Опыт применения акустической диагностики тепловых сетей в г. Белгороде
Служба по диагностике и контролю тепловых сетей в городе Белгороде. Методические рекомендации по техническому диагностированию трубопроводов с использованием акустического метода. Выявление дефектов, первопричиной которых является внутренняя коррозия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2017 |
| Размер файла | 3,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Опыт применения акустической диагностики тепловых сетей в г. Белгороде
В.Г. Елизарова, начальник
Введение
Служба по диагностике и контролю тепловых сетей была создана в ПП «Белгородские тепловые сети» ОАО «Белгородская теплосетевая компания» для организации непрерывного мониторинга фактического состояния трубопроводов теплосетей в г Белгороде, создания полноценной базы данных с проведением последующей аналитической работы по результатам диагностики и обеспечения обоснованного планирования ремонтов.
В качестве основного метода диагностики был выбран акустический согласно РД 153-34.020.673-2005 «Методические рекомендации по техническому диагностированию трубопроводов тепловых сетей с использованием акустического метода» [4].
На первом этапе была выполнена акустическая диагностика (АД) участков, внесенных в планы ремонта и реконструкции и подлежащих стопроцентному вскрытию в межотопительный период. Целью являлась оценка степени достоверности акустического метода диагностики, ее зависимости от интенсивности утечек и степени критичности дефектов, от типа коррозии (внешняя - внутренняя) и водоразбора (открытый/закрытый).
Акустическая диагностика выполнялась прибором КурСАР, № 27. Гидравлический режим работы диагностириуемых трубопроводов составлял от 4 до 7 кгс/см2.
По результатам обследования фактического состояния участков трубопроводов (30 шт.), продиагностированных и впоследствии вскрытых для проведения ремонтов и реконструкций, устранения технологических нарушений и выполнения плановых шурфовок можно выделить следующие закономерности, имеющие место независимо от типа коррозии и водоразбора.
1. Зависимость степени достоверности от характера дефекта
Лучше всего по результатам АД выявляются локальные очаги коррозии на фоне в целом удовлетворительного состояния трубопровода.
Например, наружная коррозия верхней части трубопровода, вызванная протечкой через стыки плит перекрытий канала, во всех выявленных по факту случаях видна по результатам АД как критический дефект (рис. 1-5).
Высокая степень достоверности получена для трубопроводов с наличием дефектного участка значительной протяженности при удовлетворительном состоянии основного трубопровода.
Так, на участке ТМ-5 МК-9 - МК-10 трубы (рис. 6) в непосредственной близости к тепловым камерам, где устанавливались акустические датчики, по результатам АД находятся в удовлетворительном состоянии, а участок под дорогой (58-74 м) имеет напряжение аварийного уровня.
При вскрытии данного участка обнаружено: антикоррозионное покрытие трубопровода отсутствует полностью.
Наблюдаются слоистые коррозионные отложения значительной толщины на внешней и внутренней поверхностях трубопроводов. Под внутренними отложениями наблюдается обширная язвенная коррозия глубиной до 3 мм (визуально). Дополнительно наблюдается наружная язвенная коррозия на подающем и обратном трубопроводах в районе 70 м, вызванная предположительно (судя по размерам и конфигурации) протечками через стык перекрытия канала. Язвы размерами до 250 мм и глубиной до 4-5 мм (визуально). С обеих сторон дороги, перпендикулярно, трассу пересекают электрические кабели, что возможно усилило степень критичности данного дефекта.
На отметке 37-58 м (рис. 7) по результатам АД наблюдается напряжение критического уровня в районе П-образного компенсатора. При вскрытии на данном участке наблюдается внешняя и внутренняя коррозия, антикоррозионное покрытие на нижней части трубопровода отсутствует. На подающем трубопроводе разрушена подвижная опора.
Удовлетворительное состояние остального трубопровода при вскрытии также подтвердилось.
Еще один пример - участок ТК-1 - ТК-1/2а (86 квартал). По результатам АД подающий и обратный трубопроводы до отметки 30 м в удовлетворительном состоянии, далее - напряжение критического уровня (рис. 8 а, б).
Вскрытие показало, что трубы на участке 0-25 м в хорошем состоянии: антикоррозионное покрытие, теплоизоляция, покровный слой, толщина 4,3-4,5 мм (измерена выборочно).
