РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России
ИЗОПРОФЛЕКС-115А

Опыт применения акустической диагностики тепловых сетей в г. Белгороде

В.Г. Елизарова, начальник Службы по диагностике и контролю теплосетей, ПП «Белгородские тепловые сети» ОАО «Белгородская теплосетевая компания», г. Белгород

Введение

Служба по диагностике и контролю тепловых сетей была создана в ПП «Белгородские тепловые сети» ОАО «Белгородская теплосетевая компания» для организации непрерывного мониторинга фактического состояния трубопроводов теплосетей в г Белгороде, создания полноценной базы данных с проведением последующей аналитической работы по результатам диагностики и обеспечения обоснованного планирования ремонтов.

В качестве основного метода диагностики был выбран акустический согласно РД 153-34.020.673-2005 «Методические рекомендации по техническому диагностированию трубопроводов тепловых сетей с использованием акустического метода» [4].

На первом этапе была выполнена акустическая диагностика (АД) участков, внесенных в планы ремонта и реконструкции и подлежащих стопроцентному вскрытию в межотопительный период. Целью являлась оценка степени достоверности акустического метода диагностики, ее зависимости от интенсивности утечек и степени критичности дефектов, от типа коррозии (внешняя - внутренняя) и водоразбора (открытый/закрытый).

Акустическая диагностика выполнялась прибором КурСАР, № 27. Гидравлический режим работы диагностириуемых трубопроводов составлял от 4 до 7 кгс/см2.

По результатам обследования фактического состояния участков трубопроводов (30 шт.), продиагностированных и впоследствии вскрытых для проведения ремонтов и реконструкций, устранения технологических нарушений и выполнения плановых шурфовок можно выделить следующие закономерности, имеющие место независимо от типа коррозии и водоразбора.

Зависимость степени достоверности от характера дефекта

Лучше всего по результатам АД выявляются локальные очаги коррозии на фоне в целом удовлетворительного состояния трубопровода.

Например, наружная коррозия верхней части трубопровода, вызванная протечкой через стыки плит перекрытий канала, во всех выявленных по факту случаях видна по результатам АД как критический дефект (рис. 1-5).

Высокая степень достоверности получена для трубопроводов с наличием дефектного участка значительной протяженности при удовлетворительном состоянии основного трубопровода.

Так, на участке ТМ-5 МК-9 - МК-10 трубы (рис. 6) в непосредственной близости к тепловым камерам, где устанавливались акустические датчики, по результатам АД находятся в удовлетворительном состоянии, а участок под дорогой (58-74 м) имеет напряжение аварийного уровня.

При вскрытии данного участка обнаружено: антикоррозионное покрытие трубопровода отсутствует полностью.

Наблюдаются слоистые коррозионные отложения значительной толщины на внешней и внутренней поверхностях трубопроводов. Под внутренними отложениями наблюдается обширная язвенная коррозия глубиной до 3 мм (визуально). Дополнительно наблюдается наружная язвенная коррозия на подающем и обратном трубопроводах в районе 70 м, вызванная предположительно (судя по размерам и конфигурации) протечками через стык перекрытия канала. Язвы размерами до 250 мм и глубиной до 4-5 мм (визуально). С обеих сторон дороги, перпендикулярно, трассу пересекают электрические кабели, что возможно усилило степень критичности данного дефекта.

На отметке 37-58 м (рис. 7) по результатам АД наблюдается напряжение критического уровня в районе П-образного компенсатора. При вскрытии на данном участке наблюдается внешняя и внутренняя коррозия, антикоррозионное покрытие на нижней части трубопровода отсутствует. На подающем трубопроводе разрушена подвижная опора.

Удовлетворительное состояние остального трубопровода при вскрытии также подтвердилось.

Еще один пример - участок ТК-1 - ТК-1/2а (86 квартал). По результатам АД подающий и обратный трубопроводы до отметки 30 м в удовлетворительном состоянии, далее - напряжение критического уровня (рис. 8 а, б).

Вскрытие показало, что трубы на участке 0-25 м в хорошем состоянии: антикоррозионное покрытие, теплоизоляция, покровный слой, толщина 4,3-4,5 мм (измерена выборочно).

