Плавающий теледиагностический комплекс для обследования трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЛАВАЮЩИЙ ТЕЛЕДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

И.Г Майзель

канд. техн. наук, доцент,

А.А. Власевский

Национальный исследовательский

Иркутский государственный технический университет

Описана разработка устройства «Плавающий теледиагностический комплекс для обследования трубопроводных систем». Обосновано применение плавающих систем теледиагностики. Предложено техническое решение и область применения плавающего теледиагностического комплекса.

Ключевые слова: теледиагностика; трубопровод; ТВ-робот.

FLOATING TELEDIAGNOSTIC COMPLEX FOR INSPECTION OF PIPELINES

I. Mayzel, A. Vlasevskiy, National Research Irkutsk State Technical University

Development of device «Floating telediagnostic complex for the survey of pipeline systems». Justify application of floating systems teletesting. Proposed technical solution and the scope of floating telediagnostic complex.

Key words: telediagnostic, pipeline, TV-robot.

Эксплуатация и ремонт подземных трубопроводов различного назначения приобретают все более выраженную тенденцию к усложнению и повышению ответственности за качество выполняемых работ. Особенно наглядно эта тенденция стала проявляться в последние 10-15 лет. Ранее основная сложность и ответственность за эксплуатацию и ремонт трубопроводных систем связывалась с нефте-, газо- и продуктопроводами (в силу техногенной и экологической нагрузки на окружающую среду при их авариях). Однако в последнее время трубопроводы коммунального водного хозяйства все чаще становятся источниками повышенной опасности. И хотя последствия от аварий и неудовлетворительного состояния этих сетей более мягкие, чем от разрывов продуктопроводов, их нарастающее количество и обыденность вносят такой суммарный вклад, который соизмерим с экологическими и техническими ущербами от аварий нефте-и газопроводов.

Следует учесть и санитарно-гигиенические последствия некондиционности ветхих сетей. Под некондиционностью и предаварийностью понимается высокий процент утечек питьевой воды и нехватка ее давления на верхних этажах зданий, опасность подсоса грунтовых вод в водопроводные сети при коррозионных свищах и разгерметизации стыков (во время случайных или ситуационных остановок насосов), а также подтопления подземного пространства городов и подвалов зданий водой и канализационным стоком.

Положение настолько серьезно, что нарастающие негативные явления с трубопроводами России охарактеризованы как «подземный Чернобыль». Успешно эксплуатировать такие трубопроводы без объективной видеоинформации об их внутреннем состоянии крайне сложно и опасно.

Ветхость и аварийность значительной доли трубопроводов коммунального водного хозяйства требуют соответствующих решений со стороны ремонтно-эксплуатационных служб водоканалов и администраций населенных пунктов, областей и регионов. Приведение трубопроводов в нормативное состояние в наше время крайне трудно, поскольку для этого нужны соответствующее финансирование, время и подготовка кадров.

Комплекс необходимых для этого мероприятий включает много уровней и направлений, начиная от улучшения механизации эксплуатационных бригад и кончая созданием соответствующих САУ и АСУ ТП как систем подачи и распределения воды (ПРВ), так и систем сбора и отведения сточных вод (СОВ). Но без объективной (а во многом и оперативной) информационной базы данных, которую могут дать только инспекционные ТВ-роботы, не могут эффективно работать ни ремонтно-реновационная бригада, ни АСУ ТП систем ПРВ или СОВ. Без ТВ-роботов невозможна ни полноценная паспортизация эксплуатируемых трубопроводных сетей, ни адресная оценка внутреннего состояния эксплуатируемых трубопроводов, ни самоконтроль ремонтников или строителей, ни тем более адекватная приемка эксплуатационными организациями санированных или вновь построенных трубопроводов.

Появление самоходных роботов для телеинспекции водопроводных и канализационных трубопроводов относится к середине 1950-х гг. С тех пор системы для телеинспекции коммунальных трубопроводов стремительно развивались и в настоящее время свыше 20 фирм во всем мире предлагают различные модификации инспекционных ТВ-роботов с тем или иным набором сервисных функций и технических характеристик.

Применение ТВ-роботов для телеинспекции трубопроводов определяется, прежде всего, реальной необходимостью и ощутимым экономическим эффектом от их внедрения в коммунальной службе городов.

Следует отметить, что широкому внедрению плавающего теледиагностического комплекса (ПТДК) для обследования трубопроводных систем в наших условиях мешают следующие факторы:

· высокая начальная стоимость оборудования (от 50 тысяч долларов и выше), что для многих предприятий ЖКХ является основной причиной;

· сложность оборудования и необходимость в высококвалифицированном персонале для обслуживания;

· работа оборудования в чрезвычайно неблагоприятных условиях обуславливает необходимость регулярной профилактики в сервисных центрах производителя;

· необходимость полной очистки трубопровода от отложений перед проведением теледиагностики, что значительно повышает стоимость работ.