На 25-66 м наблюдается коррозионное утонение, толщина 3,0-3,3 мм, слой антикоррозионного покрытия отсутствует, слоистая коррозия с толщиной рыхлого слоя до 3 мм, дно канала заилено, похоже, что был периодически залит. Опоры в неудовлетворительном состоянии на всем участке, сильно корродированны. Очевидно, трубы разные и участок 0-25 м был заменен, а далее труба более старая.
Наблюдается высокая степень достоверности при выявлении локальных дефектов, первопричиной которых является внутренняя коррозия, в том числе по сварному шву, в результате которой образуется небольшой свищ и далее обширная наружная коррозия (рис. 9-11).
тепловой белгород трубопровод коррозия
Примером может служить участок ТМ-5 от МК 32-1 до УТ-1 (рис. 12): на обратном трубопроводе незначительные течи в районе 145 и 150 м от МК 32-1, множественные свищи в районе 160-170 м, расположенные на продольном сварном шве.
Хорошо выявляются напряжения от изгиба трубопроводов, вызванного разрушением подушек скользящих опор и смещением трубопроводов, опиранием трубопроводов на подручные материалы после локальных ремонтов (рис. 13).
В качестве примера достоверной диагностики можно привести также участок МК-34 - МК-34а по ТМ-5 (рис. 14), где первопричиной дефекта также было разрушение скользящей опоры: по результатам АД было выявлено критическое напряжение по подающему трубопроводу на отметках 42-52 м. При шурфовке на отметке 46-49 м был обнаружен прогиб трубы (глубиной около 15 см) вследствие разрушения скользящей опоры и опорной подушки на отметке 38 м. В период останова планировалось восстановить опоры трубопровода и провести дополнительный визуальный и измерительный контроль рядом с разрушенной опорой, однако данный дефект не выдержал ежегодной гидравлической опрессовки, произошел разрыв металла трубы по нижней составляющей протяженностью около 1,2 м.
Критический, а иногда и аварийный уровень напряжения, выявляется а точках, где поломанные плиты перекрытий канала лежат на трубах (рис. 15). Своевременное выявление и устранение таких нарушений позволяет продлить рабочий ресурс трубопровода.
Например, участок 86 квартал, МК-12/9 - ТК-2: сломанная плита перекрытия в 3 м от установки датчика (рис. 16 - фото из камеры).
Среди продиагностированных трубопроводов, где впоследствии был произведен визуально-измерительный контроль, были и участки в удовлетворительном состоянии. В качестве примера можно привести участок от МК-9 до МК-8 (рис. 17). По результатам АД состояние трубопровода удовлетворительное. Локальные напряжения, в основном докритического уровня, наблюдаются в районе П-образного компенсатора и неподвижной опоры. При осмотре удовлетворительное состояние трубопровода подтвердилось. При измерительном контроле утонений более чем на 20% не обнаружено. Антикоррозионное покрытие на наружной поверхности трубопровода в хорошем состоянии. На внутренней поверхности имеются отложения, при снятии которых видна незначительная коррозия.
Отдельно можно отметить высокую достоверность поиска течей (рис. 18).
Факторы, снижающие степень достоверности АД
1. Влияние на результат АД оказывают электрические кабели. При перпендикулярном пересечении они часто (но не всегда!) выглядят как локальные напряжения критического уровня независимо от состояния трубопровода (рис. 19). Утонений и дефектов опорных конструкций в районе пересечения с электрокабелем не выявлено, трубопроводы (срок эксплуатации 25 лет) в хорошем состоянии.
На участке трубопровода (Спутник, от УТ- 5.1.1/10 ЮМР до УТ-5.1./10 ЮМР) в районе пересечения с кабелем выявлено утонение трубопровода до 5,2 мм при средней остаточной толщине 6,7 мм (по результатам АД напряжение докритического уровня) (рис. 20).
Таким образом, вскрывая прокладку трубопровода, в точке, где по результатам АД выявлено напряжение в месте пересечения с электрическим кабелем, зачастую можно констатировать удовлетворительное состояние труб.
То же самое верно для неподвижных опор и компенсаторов: независимо от состояния труб они зачастую выглядят как критические дефекты, что является особенностью метода, фиксирующего повышенный уровень напряжения. Коррозионное утонение может быть лишь одной из его причин.
2. Имеется погрешность в определении степени критичности дефектов участков с зультатам АД выглядят как докритические дефекты, в то время как трубопроводы находятся в неудовлетворительном состоянии: остаточная толщина их составляет около 50%, толщина рыхлых отложений до 15 мм.
