Размещено на http://allbest.ru

Место акустической томографии в комплексном подходе к техническому диагностированию трубопроводов тепловых сетей

Введение

За минувшее десятилетие у организаций эксплуатации тепловых сетей значительно возрос интерес и потребность к методам и средствам технического диагностирования трубопроводов. При этом ставится задача об определении наиболее аварийноопасных интервалов на трубах с тем, чтобы:

¦иметь более детальную информацию при выборе участков для перекладок;

¦имея данные о характере распространения дефектов, провести предупредительные ремонтные работы для предотвращения отказов;

¦отказаться от проведения опрессовок для продиагностированных участков.

Осенью 2012 г. по инициативе Всероссийского теплотехнического института и НП «Российское теплоснабжение» впервые была проведена конференция, целенаправленно посвященная методам и средствам диагностирования трубопроводов тепловых сетей. Она собрала более ста участников, большинство из которых сотрудники теплоснабжающих организаций. Произошел обмен опытом и мнениями по использованию различных средств диагностирования.

Было отмечено, что наилучшие результаты получаются при комплексном подходе к оценке технического состояния трубопроводов. Данный подход предусмотрен ГОСТ Р 53006-2008 «Оценка ресурса потенциально опасных объектов на основании экспресс-методов». Оценка параметров технического состояния осуществляется в три этапа: по результатам анализа технической документации; данных оперативной диагностики; экспертного обследования.

Цель анализа технической документации - «установление номенклатуры технических параметров, предельных состояний, выявление наиболее вероятных отказов и повреждений, а также элементов конструкций и ее участков, рост поврежденности в которых и их дефектность могут привести к отказу. Особое внимание уделяют анализу критериев, причин, последствий и критичности отказов, прогнозированию возможности внезапных отказов». Кроме этого, на данном этапе определяются участки для первоочередной диагностики.

Целью оперативной диагностики является обнаружение на участках трубопровода интервалов (аномалий), имеющих отклонения по техническому состоянию и склонных к образованию отказов (аварийноопасных). На основании полученных данных дается предварительная оценка допустимости дальнейшей эксплуатации трубопровода и определяются места для проведения работ по экспертному обследованию.

Цель экспертного обследования - получение информации о реальном техническом состоянии объекта, наличии в нем повреждений, выявление причин и механизмов их возникновения и развития.

1. Инструменты оценки технического состояния труб

труба экспертный оценка программа

Для оценки технического состояния труб чаще всего применяются следующие методы и оборудование:

1.Методы оперативной диагностики:

¦тепловизионная съемка;

¦бесконтактное диагностирование методом магнитной памяти металла (на упомянутой выше конференции был представлен метод Дубова);

¦акустические (акустическая томография, шумофоны и течеискатели);

¦ультразвуковой направленного сканирования (приборы типа Wavemeker).

2.Методы экспертного обследования

¦ВИК,

¦УЗК толщинометрия,

¦УЗК дефектоскопия,

¦твердометрия,

¦акустическая эмиссия.

Специалисты, собравшиеся на конференции, отмечали, что каждый из указанных типов оборудования предназначен для решения определенной задачи. Методы оперативной диагностики позволяют оценить техническое состояние трубопроводов на большой протяженности. При этом выявляются отдельные интервалы на трубопроводах, имеющие аномалии, характеризующие отклонение от требуемых условий эксплуатации. Экспертные методы позволяют определить фактическую толщину стенки трубы на заданном участке.

Для выполнения задачи оперативной диагностики большинство выступивших на конференции отдали предпочтение акустической томографии (АТ) в силу большой производительности и уровню разработки.

Акустическая томография

АТ-метод применяется для диагностики трубопроводов теплоснабжения более 15 лет. Разместив датчики на трубе, находящейся в режиме эксплуатации, в точках доступа (тепловые камеры, подвалы домов и т.п.) на концах исследуемого участка длиной от 40 до 300 м, оператор осуществляет запись шума тока воды по трубе. Эти записи обрабатываются на ПК с помощью специальной программы. В итоге оператор получает информацию о местоположении аномальных интервалов, которые обусловлены повышенным уровнем напряжений и характеризуют степень аварийноопасности в этих местах. Производительность метода - более одного км (в двухтрубном исчислении) трубопроводов в день, точность определения местоположения дефектного интервала - 1% от базы постановки датчиков, достоверность оценки аварийноопасности интервала - 70-80%.