На 25-66 м наблюдается коррозионное утонение, толщина 3,0-3,3 мм, слой антикоррозионного покрытия отсутствует, слоистая коррозия с толщиной рыхлого слоя до 3 мм, дно канала заилено, похоже, что был периодически залит. Опоры в неудовлетворительном состоянии на всем участке, сильно корродированны. Очевидно, трубы разные и участок 0-25 м был заменен, а далее труба более старая.

Наблюдается высокая степень достоверности при выявлении локальных дефектов, первопричиной которых является внутренняя коррозия, в том числе по сварному шву, в результате которой образуется небольшой свищ и далее обширная наружная коррозия (рис. 9-11).

Примером может служить участок ТМ-5 от МК 32-1 до УТ-1 (рис. 12): на обратном трубопроводе незначительные течи в районе 145 и 150 м от МК 32-1, множественные свищи в районе 160-170 м, расположенные на продольном сварном шве.

Хорошо выявляются напряжения от изгиба трубопроводов, вызванного разрушением подушек скользящих опор и смещением трубопроводов, опиранием трубопроводов на подручные материалы после локальных ремонтов (рис. 13).

В качестве примера достоверной диагностики можно привести также участок МК-34 - МК-34а по ТМ-5 (рис. 14), где первопричиной дефекта также было разрушение скользящей опоры: по результатам АД было выявлено критическое напряжение по подающему трубопроводу на отметках 42-52 м. При шурфовке на отметке 46-49 м был обнаружен прогиб трубы (глубиной около 15 см) вследствие разрушения скользящей опоры и опорной подушки на отметке 38 м. В период останова планировалось восстановить опоры трубопровода и провести дополнительный визуальный и измерительный контроль рядом с разрушенной опорой, однако данный дефект не выдержал ежегодной гидравлической опрессовки, произошел разрыв металла трубы по нижней составляющей протяженностью около 1,2 м.

Критический, а иногда и аварийный уровень напряжения, выявляется а точках, где поломанные плиты перекрытий канала лежат на трубах (рис. 15). Своевременное выявление и устранение таких нарушений позволяет продлить рабочий ресурс трубопровода.

Например, участок 86 квартал, МК-12/9 - ТК-2: сломанная плита перекрытия в 3 м от установки датчика (рис. 16 - фото из камеры).

Среди продиагностированных трубопроводов, где впоследствии был произведен визуально-измерительный контроль, были и участки в удовлетворительном состоянии. В качестве примера можно привести участок от МК-9 до МК-8 (рис. 17). По результатам АД состояние трубопровода удовлетворительное. Локальные напряжения, в основном докритического уровня, наблюдаются в районе П-образного компенсатора и неподвижной опоры. При осмотре удовлетворительное состояние трубопровода подтвердилось. При измерительном контроле утонений более чем на 20% не обнаружено. Антикоррозионное покрытие на наружной поверхности трубопровода в хорошем состоянии. На внутренней поверхности имеются отложения, при снятии которых видна незначительная коррозия.

Отдельно можно отметить высокую достоверность поиска течей (рис. 18).

Факторы, снижающие степень достоверности АД

1. Влияние на результат АД оказывают электрические кабели. При перпендикулярном пересечении они часто (но не всегда!) выглядят как локальные напряжения критического уровня независимо от состояния трубопровода (рис. 19). Утонений и дефектов опорных конструкций в районе пересечения с электрокабелем не выявлено, трубопроводы (срок эксплуатации 25 лет) в хорошем состоянии.

На участке трубопровода (Спутник, от УТ- 5.1.1/10 ЮМР до УТ-5.1./10 ЮМР) в районе пересечения с кабелем выявлено утонение трубопровода до 5,2 мм при средней остаточной толщине 6,7 мм (по результатам АД напряжение докритического уровня) (рис. 20).

Таким образом, вскрывая прокладку трубопровода, в точке, где по результатам АД выявлено напряжение в месте пересечения с электрическим кабелем, зачастую можно констатировать удовлетворительное состояние труб.

