К вопросу о надежности тепловых сетей с трубами в пенополиуретановой изоляции

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу о надежности тепловых сетей с трубами в пенополиуретановой изоляции

Хворостов И.В. - ведущий инженер НПК «Вектор», Москва

Применение для тепловых сетей труб с пенополиуретановой изоляцией определяет обязательное наличие и работоспособность сигнальных систем контроля. Рассматривается реальная ситуация с сигнальными системами на действующих трубопроводах теплосетей и возможности оптимизации контроля.

В настоящее время для прокладки тепловых сетей получили распространение трубы с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке (ППУ). Применение для бесканальной прокладки теплотрасс этих труб должно обеспечивать значительное увеличение рабочего ресурса тепловых сетей - до 30 лет, снижение повреждаемости -в 10 раз, резкое сокращение тепловых потерь - до 2-3%, что обусловит соответствующие экономические

выгоды. При этом необходимо учитывать и выполнять дополнительные требования фирм-производителей труб с ППУ-изоляцией по транспортировке, хранению и монтажу труб, а также - обеспечивать высокий уровень выполнения проектных работ.

Практический опыт показывает, что уже через 3-5 лет эксплуатации

труб теплосетей с ППУ-изоляцией имеют место аварийные ситуации, связанные с истечением теплоносителя. Причинами сквозного повреждения металла труб являются: некачественное выполнение сварных швов в местах стыковки труб; локальная язвенная коррозия внутренних поверхностей из-за дефектов металла и нарушений водно-химического режима; нарушение герметичности муфтовых соединений и концевых заглушек изоляции с попаданием коррозионно-агрессивной влаги на наружную поверхность труб; попадание влаги в ППУ-изоляцию при производстве монтажных работ; слабая адгезия и отслоение пенополиуретана от поверхности труб с образованием пустот, где может скапливаться влага и т. п.

тепловой сигнальный трубопровод пенополиуретановый

Широкому внедрению труб с ППУ-изоляцией препятствует:

отсутствие единой нормативной базы - государственных стандартов, строительных правил на проектирование и монтаж, а также - отсутствие изменений и дополнений в СНиП «Тепловые сети» 3.05.03-85, 2.04.07-86, «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» 2.04.14-88 иРД-03-94 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»;

· отсутствие обязательной системы сертификации и лицензирования всех изготовителей и потребителей продукции, исключающей появление на рынке случайных неквалифицированных производителей некачественной продукции и недостаточно грамотных монтажников и эксплуатационников;

· ограниченная отечественная база для производства жесткого заливочного пенополиуретана заданного

· качества;

· недостаточный объем комплексных услуг для потребителей, включающий не только поставку отдельных компонентов теплопроводов, но и полный набор сервисных услуг, связанных со строительством и эксплуатацией;

· отсутствие единых технических требований к системам сигнализации, предназначенных для контроля за состоянием теплоизоляции;

· недостаточное качество тепло- и гидроизоляции стыков, являющееся главным фактором снижения долговечности конструкций трубопроводов;

· отсутствие длительной гарантии на продукцию, хотя бы 5 лет;

· необходимость разработки типовой проектной документации для различных регионов России.

Данные вопросы были рассмотрены 25.04.2000 г. на заседании секции «Водоснабжение, водоотвод и энергоресурсосбережение» Научно-технического совета Госстроя России, где было принято решение о необходимости разработки нормативных документов, обобщении и использовании имеющегося опыта строительства и реконструкции теплотрасс с трубами в ППУ-изоляции, организации лицензирования и надзора за производством и потреблением новых конструкций теплосетей с обязательной сертификацией продукции.

Наличие и надежная эксплуатация сигнальных систем трубопроводов с ППУ-изоляцией являются важнейшими факторами в обеспечении безопасной работы тепловых сетей бесканальной прокладки, так как своевременное определение и оперативное устранение дефектов изоляционных конструкций предотвращает возникновение аварийных ситуаций.

Необходимо отметить, что внутренняя поверхность труб в ППУ в большей или меньшей степени подвержена коррозионному воздействию теплоносителя, что сопровождается утонением стенок труб. При этом не исключается возможность протекания локальной язвенной коррозии в зонах сварных швов при отклонениях от регламентированной технологии сварки, а также - в зонах с дефектной структурой металла труб. Это может привести к образованию сквозных повреждений труб с истечением теплоносителя, интенсивность которого будет определяться состоянием ППУ-изоляции в месте дефекта, причем с течением времени коррозионный дефект металла будет увеличиваться по размерам и возрастающий поток теплоносителя будет разрушать теплоизоляционный слой.

