции.
Ультразвуковая толщинометрия.
Ультразвуковая толщинометрия представляет собой способ диагностирования текущего состояния трубопроводов, магистралей, каркасов из металла без приостановки их эксплуатации. В процессе активного использования металлических изделий нужно следить за их техническим состоянием. Существуют прописанные ГОСТ, РД, СНиП и другие нормативные требования и стандарты, согласно которым необходимо проводить периодические проверки. Метод применяется для выявления «критических» зон в скрытых трубопроводах и подземных коммуникациях, требующих восстановления/замены.
Рисунок 5 – замер толщины стенки трубы
Проще предусмотрительно установить степень износа трубопроводов тепловой сети, водопроводов горячего и холодного водоснабжения, металлических несущих элементов, чтобы укрепить их, чем устранять последствия аварий. Именно для этого и заказывается проведение ультразвуковой толщинометрии.
Процесс диагностирования предусматривает определение толщины стенок труб и других конструкций в любых плоскостях при помощи специализированного прибора, а также визуальный осмотр объекта исследования. Ультразвуковой преобразователь с пьезоэлементами посылает и принимает колебания ультразвука и передает полученные показатели на дисплей. В обработанных специалистом данных отображаются точные значения толщины труб или конструкций.
После подробного рассмотрения всех видов обследований и методов на их основе проведем анализ состояния системы теплоснабжения на участке тепловой сети от ТК-34Д до здания электрокотельной «Байкальская».
Срок эксплуатации участка тепловой сети – более 29 лет, выше нормативного (25 лет). В 2018 году в тепловой камере ТК-39Д произошло повреждение на подающем трубопроводе:
- частичное разрушение покровного слоя тепловой изоляции и антикоррозийного покрытия;
- заиленность лотков;
- разрушение гидроизоляции плит перекрытия тепловой камеры;
- интенсивная наружная коррозия трубопроводов.
Потери тепловой энергии при транспортировке теплоносителя в тепловых сетях данного участка обусловлены, прежде всего, физическим износом, состоянием тепловой изоляции (частично разрушением), завышенными диаметрами трубопроводов и составляют 15-20%, что значительно превышает существующие нормативы. Поэтому снижение тепловых потерь в системе теплоснабжения станции весьма актуально.
В результате акустической диагностики, визуально-измерительного контроля и толщинометрии (см рис.) установлено, что утонение стенки трубопроводов на критических участках достигает 75%.
Рисунок 6 – Акт о проведении толщинометрии
Рисунок 7 – Акт о проведении акустической томографии
В связи с этим и активной застройкой Октябрьского округа существующей пропускной способности трубопроводов недостаточно для надежного поддержания гидравлического режима потребителей и подключения перспективных, таких, например, как микрорайон Современник в поселке Дзержинск (тепловая нагрузка 15 Гкал/ч).