То же самое верно для неподвижных опор и компенсаторов: независимо от состояния труб они зачастую выглядят как критические дефекты, что является особенностью метода, фиксирующего повышенный уровень напряжения. Коррозионное утонение может быть лишь одной из его причин.

2. Имеется погрешность в определении степени критичности дефектов участков с зультатам АД выглядят как докритические дефекты, в то время как трубопроводы находятся в неудовлетворительном состоянии: остаточная толщина их составляет около 50%, толщина рыхлых отложений до 15 мм.

3. При наличии рядом с одной из точек постановки датчиков регулятора давления (РДУ) (даже в открытом состоянии), создающего перепад давления, или в непосредственной близости от работающих насосов, шум от них перекрывает полезный сигнал (рис. 23), диагностика таких участков невозможна. Таким образом, метод проблематично использовать для диагностики головных участков ответвлений, где в магистральных камерах установлены РДУ, а также участков равномерной наружной коррозией, а также с коррозионными поражениями в нижней части трубопроводов, вызванными продолжительным подтоплением или заиливанием, если данные участки залиты (заилены) на момент выполнения диагностики.

Так, в 4-5 ЮМР (ТК-2 - ТК-3, 0-35 м) (рис. 21), квартале Железнякова-Урожайная (ТК-2 - ТК- 5/1, 0-25 м) (рис. 22) указанные участки по ре рядом с ЦТП и ПНС, где с отключенными насосами недостаточный гидравлический режим (менее 2,5 кгс/см2).

4. В редких случаях по результатам АД выявляются участки с критическим и даже аварийным уровнем напряжений, причины которого при вскрытии и визуально измерительном контроле и толщинометрии определить не удается (рис. 24). Участок МК-18 - МК-12/1 диагностировался трижды. По результатам АД, выполненной в отопительный период два раза, на подающем и обратном трубопроводах видны участки с критическим напряжением значительной протяженности, на подающем встречается аварийный уровень.

Повторная АД участка, выполненная в летнем режиме, для подающего трубопровода дает другой результат: напряжения критического уровня отсутствуют; на обратном по-прежнему выявлено напряжение критического уровня практически по всей длине.

Согласно РД [1], для участков с такими дефектами велика вероятность образования течи, рекомендуется выполнение шурфовки, проведение визуального и измерительного контроля, при необходимости контрольных вырезок для принятия решения о необходимом объеме ремонтных работ.

При вскрытии участка причины наблюдающихся по результатам АД критических напряжений не выявлены. При измерительном контроле утонений более чем на 20% не обнаружено, опорные конструкции в удовлетворительном состоянии. На наружной поверхности незначительный слой рыхлых коррозионных отложений (до 1 мм), на внутренней - плотные отложения, при снятии которых видны язвы глубиной до 1 мм.

Ситуация, когда при АД зафиксировано аварийное напряжение, причины которого при визуально-измерительном контроле и толщинометрии выявить не удается, составляет до 10%, в том числе и для трубопроводов надземной прокладки, причем результаты часто выглядят как элементы синусоиды (рис. 25), особенно для трубопроводов небольшой длины (до 70 м). Данная величина укладывается в заявленную степень достоверности метода АД - 80%.

Необходимо также отметить ряд недостатков самого прибора:

1. Достаточно длительный процесс синхронизации основного и выносного блоков при включении перед началом выполнения записи, что особенно критично при поиске утечек значительной интенсивности, когда существует опасность залития камер и соответственно датчиков: практически невозможно определить момент, когда необходимо начать заполнение отключенного участка с технологическим нарушением, чтобы к моменту начала записи сеть уже полностью заполнилась, но вода еще не залила канал и камеры.

2. Отсутствие индикации качества постановки датчика (или возможности прослушивания качества звука в процессе установки). В результате случайное попадание постороннего предмета или рыхлых коррозионных отложений между трубопроводом и датчиком, существенно ухудшающее качество записи, выявляется уже после того, как запись полностью выполнена.

