система мониторинга теплотрасс

Рубрика: Технология: Эффект от внедрения: Объекты внедрения: А. И. Хейфец, начальник Службы диагностики и электрохимической защиты, Предприятие «Тепловая сеть» филиала «Невский» ОАО «ТГК-1», г. Санкт-ПетербургВведениеОсновной производственной задачей при эксплуатации тепловых сетей является обеспечение надежного, бесперебойного теплоснабже­ния потребителей с заданными технологически­ми параметрами. Несмотря на хрестоматийную формулировку, эта задача остается актуальной и окончательно не решенной до сих пор. Реальное состояние тепловых сетей таково, что и в начале XXI в. происходят повреждения, которые сопро­вождаются не только временным отключением потребителей, но и травмированием людей и ма­териальным ущербом третьим лицам.В г. Санкт-Петербург трубопроводы тепловых сетей подземной прокладки, состоящие на ба­лансе Предприятия «Тепловая сеть», составля­ют 90% от их общей протяженности, причем только 18% проложены в каналах, а 72% бесканально. Срок эксплуатации трубопроводов, нормативно определенный значением 25 лет, во многих случаях не соответствует их реальному ресурсу. Ускоренная коррозия металла до сих пор является главным препятствием для обес­печения надежной и безопасной эксплуатации тепловых сетей.Условия коррозионного воздействия на ме­талл в различных зонах залегания тепловых се­тей сильно отличаются. В эксплуатационных районах информация о техническом состоянии трубопроводов формируется, главным обра­зом, по результатам регламентных обходов, сведений о расположении смежных подземных коммуникаций, на основании данных о происхо­дивших ранее повреждениях, о типе и состоя­нии тепловой изоляции, заиливании и подтопляемости каналов и подземных сооружений, ис­правности дренажной системы, дат предшест­вующих перекладок и т.п. Однако большая часть тепловых сетей все же остается недоступной для непосредственного осмотра. Для рацио­нального использования трудовых и финансо­вых ресурсов уже недостаточно руководство­ваться такими оценками, как «совсем плохо» или «еще терпимо». Необходимо научиться как можно более точно определять координаты мест коррозионных разрушений металла и ми­нимально необходимые границы производства капитального ремонта для продления остаточ­ного ресурса работы трубопроводов, т.е. времени, в течение которого транспортировка по ним теплоносителя будет проходить без поврежде­ний. Сделать это можно только на основании комплексного учета различных факторов.В течение ряда лет на Предприятии «Тепло­вая сеть» накапливались данные по поврежде­ниям (иначе: дефектам) на тепловых сетях, вы­борочно опробовались различные методы тех­нического диагностирования. Расчеты, прогно­зы возможных ситуаций в сложном инженерном хозяйстве Предприятия выполнялись и ранее, но необходимость обработки огромных масси­вов информации, в ряде случаев ее отсутствие, сложность сопоставления различных баз дан­ных, выполненных в разных форматах, приводи­ли к тому, что задача оптимального адресного выбора участков капитального ремонта не все­гда решалась правильно. Пришло понимание того, что необходимо создать, поддерживать, развивать и наращивать мониторинг - комплексную систему наблюдений, оценки и про­гноза состояния тепловых сетей. Реализации такого замысла способствовало и появление соответствующих технических и программных средств.На электронную карту г. Санкт-Петербург на­несены теплотрассы, принадлежащие Предпри­ятию. На эту же карту в разных слоях наносится различная информация: градация трубопрово­дов по сроку эксплуатации; участки, обследо­ванные различными методами диагностики; участки проведенных коррозионных обследова­ний; зоны защиты действующих установок электрохимической защиты (ЭХЗ); участки тепло­трасс в ППУ изоляции с системой ОДК и т.п.                          Методы, используемые для мониторинга состояния  тепловых сетейВ настоящее время мы не располагаем еди­ным методом неразрушающего контроля металла трубопроводов, который бы сочетал в се­бе одновременно простоту и широкий диапазон применения на тепловых сетях, высокую эффек­тивность и достоверность результатов. В связи с этим на Предприятии используются несколько видов технической диагностики. Их достовер­ность проверяется путем визуально-измери­тельного контроля и выборочной ультразвуко­вой толщинометрии при реконструкции, плановых и внеплановых шурфовках на участках, где уже была проведена диагностикаМетод акустической эмиссии достаточно из­вестен. Он основан на принципе генерации (иначе: эмиссии) акустических сигналов в мес­тах нарушения структуры металла при резком повышении давления рабочей среды. Метод на­шел широкое применение при диагностике со­стояния энергетических агрегатов, в том числе корпусов ядерных реакторов. Как показал опыт практического применения, для обследования участка тепловой сети нужна тщательная подго­товка рабочего места (рис. 1). Датчики устанав­ливаются на трубопроводе продольно по длине участка (рис. 2), расстояние между соседними датчиками должно быть около 20 м. Металл не­обходимо тщательно зачищать до зеркального блеска «пятнами» диаметром около 7 см на тех местах трубопровода, где нет неровностей. Для проведения исследования (замера) давление теплоносителя необходимо поднять на 10% от эксплуатационного значения и затем в течение 10 мин. производить запись акустических сиг­налов. После компьютерной обработки полу­ченной информации в отчете представляются координаты дефектов в металле с указанием степени их опасности (от 1 до 4 класса). Один комплект аппаратуры включает в себя 16 датчи­ков. Это значит, что при одном подъеме давле­ния можно продиагностировать около 300 м трубопровода. В полупроходном канале усло­вия производства работ таковы, что для подготовки поверхности трубопровода к диагностике необходимо частично вскрывать участок теплотрассы. Кроме того, для обеспечения подъема давления теплоносителя нужна предваритель­ная организационная работа по координации действий с теплоисточником. Метод акустиче­ской эмиссии имеет несколько особенностей:при проведении диагностики в несколько этапов можно в каждом последующем эксперименте переходить только к более высоким значениям давления теплоносителя;при более высоких значениях давления источники акустической эмиссии (дефекты), выявленные ранее как неопасные, могут соответствовать более высокому классу;для возобновления диагностики при более низком давлении на участке, где уже проводился эксперимент, металл трубопровода должен длительно «отдыхать».