Наружная поверхность труб в ППУ может подвергаться коррозионному воздействию, в частности, из-за попадания влаги в тепловую изоляцию при некачественном монтаже трубопроводов - негерметичные муфтовые соединения труб в местах расположения сварных швов, отсутствие концевых заглушек изоляции на торцах труб или дефекты их конструкции и т.п. Кроме того, нарушения целостности полиэтиленовой оболочки возможны при проведении земляных, строительных и других работ сторонними организациями в районах прохождения теплотрасс.

Имеющийся опыт эксплуатации труб с ППУ-изоляцией показывает, что действующие трубопроводы тепловых сетей без систем сигнализации представляют потенциальную опасность из-за возникновения неконтролируемых истечений теплоносителя в грунт, так как до настоящего времени не существует методов и средств определения места течи трубы в ППУ, а местоположение сквозного дефекта металлической трубы в большинстве случаев не соответствует месту выхода теплоносителя из-под полиэтиленовой оболочки. Поэтому при поисках течей вышеизложенное приводит к необходимости вскрытия изоляции на протяженных участках, что влечет за собой значительные временные и материальные затраты.

Реально устройство сигнальной системы контроля для труб с ППУ-изоляцией не влечет существенного удорожания конструкции трубопровода, так как основой системы служат обычно два медных сигнальных провода, закладываемых в теплоизоляцию по всей длине трубы при ее изготовлении. Вид контроля - постоянный со стационарной установкой приборов или периодический с применением переносных автономных приборов может варьироваться в зависимости от местоположения участка теплосети (близость к ЦТП, котельным, камерам-павильонам и т.п.) с точки зрения удобства размещения измерительных терминалов.

Таким образом, имеются все возможности для исключения из практики бесканальной прокладки тепловых сетей труб с ППУ-изоляцией без сигнальных систем контроля. Кроме того, для предотвращения некачественного монтажа теплотрасс целесообразно возложить на поставщика труб с ППУ-изоляцией обязанности по полной комплектации их конструктивными элементами, включая муфтовые соединения и концевые заглушки изоляции.

Результаты обследований сигнальных систем

НПК «Вектор» выполняет комплексные обследования работоспособности сигнальных систем контроля на трубопроводах теплосетей с ППУ-изоляцией. В результате обследований выявляются следующие основные характерные дефекты:

· обрывы сигнальных проводов в местах стыков труб, обусловленные преимущественно не пропаем их в местах соединения обжимными втулками;

· отсутствие или коррозионное разрушение заземляющих соединений на трубах;

· отсутствие выводов сигнальных проводов в контрольных точках;

· несоответствие показаний контрольных приборов длинам труб по исполнительной документации;

· отсутствие промежуточных проектных контрольных точек;

· отсутствие концевых заглушек изоляции на торцах труб (фото 1 и 2);

· разрушение и разгерметизация концевых заглушек изоляции с распространением коррозионных процессов на наружную поверхность труб с ППУ (фото 3);

· намокание изоляции, обусловленное в большинстве случаев увлажнением ППУ муфт;

· неполное заполнение ППУ муфт в районе стыков труб (фото 4);

· отсутствие антикоррозионного покрытия наружных поверхностей труб в местах стыковки труб в ППУ с трубами в стандартной изоляции(фото 3).

Наличие вышеуказанных дефектов допускает только частичный контроль на отдельных теплотрассах или делает его невозможным, а также, в целом, снижает рабочий ресурс труб с ППУ-изоляцией.

Приборы контроля и проектирование сигнальных систем

Применение в тепловых сетях труб с ППУ-изоляцией различных фирм-производителей приводит к использованию эксплуатационным персоналом разных контрольных приборов, многие из которых требуют электропитания 220В, что создает дополнительные трудности при проведении контроля из наземных коверов или тепловых камер, смотровых колодцев.

В настоящее время практически осуществляется проектирование и перекладка теплосетей трубами с ППУ отдельными разрозненными участками, а согласование проектных решений для стыкующихся или соседствующих участков теплотрасс с ППУ не производится. Это приводит к увеличению числа наземных коверов, количества приборов контроля и возрастанию затрат на прокладку и эксплуатацию трубопроводов.

На участках труб с ППУ наружная поверхность металлических труб защищена от коррозии, однако возможно интенсивное протекание коррозионных процессов на стыкующихся участках труб со стандартной изоляцией, в частности, под действием блуждающих токов (проходят «транзитом» трубы с ППУ) в местах контакта наружной поверхности труб с грунтом или водой.

Поэтому целесообразным является осуществление проектирования прокладки теплосетей трубами с ППУ сразу для разветвленного «куста» трубопроводов с организацией постоянного контроля за состоянием их изоляции из одного пункта. Непосредственно перекладку трубопроводов данного «куста» рационально планировать и проводить в последовательности, определяемой результатами диагностики состояния труб и их рабочего ресурса, постепенно стыкуя отдельные участки и дополняя измерительную схему. Стационарную установку приборов контроля необходимо выполнять в измерительных пунктах - ЦТП, камерах-павильонах и т.п., при этом может быть осуществлена передача информации от каждого измерительного пункта на единый диспетчерский терминал, расположенный, например, в районной котельной. Оптимальная длина теплотрасс, контролируемых из измерительных пунктов, должна определяться с учетом протяженности действия контрольных приборов - от 1000 до 2500 метров.