3. При наличии рядом с одной из точек постановки датчиков регулятора давления (РДУ) (даже в открытом состоянии), создающего перепад давления, или в непосредственной близости от работающих насосов, шум от них перекрывает полезный сигнал (рис. 23), диагностика таких участков невозможна. Таким образом, метод проблематично использовать для диагностики головных участков ответвлений, где в магистральных камерах установлены РДУ, а также участков равномерной наружной коррозией, а также с коррозионными поражениями в нижней части трубопроводов, вызванными продолжительным подтоплением или заиливанием, если данные участки залиты (заилены) на момент выполнения диагностики.
Так, в 4-5 ЮМР (ТК-2 - ТК-3, 0-35 м) (рис. 21), квартале Железнякова-Урожайная (ТК-2 - ТК- 5/1, 0-25 м) (рис. 22) указанные участки по ре рядом с ЦТП и ПНС, где с отключенными насосами недостаточный гидравлический режим (менее 2,5 кгс/см2).
4. В редких случаях по результатам АД выявляются участки с критическим и даже аварийным уровнем напряжений, причины которого при вскрытии и визуально измерительном контроле и толщинометрии определить не удается (рис. 24). Участок МК-18 - МК-12/1 диагностировался трижды. По результатам АД, выполненной в отопительный период два раза, на подающем и обратном трубопроводах видны участки с критическим напряжением значительной протяженности, на подающем встречается аварийный уровень.
Повторная АД участка, выполненная в летнем режиме, для подающего трубопровода дает другой результат: напряжения критического уровня отсутствуют; на обратном по-прежнему выявлено напряжение критического уровня практически по всей длине.
Согласно РД [1], для участков с такими дефектами велика вероятность образования течи, рекомендуется выполнение шурфовки, проведение визуального и измерительного контроля, при необходимости контрольных вырезок для принятия решения о необходимом объеме ремонтных работ.
При вскрытии участка причины наблюдающихся по результатам АД критических напряжений не выявлены. При измерительном контроле утонений более чем на 20% не обнаружено, опорные конструкции в удовлетворительном состоянии.
На наружной поверхности незначительный слой рыхлых коррозионных отложений (до 1 мм), на внутренней - плотные отложения, при снятии которых видны язвы глубиной до 1 мм.
Ситуация, когда при АД зафиксировано аварийное напряжение, причины которого при визуально-измерительном контроле и толщинометрии выявить не удается, составляет до 10%, в том числе и для трубопроводов надземной прокладки, причем результаты часто выглядят как элементы синусоиды (рис. 25), особенно для трубопроводов небольшой длины (до 70 м). Данная величина укладывается в заявленную степень достоверности метода АД - 80%.
Необходимо также отметить ряд недостатков самого прибора:
1. Достаточно длительный процесс синхронизации основного и выносного блоков при включении перед началом выполнения записи, что особенно критично при поиске утечек значительной интенсивности, когда существует опасность залития камер и соответственно датчиков: практически невозможно определить момент, когда необходимо начать заполнение отключенного участка с технологическим нарушением, чтобы к моменту начала записи сеть уже полностью заполнилась, но вода еще не залила канал и камеры.
2. Отсутствие индикации качества постановки датчика (или возможности прослушивания качества звука в процессе установки). В результате случайное попадание постороннего предмета или рыхлых коррозионных отложений между трубопроводом и датчиком, существенно ухудшающее качество записи, выявляется уже после того, как запись полностью выполнена.
По перечисленным причинам КурСАР используется в ПП «БТС» в основном для плановой диагностики, поиск утечек осуществляется с помощью корреляционного течеискателя «Коршун», который готов к работе сразу после включения, а также позволяет в режиме реального времени контролировать качество сигнала и процесс заполнения сети благодаря наличию радиоканала связи между выносными блоками с датчиками и основным блоком прибора. При этом эффективность поиска течей аналогична КурСАРу. К сожалению, для диагностики он не предназначен (в соответствии с паспортом).
Значительным неудобством является маленький объем встроенной памяти прибора КурСАР - всего 4 канала, что требует переноса данных на компьютер и очистки памяти прибора после записи акустических сигналов по 2 участкам.