2. АТ-метод в оперативной диагностике

Используя АТ-метод, организация, эксплуатирующая трубопроводы, получает не только информацию о местоположении аномалий на трубе, которая используется для определения мест проведения работ по экспертному обследованию. Кроме этого метод позволяет получить предварительную оценку остаточного рабочего ресурса, что относится к «упрощенному алгоритму прогнозирования» и допускается согласно указанного ГОСТ (п. 5.8.4). Данная оценка - это отличительная особенность акустической томографии по сравнению с другими бесконтактными методами.

При выборе средств для оперативной диагностики, важным является вопрос об информативности метода и объеме выявляемых дефектов - так называемая достоверность.

Пользователи АТ регулярно осуществляют сопоставление результатов диагностики с данными, полученными при вскрытии трубопровода, и оценивают достоверность метода от 50 до 80%. С целью оценки информативности метода при использовании последних модификаций прибора «Каскад» и программного обеспечения, было проведено два вида исследований: первый - оценка возможности выявления утонений стенки трубы; второй - информативность по выявлению наиболее аварийноопасных интервалов.

Первый вид исследований был осуществлен на стенде трубопровода организации «Транснефть». Диагностировался трубопровод Ду 530, по которому транспортировалась вода. Трубопровод имеет врезки (катушки) длиной 2-3 м, на которых имеются дефекты, - механические риски, утонение стенки трубы за счет коррозии, вмятины. Дефекты тщательно изучены и описаны. На первом участке, где давление в трубе было 0,8 МПа, из 20 дефектных интервалов при обычном режиме обработки было обнаружено 15 (75%). При введении дополнительного режима обработки - еще 4. На втором участке, где давление в трубе было 0,25 МПа, из 28 дефектных интервалов при обычном режиме обработки обнаружено 16 (58%), при дополнительном - еще 5. Таким образом, информативность АТ-метода на сегодняшний день составляет: при давлении в трубе более 0,5 МПа - 70-80%; при давлении менее 0,5 МПа - около 60%. Дальнейшее совершенствование алгоритма программного обеспечения позволит повысить данный показатель.

Второй вид анализа заключался в сопоставлении результатов диагностирования с данными о последовавших за этим отказах. Анализ проводился по данным о 27-ми отказах на магистральных трубопроводах г. Москвы. Обработка акустических данных произведена двумя программами: «АТ» и новейшей модификацией «АТ- Каскад». В приведенной таблице представлены результаты сопоставления числа отказов с аномалиями критического и докритического уровня, полученных при обработке одних и тех же акустических записей указанными программами. Из таблицы видно, что новый алгоритм обработки обладает большей информативностью по обнаружению наиболее аварийноопасных интервалов, т.е. критических.

Таблица. Результаты сопоставления числа отказов с аномалиями критического и докритического уровня, полученных при обработке одних и тех же акустических записей указанными программами.

Следует также отметить, что причиной возникновения отказов были не только места с утонением стенки трубы за счет коррозии, но и интервалы с значительным перенапряжением металла трубы, что проиллюстрировано на рис. 1 и 2.

Использование АТ-метода позволяет качественно улучшить условия для проведения следующего этапа диагностики - экспертного обследования, которое требует выбора мест обследования и предварительной подготовки этих зон. Проведение шурфовки осуществляется не случайным образом, а в четко определенных местах. В разы уменьшается вероятность пропустить зоны наибольших утонений стенки трубопровода. Снижается количество, а, соответственно, и затраты на проведение шурфовок, снятие изоляции и антикоррозионного покрытия, зачистки металла, последующего восстановления изоляции и антикоррозионного покрытия в месте контроля и т.д.

Продление ресурса трубопроводов осуществляется в соответствие с нормативными документами Ростехнадзора на основе экспертного обследования. Использование метода АТ на этапе оперативной диагностики позволяет улучшить качество экспертного обследования и уменьшить его стоимость, обоснованно увеличить срок продления ресурса.

В заключение следует отметить, что в Решении указанной выше Конференции отмечено «отставание от практических потребностей нормативной базы, регулирующей вопросы надежной и безопасной эксплуатации теплопроводов», и указано на необходимость «разработки и выпуска корпоративного стандарта (СТО) по вопросам организации и порядку проведения технической диагностики трубопроводов». В настоящее время при НП «Российское теплоснабжение» создана инициативная группа для решения этого вопроса. Пожелаем ей удачи.

Размещено на Allbest.ru