При контроле теплотрасс из коверов и других мест, не имеющих подвода стационарного электропитания, разумным для периодического контроля является использование детекторов повреждений с автономным питанием, фиксирующих обрыв сигнальных проводов или намокание изоляции на участках трубопроводов. Детектор такого типа разработан и применяется НПК «Вектор» при выполнении работ на системах сигнализации труб с ППУ. Использование детектора повреждений не требует специальной подготовки эксплуатационного персона, исключает возможные ошибки при коммутации проводов в измерительных терминалах.

Использование импульсных рефлектометров

Применяемые на тепловых сетях для периодического или постоянного контроля детекторы повреждений не позволяют локализовать место намокания изоляции или обрыва сигнального провода, а локаторы -не классифицируют дефект, указывая только расстояние до него. Кроме того, фиксируется только один дефект, ближайший по расстоянию к измерительной точке, а остальной участок трассы остается без контроля до устранения дефекта. Только применение импульсных рефлектометров позволяет как классифицировать дефект, так и точно определить его местоположение и степень опасности для эксплуатации трубопровода, причем даже в той стадии, когда детекторы или локаторы в силу своей чувствительности этот дефект не фиксируют.

В процессе эксплуатации необходимым является контроль динамики развития выявленных дефектов в сравнении с исходными данными, полученными при приеме систем сигнализации труб с ППУ на баланс эксплуатирующей организации. Это позволит своевременно принять решение о проведении ремонтных работ по устранению дефектов. Хранение информации, полученной на участках теплосетей с применением импульсных рефлектометров, должно осуществляться в компьютерной базе данных эксплуатирующей организации.

Имеющиеся в распоряжении эксплуатационного персонала импульсные рефлектометры зарубежных фирм - многофункционального назначения (определители неоднородности линий), сложны в обслуживании и требуют специальной подготовки персонала. Кроме того, стоимость их достигает 8000$ США, что является экономически необоснованным. НПК «Вектор» в своей практической деятельности применяет отечественные импульсные рефлектометры, обладающие значительной «памятью» по состоянию обследованных труб (до 200 участков), возможностью обработки и обмена полученной информацией с компьютерной базой данных. При этом стоимость отечественных приборов в 2-3 раза меньше импортных.

Сдача-прием сигнальных систем в эксплуатацию

Первым и наиболее ответственным шагом к упорядочению мероприятий по обеспечению работоспособности систем контроля труб с ППУ-изоляцией является прием их в эксплуатацию. Прием должен осуществляться в соответствии с инструкцией, утвержденной заказчиком - организацией, эксплуатирующей тепловые сети. При приеме сигнальных систем контроля трубопроводов в эксплуатацию, заказчику должны быть представлены:

· проектная схема системы контроля;

· исполнительная схема системы контроля с указанием длин имеющихся соединительных кабелей;

· приборы контроля с комплектующими изделиями и техническая документация по их эксплуатации.

В присутствии представителей эксплуатирующей организации сдающей организацией выполняются все измерения по системам сигнализации с указанием применяемых приборов, что фиксируется в соответствующем акте. Графическая запись характеристик участка трубопровода с ППУ по сигнальным системам проводится с применением импульсных рефлектометров и указанием на диаграммах электрических длин соединительных кабелей, что является исходными данными для данного участка теплосети.

Отдельно контролируется состояние концевых заглушек изоляции на торцах труб с ППУ и наличие антикоррозионного покрытия наружных поверхностей труб в местах стыковки труб с ППУ и труб с другой теплогидроизоляцией.

В наземных коверах, которые должны быть надежно закрыты, и измерительных терминалах соединительные кабели необходимо четко маркировать по направлениям с ука-занием прямой и обратной труб.

Все указанное выше свидетельствует о том, что тепловые сети бесканальной прокладки с трубопроводами в ППУ-изоляции представляют собой сложные комплексы, требующие повышенного внимания, начиная от непосредственного производства труб и заканчивая режимами их эксплуатации. Особенно важными с точки зрения безопасности является безотказное функционирование сигнальных систем.

В дальнейших публикациях будут более подробно рассмотрены вышеизложенные принципиальные аспекты (проектирование, модернизация, приборный контроль и т.п.), касающиеся сигнальных систем контроля и их конструктивных элементов, а также - практический опыт реализации мероприятий по обеспечению работоспособности сигнальных систем на трубопроводах с ППУ-изоляцией.

Размещено на Allbest.ru