Выводы
1. Несмотря на отмеченные выше недостатки метода, основные его достоинства подтверждаются:
- мобильность, быстрота и возможность проведения диагностики без вскрытия трубопроводов и снятия изоляции (для воздушной прокладки);
- без останова циркуляции и нарушения теплоснабжения потребителей метод позволяет в короткие сроки обследовать участки значительной протяженности для предварительной оценки их состояния, что особенно важно в условиях, когда трубопроводы, отработавшие нормативный срок службы, составляют значительную часть теплосети.
2. Выполненные вскрытия показывают удовлетворительную относительно вложенных сил и средств степень достоверности результатов акустической диагностики для определения состояния трубопровода в целом. Выразить ее конкретным числом для условий производства невозможно, т.к. она полностью зависит от того, какой % диагностируемых трубопроводов залит и заилен, каков характер дефектов на диагностируемых трубопроводах, от наличия смежных коммуникаций, от гидравлического режима работы диагностируемых трубопроводов. Есть также основания предполагать (данных для корректного анализа недостаточно), что степень достоверности зависит от диаметра и длины участка. Методика определения степени достоверности метода АД в условиях реального производства отсутствует (как и для других косвенных методов диагностики трубопроводов). Все приведенные цифры носят оценочный характер.
3. Результаты АД являются одним из аргументов для принятия обоснованного решения об объеме и местах выполнения шурфовок в процессе технического освидетельствования трубопроводов ([1], [2], [3],) с целью оценки состоянии трубопровода с помощью визуально-измерительного контроля и толщинометрии, как и требуется согласно РД [4]. Метод дополняет и делает более эффективными прямые методы контроля, а не заменяет их.
4. С высокой степенью достоверности выявляются течи. При условии соответствия их интенсивности заявленной в паспорте прибора (от 1 м3/ч) точность их определения соответствует оговоренным 1,5% от базы постановки датчиков.
В заключение
В настоящий момент в ПП «БТС» разработана «Типовая программа технического диагностирования трубопроводов тепловых сетей», где в качестве основного метода диагностики оговорен акустический, дополненный визуальным и измерительным контролем в точках доступа и последующими шурфовками в точках критических напряжений. В соответствии с «Программой...» произведено техническое диагностирование более 35 км трубопроводов (в 2-трубном исчислении). Около 5 км заменено, срок эксплуатации прочих продлен на 1-3 года.
Диагностирование осуществляется в соответствии с «Графиком выполнения диагностики тепловых сетей г. Белгорода, отработавших нормативный срок службы», где ранжирование участков осуществлено с учетом стратегической важности для обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей.
Для создания функциональной базы данных, обеспечивающей возможность мобильной фильтрации и анализа результатов диагностики, был создан отдельный слой в программном комплексе «Zulu», куда заносятся результаты всех выполненных обследований (рис. 26).
Литература
1. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок» - от 24.03.2003 г. № 115.
2. «Типовая инструкция по периодическому техническому освидетельствованию трубопроводов тепловых сетей в процессе эксплуатации» РД 153-34.0-20.522-99.
3. «Инструкция по визуальному и измерительному контролю» РД 03-606-03.
4. «Методические указания по техническому диагностированию трубопроводов тепловых сетей с использованием акустического метода» РД-153-34.0-20.673-2005.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Подземная и надземная прокладка тепловых сетей, их пересечение с газопроводами, водопроводом и электричеством. Расстояние от строительных конструкций тепловых сетей (оболочка изоляции трубопроводов) при бесканальной прокладке до зданий и инженерных сетей.
контрольная работа [26,4 K], добавлен 16.09.2010Определение опасности наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей и агрессивности грунтов в полевых и лабораторных условиях. Признаки наличия блуждающих постоянных токов в земле для вновь сооружаемых трубопроводов. Катодная защита и анодное заземление.
курсовая работа [1000,6 K], добавлен 09.11.2011Вывод тепловых сетей и водогрейных котельных на период летнего простоя. Пуск водогрейных котлов и тепловых сетей на зимний режим работы. Режимы оборудования ТЭЦ. Работа тепловых установок с промышленным и теплофикационным отбором пара и конденсацией.
презентация [1,6 M], добавлен 23.07.2015Планировка микрорайона и трассировка тепловых сетей, тепловые нагрузки. Расчет тепловой схемы котельной, оборудование. Пьезометрический и температурный график. Гидравлический, механический расчет трубопроводов, схемы присоединения тепловых потребителей.
