Шукачі пошуку для витоків на теплових мережах
А.В. Філімонов, начальник лабораторії діагностичного контролю, ТОВ «Нижегородтеплоенерго», м. Нижній Новгород; Ю.В. Нікітенко, начальник ділянки з обслуговування та ремонту магістральних мереж, УМП «Світлівська Тепломережа», м. Світлий Калінінградської області
Для визначення місць ушкоджень теплової мережі, ознаки яких приховані для прямого візуально-слухового сприйняття, можливе застосування комплексу заходів, які використовують методи інструментального контролю, статистичного аналізу та систематичного обліку стану всіх ділянок теплопроводу. При цьому результати будуть мати імовірнісний характер. Однак систематичне і цілеспрямоване застосування інструментальних засобів пошуку в більшості випадків дозволить прямо вказувати на місця ушкоджень, що достатньо сформувалися.
р. Нижній Новгород
Результати робіт з пошуку місць ушкоджень на теплових мережах Нижнього Новгорода акустичними і кореляційними шукачами течії більш ніж за 10 років дозволяють робити висновки про ефективність їх застосування. Основним висновком є те, що специфіка роботи теплової мережі не дозволяє, на відміну від мереж холодного водопостачання, однозначно надати перевагу одному з методів визначення місця пошкодження. Об'єктивно необхідним є розгляд можливості застосування шукачів течії в залежності від конкретних умов, мети та завдань при роботі на ділянці теплової мережі.
Середньостатистична ділянка теплової мережі Нижнього Новгорода являє собою два або чотири трубопроводи діаметром 76-400 мм у непрохідному каналі з теплоізоляцією з мінеральної вати, глибиною закладення до 2,5 м і довжиною 20-100 м. Робочий тиск теплоносіяздебільшого становить від 0,3 до
0,8 МПа. Дані параметри дозволяють ефективно використовувати для пошуку місць ушкоджень як кореляційний течешукач, так і акустичний детектор (локатор) виявлення поверхні грунту. Однак є й певні труднощі при локалізації витоків.
Розглянемо основні чинники, що перешкоджають застосуванню кожного з методів.
■ утруднений доступ до місця встановлення датчиків;
■ затоплення трубопроводів у місці встановлення датчиків;
■ акустичні перешкоди працюючого обладнання, місцевих опорів;
■ опір трубопроводу проходження акустичного сигналу.
■ недостатній тиск або витрата теплоносія через отвір у трубопроводі для створення необхідних гідродинамічних параметрів струменя;
■ закінчення відбувається під непошкоджену ізоляцію;
■ особливості ґрунту сприяють загасанню акустичних коливань;
■ неможливо виділити корисний сигнал на фоні зовнішніх акустичних перешкод;
■ рівень затоплення каналу не дозволяє отримати достатню турбулентність у місці закінчення;
■ неможливий доступ до поверхні ґрунту над тепловою мережею.
Порівнюючи перераховані вище фактори, припускаємо, що наявність їх при пошуку місця пошкодження можна компенсувати поєднанням кореляційного та акустичного методів виявлення.
Локалізація пошкодження кореляційним методом ґрунтується на об'єктивних значеннях функції кореляції за результатами вимірювань, що робить результати виявлення більш обґрунтованими перед суб'єктивно-імовірнісною оцінкою акустичного методу. Імовірність знаходження конкретного місця ушкодження за допомогою приладів акустичного контролю поверхні ґрунту залежить від здатності оператора до аналізу прийнятихшумових характеристик виходячи з попереднього досвіду роботи. Провівши обстеження аварійної ділянки теплової мережі з урахуванням особливостей акустичного сигналу, що приймається, дослідним шляхом можна встановлювати ймовірність того, що місце пошкодження дійсно виявлено. Пропоновані ймовірності: дуже ймовірно (більше 0,99); велика (0,7-0,9); середня (0,4
0,6); низька (0,1-0,3); малоймовірно (менше 0,1).
За даними роботи на теплових мережах м. Нижнього Новгорода за період 2001-2005 рр. на рис. 1 представлено розподіл ймовірності знаходження пошкодження під час обстеження ділянки теплової мережі приладами акустичного контролю поверхні ґрунту.
Застосування на теплових мережах у період 2004-2005 років. кореляційного течешукача (Т-2001) виявило, що 95% пошкоджень, виявлених акустичними приладами, впевнено визначаються кореляційним методом.
За результатами роботи визначено такі частки у визначенні пошкоджень кореляційним методом (рис. 2).
Таким чином, застосування кореляційного методу локалізації ушкоджень дозволяє збільшити ефективність пошуку не менше ніж на 22%, знизивши частку помилок на 4-5%.
В даний час на обслуговуванні УМП «Світлівська тепломережа» знаходиться 89 км теплових мереж у двотрубному обчисленні. Трубопроводи прокладені частково у підземних непрохідних каналах, безканальним та надземним способом з діаметром труб від 15 до 500 мм. Система теплопостачання закрита, нагрівання гарячої води проводиться у водопідігрівачах на центральних та індивідуальних теплових пунктах.
Для м. Світлий характерний високий рівень ґрунтових вод, але, незважаючи на це, канальна прокладка теплових мереж виконана без супутньої дренажної системи і 8-9 місяців на рік перебуває в затопленому стані.