По перечисленным причинам КурСАР используется в ПП «БТС» в основном для плановой диагностики, поиск утечек осуществляется с помощью корреляционного течеискателя «Коршун», который готов к работе сразу после включения, а также позволяет в режиме реального времени контролировать качество сигнала и процесс заполнения сети благодаря наличию радиоканала связи между выносными блоками с датчиками и основным блоком прибора. При этом эффективность поиска течей аналогична КурСАРу. К сожалению, для диагностики он не предназначен (в соответствии с паспортом).

Значительным неудобством является маленький объем встроенной памяти прибора КурСАР - всего 4 канала, что требует переноса данных на компьютер и очистки памяти прибора после записи акустических сигналов по 2 участкам.

Выводы

1. Несмотря на отмеченные выше недостатки метода, основные его достоинства подтверждаются:

■ мобильность, быстрота и возможность проведения диагностики без вскрытия трубопроводов и снятия изоляции (для воздушной прокладки);

■ без останова циркуляции и нарушения теплоснабжения потребителей метод позволяет в короткие сроки обследовать участки значительной протяженности для предварительной оценки их состояния, что особенно важно в условиях, когда трубопроводы, отработавшие нормативный срок службы, составляют значительную часть теплосети.

2. Выполненные вскрытия показывают удовлетворительную относительно вложенных сил и средств степень достоверности результатов акустической диагностики для определения состояния трубопровода в целом. Выразить ее конкретным числом для условий производства невозможно, т.к. она полностью зависит от того, какой % диагностируемых трубопроводов залит и заилен, каков характер дефектов на диагностируемых трубопроводах, от наличия смежных коммуникаций, от гидравлического режима работы диагностируемых трубопроводов. Есть также основания предполагать (данных для корректного анализа недостаточно), что степень достоверности зависит от диаметра и длины участка. Методика определения степени достоверности метода АД в условиях реального производства отсутствует (как и для других косвенных методов диагностики трубопроводов). Все приведенные цифры носят оценочный характер.

3. Результаты АД являются одним из аргументов для принятия обоснованного решения об объеме и местах выполнения шурфовок в процессе технического освидетельствования трубопроводов ([1], [2], [3],) с целью оценки состоянии трубопровода с помощью визуально-измерительного контроля и толщинометрии, как и требуется согласно РД [4]. Метод дополняет и делает более эффективными прямые методы контроля, а не заменяет их.

4. С высокой степенью достоверности выявляются течи. При условии соответствия их интенсивности заявленной в паспорте прибора (от 1 м3/ч) точность их определения соответствует оговоренным 1,5% от базы постановки датчиков.

В заключение

В настоящий момент в ПП «БТС» разработана «Типовая программа технического диагностирования трубопроводов тепловых сетей», где в качестве основного метода диагностики оговорен акустический, дополненный визуальным и измерительным контролем в точках доступа и последующими шурфовками в точках критических напряжений. В соответствии с «Программой...» произведено техническое диагностирование более 35 км трубопроводов (в 2-трубном исчислении). Около 5 км заменено, срок эксплуатации прочих продлен на 1-3 года.

Диагностирование осуществляется в соответствии с «Графиком выполнения диагностики тепловых сетей г. Белгорода, отработавших нормативный срок службы», где ранжирование участков осуществлено с учетом стратегической важности для обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей.

Для создания функциональной базы данных, обеспечивающей возможность мобильной фильтрации и анализа результатов диагностики, был создан отдельный слой в программном комплексе «Zulu», куда заносятся результаты всех выполненных обследований (рис. 26).

Литература

1. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» - от 24.03.2003 г. № 115.

2. «Типовая инструкция по периодическому техническому освидетельствованию трубопроводов тепловых сетей в процессе эксплуатации» РД 153-34.0-20.522-99.

3. «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» РД 03-606-03.

4. «Методические указания по техническому диагностированию трубопроводов тепловых сетей с использованием акустического метода» РД-153-34.0-20.673-2005.

Вг.. Елизарова, Опыт применения акустической диагностики тепловых сетей в г. Белгороде

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №04 (164), 2014 г. , www.ntsn.ru/o-zhurnale/archiv/2014/4_2014.html

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Тематические закладки пользователей:

Tеги: диагностика тепловых сетей

Похожие статьи:

Трубопроводы ТВЭЛ