курсовая работа [532,9 K], добавлен 08.09.2010Определение тепловых потоков на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, максимального расхода сетевой воды. Гидравлический расчет тепловых сетей. Параметры насосов и их выбор. Расчет толщины теплоизоляции трубопроводов, объема подачи теплоносителя.
курсовая работа [85,6 K], добавлен 18.10.2014Методы измерения температур теплоносителя и воздуха, давления и расхода теплоносителя, уровня воды и конденсата в баках. Показывающие, самопищущие, сигнализирующие и теплоизмерительные приборы. Принципиальные схемы автоматизации узлов тепловых сетей.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.11.2010Определение расчётных тепловых нагрузок района города. Построение графиков расхода теплоты. Регулирование отпуска теплоты. Расчётные расходы теплоносителя в тепловых сетях. Гидравлический и механический расчёт водяных тепловых сетей, подбор насосов.
курсовая работа [187,6 K], добавлен 22.05.2012Определение расчетных тепловых нагрузок, схемы присоединения водоподогревателя к тепловой сети и метода регулирования. График регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Гидравлический расчет тепловых сетей района города.
курсовая работа [329,8 K], добавлен 02.05.2016Проведение энергетического обследования тепловых нагрузок и сетей завода, составление тепловых схем котельной в связи с предложенными проектами модернизации. Расчет внедрения турбинной установки для снижения затрат на потребление электроэнергии.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 18.04.2010Расчет тепловых нагрузок производственных и служебных зданий предприятия по укрупнённым характеристикам. Расчет необходимых расходов воды для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Построение пьезометрического графика и выбор схемы абонентских вводов.
курсовая работа [431,9 K], добавлен 15.11.2011Расчет тепловых нагрузок по укрупненным характеристикам, производственных и служебных зданий, на вентиляцию и горячее водоснабжение. Определение необходимых расходов воды. Построение пьезометрического графика, схема присоединения абонентских вводов.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.01.2015Исследование истории создания тепловых машин, устройств, в которых внутренняя энергия превращается в механическую. Описания изобретения парового двигателя, паровой пушки Архимеда, турбины Герона. Анализ конструкции первых паровых автомобилей и паровозов.
презентация [3,3 M], добавлен 11.12.2011Описание тепловых сетей и потребителей теплоты. Определение расчетной нагрузки на отопление. Анализ основных параметров системы теплоснабжения. Расчет котлоагрегата Vitoplex 200 SX2A. Определение расчетных тепловых нагрузок на отопление зданий.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 20.03.2017Определение сезонных и круглогодичных тепловых нагрузок, температуры и расходов сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе. Гидравлический и тепловой расчет паропровода, конденсатопровода и водяных тепловых сетей. Выбор оборудования для котельной.
курсовая работа [408,7 K], добавлен 10.02.2015Технологические требования к строительным решениям производственных зданий и сооружений. Определение тепловых потерь свинокомплекса и ограждения свинарника. Расчет термического сопротивления стен. Выбор тепловой схемы котельной и схемы тепловых сетей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.04.2014Выбор оборудования котельной. Расчет тепловой мощности абонентов на отопление и вентиляцию. Расчет годового теплопотребления и топлива. Гидравлический расчет тепловых сетей: расчет паропровода, водяных сетей, построение пьезометрического графика.
курсовая работа [188,7 K], добавлен 15.09.2012Коррозия металлов как проявление физического старения трубопроводов. Использование диагностики состояния трубопроводов и проведение проверочных испытаний с целью снижения аварийности. Теплопроводы из полипропиленовых труб с заводской теплогидроизоляцией.
реферат [40,9 K], добавлен 06.11.2012Расчет среднесуточной тепловой мощности на горячее водоснабжение. Гидравлический расчет тепловых сетей. Расчет мощности тепловых потерь водяным теплопроводом. Построение температурного графика. Выбор основного и вспомогательного оборудования котельных.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 26.06.2019Описание системы теплоснабжения. Климатологические данные города Калуга. Определение расчетных тепловых нагрузок района города на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Гидравлический расчет водяных тепловых сетей. Эффективность тепловой изоляции.
курсовая работа [146,6 K], добавлен 09.05.2015Основные причины выхода трубопроводов из строя. Факторы, влияющие на выбор метода санации. Методы восстановления инженерных сетей. Гидравлический расчет восстанавливаемого участка. Определение приоритетных участков сети для проведения реконструкции.
реферат [1,9 M], добавлен 22.06.2015