Більшість теплових мереж було побудовано 15-40 років тому за принципом мінімальних витрат та максимального використання місцевих будівельних та ізолювальних матеріалів, які часто не задовольняли умови експлуатації.
Тому теплові мережі були і поки що є однією з найнадійніших міських споруд із високим рівнем втрат теплової енергії, внаслідок чого вкрай актуальною є проблема підвищення технічного рівня теплових мереж, зниження їхньої аварійності.
Перед УМП «Світлівська Тепломережа» постало питання щодо визначення курсу розвитку підприємства, технічної модернізації та впровадження нових технологій. Особливо актуальним є пошук та усунення прихованих витоків (у коробах, під дорожнім покриттям тощо) та контроль за цілісністю трубопроводів мережевої хімічно очищеної води.
Звичайно, незважаючи на пройдене навчання роботі з приладом, спочатку виникали деякі труднощі при його застосуванні. Але майже всі їх можна віднести до людського чинника:
■ неуважність під час встановлення та підключення датчиків;
■ неправильний аналіз отриманих діаграм;
■ несвоєчасний контроль ступеня заряджання елементів живлення приладу та датчиків.
Але згодом ці помилки сходять нанівець, і робота з приладом сягає автоматизму.
З моменту придбання приладу було знайдено та усунено близько 100 великих та дрібних аварій як на магістральних трубопроводах, так і на квартальних мережах, проведено обстеження найбільш підозрілих та важкодоступних ділянок, що дало певні результати.
Як приклад наведемо результати виявлення деяких з виявлених витоків:
■ на ділянці магістрального трубопроводу діаметром 219 мм і довжиною 200 м був знайдений витікз точністю до 50 см;
■ порив на квартальному трубопроводі завдовжки 120 м діаметром 80 мм з точністю до 1 м;
■ при витоку мережної води на квартальному трубопроводі діаметром 50 мм і довжиною 70 м прилад вказав, що порив знаходиться не в зоні вимірювань, тобто. на введенні в житловий будинок, що й підтвердилося під час розкопки та розтину покриття підлоги;
■ при надходженні теплої води в теплову камеру застосували прилад, який показав, що витоків немає. Не повірили, розкрили короби і побачили, що вода надходить з-під коробів і нагрівається. То справді був порив трубопроводу холодної води, що проходить під нашими коробами. Показання приладу правильні.
Нормативні втрати теплоносія у опалювальний період для м. Світлого 10 т/год, що становлять 0,25% від обсягу системи опалення та теплових мереж (це втрати по сальниках, фланцевих з'єднаннях та насосах). Але реальні втрати були вищими.
Так, втрати мережної води на квартальних та магістральних мережах у опалювальний період 2004-2005 рр. склали 12-15 т/год, а використання приладу з пошуку поривів та виконання профілактичних робіт на трубопроводах дозволило знизити втрати до 5-7 т/год та заощадити до 30 тис. т хімічно очищеної води. На даний момент, в опалювальні періоди 2007-2008 та 2008-2009 рр., завдяки швидкому та своєчасному використанню кореляційного течешукача, втрати мережної води не перевищують 5-8 т/год.
При експлуатації приладу було помічено такі недоліки.
1. Його крихкість (вхід - канал навушників на підсилювачах) та чутливість ноутбука до ударних навантажень.
2. Слабка батарея ноутбука (заряду вистачає на 1-1,5 год).
3. Проблема використання при опресувальних роботах. При припиненні подачі води тиск починає падати, і якщо падіння значне, то прилад невстигає визначати місце витоку, а при постійній подачі води
вказує насамперед місце подачі води. Звідси було зроблено висновок, що пошук витоків краще вести при теплових мережах, що працюють у нормальному режимі.
4. Практично неможливо використовувати прилад при діаметрі трубопроводів менше 25 мм або якщо діаметр нориці менше 1 мм, а тиск менше 2 кг.
5. Ослаблення сигналу при безканальній прокладці та його спотворення під час перетину з підземними кабелями, а також у випадках крадіжки електроенергії мешканцями (заземлення на опалювальні прилади).
6. Необхідно захистити кабелі та під час переходу через дороги.
Однак, незважаючи на ці недоліки, прилад має незаперечні переваги:
■ простота використання, мобільність та скорочення часу при пошуку та усуненні аварій (час на пошуки складає до 1 год разом з переїздом та розкладкою приладу);
■ висока ефективність і точність при пошуку витоків (90% з точністю до 0,1-2 м), що дозволяє уникнути витрат на відновлення порушених дорожніх покриттів, на працю і силу людей і техніки, а також дозволяє заощаджувати кошти, що йшли раніше на поповнення втрат теплоносія;
■ можливість використання окремих частин приладу, тобто. за схемою датчик-підсилювач сигналу – навушники при діаметрах трубопроводу від 25 мм і менше. Наприклад, приватний одноповерховий житловий фонд, де забезпечити повне прилягання датчика неможливо, але можна просто прослухати шуми на підводах до будинків. Так було виявлено кілька нориць на підводах.
Ефективне використання приладу дозволило окупити його протягом одного року. Причому зараз кореляційний течешукач ми використовуємо не тільки на об'єктах УМП «Світлівська тепломережа», а й на об'єктах інших організацій.