Учитывая трудоемкость подготовительных работ для обследования данным методом под­земного трубопровода, более целесообразным представляется его применение только на уча­стках надземной прокладки. Если понимать под эффективностью соотношение полученного ре­зультата и затраченных усилий, эффективность метода можно условно оценить как среднюю. Достоверность результатов при диагностике участков тепловых сетей оказалась, по нашей оценке, на уровне 90%.Другим методом диагностики трубопроводов тепловых сетей, применяемым на Предприятии, является метод ультразвукового сканирования Wavemaker, разработанный в Великобритании для обследования магистральных нефтепрово­дов. Особенность метода состоит в том, что он может быть применим как на заполненных рабо­чей средой трубопроводах, так и на трубопрово­дах без заполнения, т.к. для возбуждения акус­тических колебаний используется автономный генератор. Поскольку температура поверхности металла не должна превышать 50C, в отопи­тельном сезоне можно диагностировать только отключенные участки. Для диагностики трубо­провода необходимо удалить изоляционное по­крытие по всей окружности шириной от 50 до 80 см в зависимости от диаметра, тщательная зачистка металла не требуется. На это место накладывается надувное кольцо с преобразовате­лями (рис. 3). Спиральная акустическая волна распространяется в обе стороны от кольца и по ее отражению от неоднородностей можно су­дить об изменении площади поперечного сече­ния металла. Выявляются места с изменением площади на 5% и более от номинальной. Акусти­ческая волна, создаваемая генератором, имеет ограниченную мощность, ее затухание опреде­ляется наличием сварных швов, углов поворота, переходов диаметра. Наше Предприятие было первым, которое стало использовать этот метод для проведения диагностики трубопроводов тепловых сетей. Диапазон действия реально со­ставляет около 15 м в каждую сторону от кольца, через компенсаторы и арматуру волна не проходит. Таким образом, при подземной прокладке целесообразно использовать метод Wavemaker только для диагностики участков трубопрово­дов, прилегающих к тепловым камерам и в их простенках, а также при плановых и внеплановых шурфовках. Самым большим достоинством ме­тода является сравнительная быстрота получе­ния результата диагностики, что в ряде случаев делает возможным получение информации о со­стоянии металла непосредственно на месте производства ремонтных работ. Однако следует отметить, что применение данного метода на тепловых сетях требует значительных усилий по подготовке рабочего места и, кроме того, при этом возникает необходимость восстановления нарушенной изоляции. Результаты диагностики представляются в таблично-графической форме в отчете, где указаны координаты мест располо­жения дефектов с точностью до сантиметра и ка­тегория их опасности. Учитывая соотношение результата и затрат, для линейной части трубо­проводов метод следует признать малоэффек­тивным. Что же касается достоверности, то она, по нашим оценкам, составила около 90%.                         Еще один применяемый на Предприятии способ диагностики - это акусто-эмиссионный метод (рис. 4), разработанный НПК «Вектор» (г. Москва). При движении теплоносителя по трубопроводу всегда имеют место пульсации давления различной частоты. Коррозионный дефект в виде утонения стенки трубы является своеобразной мембраной с собственной часто­той колебаний. При близком значении частот возникают резонансные колебания, которые распространяются по металлу трубы и воде. Подготовительная работа заключается в разме­щении в точках доступа (тепловые камеры, смо­тровые колодцы, подвалы домов) по концам ди­агностируемого участка виброакустических датчиков, сигналы от которых записываются на магнитный носитель. Таким образом, нужен до­ступ к трубопроводу по обоим концам участка, нужны зачищенные «пятна» металла на трубо­проводе размером около 10×10 см. Запись сиг­налов длится 2 мин. Затем акустические записи обрабатываются на ПК с использованием спе­циально разработанного пакета прикладных программ. Однако у данного метода есть неко­торые ограничения. Применять его можно толь­ко во время отопительного с

Внедрение системы мониторинга состояния технологического оборудования тепловых сетей, опыт и перспектива использования

Эта статья опубликована в журнале Энергосовет

Электронный журнал «ЭНЕРГОСОВЕТ»

Экология, транспорт, пропаганда

Возобновляемые источники энергии

Энергоаудит, составление энергетических паспортов

Экономия топлива

Экономия электрической энергии

Экономия тепловой энергии при:

Все разделы Адресная книга Новости Документы Статьи Технологии Форум Журнал Адреса Выставки Типовые проекты

Внедрение системы мониторинга состояния технологического оборудования тепловых сетей, опыт и перспектива использования - ЭнергоСовет.ru