Рис. 1. Фотографии трубопроводов, полученные с помощью ПТДК

плавающий теледиагностический обследование трубопровод

Одним из наиболее рациональных устранений этих факторов является использование разработанного ПТДК. Этот комплекс имеет новый подход к решению проблем, связанных с диагностикой трубопроводов (рис. 1).

Важнейшими преимуществами ПТДК являются его устройство и принцип работы. На данный момент в мире широкое распространение получили диагностические комплексы, основанные на движении в трубопроводе с помощью электродвигателей или двигателей внутреннего сгорания, которые передают движение на оси колёс, за счёт чего и осуществляется движение. Недостатком данных систем является низкая проходимость по трубам, имеющим участки, заполненные водой, содержащие посторонние предметы (камни, песок и др.) или участки, где труба поворачивает на 90° или более. В отличие от таких комплексов конструкция данного ПТДК создана по принципиально новой схеме (рис. 2).

Рис. 2. Устройство ПТДК

ПТДК состоит из каркаса 1, выполненного из листового железа. К каркасу прикрепляется лыжа 2, которая служит для защиты составных частей комплекса и для его направления в трубе. В каркасе закреплён бензомаслостойкий пенопласт 3, служащий для обеспечения плавучести комплекса и закрепления составных частей. В пенопласте выполнено отверстие для аккумулятора 4, служащего источником питания для подсветки 5, и выемка для закрепления проводов видеокамеры и подсветки. Подсветка закреплена с помощью держателей 6 на каркасе. Видеокамера 7 установлена на держателе 8, который прикреплён к каркасу. Регулирующее устройство 9 предназначено для контроля подачи усилия на ПТДК через УЗК-пруток. Такая конструкция ПТДК обеспечивает хорошую плавучесть.

Теледиагностический комплекс имеет следующие габаритные размеры: длина - 522 мм, ширина - 122 мм, высота - 190 мм. Такие габаритные размеры ширины и высоты позволяют беспрепятственно проходить по трубопроводу размером более 200 мм, а длина позволяет свободно опускать модуль в колодец.

Исходя из вышеупомянутых габаритных размеров комплекса, выбираем пенопласт, предназначенный для плавучести комплекса. Его габариты: длина - 520 мм, ширина - 120 мм, высота - 50 мм.

Расчёт грузоподъёмности пенопласта

Исходя из того, что теледиагностический комплекс работает преимущественно в трубопроводах, где используются производные нефти, выбираем бензо- масло- нефтеустойчивый поливинилхлоридный пенопласт ПВХ-1 (таблица, рис. 3).

Физические свойства ПВХ-1-115

Рис. 3. Размеры и форма пенопласта

Для упрощения нахождения объёма пенопласта разбиваем его на несколько частей:

^.

Найдём грузоподъёмность комплекса:

.

Это формула силы Архимеда, где плотность жидкости, в которую погружён модуль, объём пенопласта, ускорение свободного падения.

q

формула силы тяжести, где масса пенопласта.

Проведя преобразования, получаем грузоподъёмность:

Это масса составных частей комплекса.

Проведя взвешивание составных частей комплекса, получаем:

масса каркаса - 487 г, масса лыжи - 310 г, масса аккумулятора - 540 г, масса камеры - 268 г, масса системы управления и подсветки - 92 г.

Общая масса (г) оборудования m=487+310+540+268+92=1697.

Таким образом, запас грузоподъёмности комплекса составляет:

Такой запас грузоподъёмности позволяет использовать ПТДК не только в трубах со стоячей водой, но и с небольшим течением.

Одной из главных особенностей данного ПТДК является высокая проходимость в трубах, где много посторонних предметов. На испытаниях, проводимых в ОАО «АНХК» в промливнёвых и сернисто-щелочных канализациях комплекс показал удивительную проходимость. При наличии необходимых усилий, создаваемых рабочим, ПТДК проходил через трубы, наполовину заполненные камнями и отходами нефтепереработки, тем самым позволяя диагностику без промыва данной трубы.

Также отличительной особенностью является простота в использовании и содержание ПТДК в рабочем состоянии. Для эффективной работы с комплексом необходимо 2 человека. Один непосредственно проталкивает ПТДК в трубу с помощью УЗК-прутка, а другой (оператор) следит за показаниями видеокамеры.

Все перечисленные особенности данного ПТДК позволяют вести диагностику трубопроводов на достаточно высоком уровне, но при этом затраты на производство, эксплуатацию и разработку новых технических решений и дополнений к ПТДК находятся в пределах досягаемости основных пользователей.

Размещено на Allbest.ru