Трубы в пенополиуретановой изоляции. Пора решать проблемы

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Филиал «Гомельские тепловые сети» РУП «Гомельэнерго», Республика Беларусь

Трубы в пенополиуретановой изоляции. Пора решать проблемы

Н.З. Заглубоцкий, главный инженер, Г.В. Круталевич, начальник службы неразрушающего контроля и технической диагностики

Введение

На сегодняшний день альтернативы применению в подземных сетях систем теплоснабжения предварительно (в заводских условиях) изолированных пенополиуретаном (ППУ) труб нет. Во всех публикациях и отчетах на эту тему увеличение их доли в протяженности тепловых сетей оценивается как значимое достижение, поскольку оно повышает надежность теплоснабжения, позволяет снизить потери при транспорте тепловой энергии, затраты на эксплуатацию тепловых сетей и осуществлять непрерывный контроль за состоянием изоляции. Это подтверждается достаточно длительной практикой применения предварительно изолированных труб пенополиуретаном в европейских странах. Нет сомнений, что полная замена всех теплопроводов на предварительно изолированные - это будущее теплосетей. К сожалению, оно не обещает быть безоблачным в сложившихся условиях. Виной всему недостаточное качество всех стадий процесса изготовления и укладки таких труб.

Основные проблемы ремонта тепловых сетей

Любой филиал тепловых сетей ГПО «Белэнерго» (Республика Беларусь) может привести примеры безупречной работы теплосетей традиционной канальной прокладки, которые в свое время были выполнены с надлежащим качеством и поэтому прослужили по 40 лет и более. Технология ремонта таких труб привычна и не представляет большой сложности. Все специализированные организации по эксплуатации тепловых сетей имеют необходимый состав механизмов, оборудования и обученный персонал для их ремонта, подготовка рабочего места несложная (воду из канала можно откачивать на значительном удалении от места повреждения), увлажненная минераловатная теплоизоляция после ремонта при достаточной вентиляции канала высыхает довольно быстро. Кроме того, несмотря на высокую удельную повреждаемость трубопроводов традиционной прокладки, современные приборные методы позволяют периодически с приемлемой точностью определять опасные участки трубопроводов с критической степенью коррозии, находить эти места, после чего ремонт выполняется по согласованному в административном порядке графику.

Между тем любое повреждение предварительно изолированных труб устранить значительно сложнее по целому ряду причин.

1. Большинство эксплуатационных организаций не имеют специального оборудования, значительная часть которого (экструдеры, выпрямители, генераторы) в Республике Беларусь не производится, не имеют материалов и обученного персонала, т.к. обучающих центров по ремонту предварительно изолированных труб в стране нет.

2. Технология ремонта намного сложнее вследствие необходимости восстановления проводников системы оперативного дистанционного контроля (СОДК), ППУ изоляции, полиэтиленовой гидроизоляционной оболочки и приборной проверки качества ремонта. Требуется разработать технологические карты, инструкции и другие технические нормативные правовые акты конкретно по ремонту труб в ППУ изоляции.

3. Ремонт трубопроводов в ППУ изоляции - весьма трудоемкая и затратная работа: например, стоимость ремонта одного стыка Ду500 без земляных, сварочных работ и последующего благоустройства составляет не менее 6,5 тыс. руб. (здесь и далее в российских рублях - прим. ред.), из них стоимость материалов - около 3,7 тыс. руб. (для сравнения: стоимость аналогичного ремонта стыка теплосети канальной прокладки составляет около 200 руб.). Подготовка рабочего места в условиях увлажнения грунта может быть сопряжена с серьезными затруднениями, а если уровень грунтовых вод поднялся и достиг труб, то производство ремонта либо невозможно, либо связано с очень большими затратами.

4. Теплопотери при транспортировке теплоносителя по предварительно изолированным трубам с увлажненной ППУ изоляцией сопоставимы с потерями в теплопроводах, не имеющих изоляции. При увлажнении под полиэтиленовой оболочкой резко интенсифицируется коррозионный процесс.

Идеально вопрос ремонта предварительно изолированных труб решается у авторов идеи и первых потребителей продукции концерна АВВ: ремонт не требуется, потому что практически никаких повреждений до окончания срока службы труб не возникает. Казалось бы, все ясно: следует неукоснительно исполнять требования действующих технических нормативных правовых актов. Однако процесс внедрения предварительно изолированных труб в ППУ изоляции в условиях Республики Беларусь изначально отличался особой спецификой, основное содержание которой составляет «человеческий фактор».

Технический кодекс «Тепловые сети бесканальной прокладки из стальных труб, предварительно термоизолированных пенополиуретаном в полиэтиленовой оболочке. Правила проектирования и монтажа» в республике был введен в действие лишь в декабре 2007 г. (с текстом документа можно ознакомиться на сайте РосТеп- ло.ру (www.rosteplo.ru) в разделе «Правовая информация» - прим. ред.). К этому времени по всей стране без учета требований Технического кодекса были проложены десятки километров предварительно изолированных труб, и, естественно, некоторые из них нуждаются в ремонте. Несмотря на то, что до сих пор сквозных коррозионных повреждений металла труб не зафиксировано, уверены, что в белорусской энергосистеме не существует филиалов тепловых сетей, не имеющих проблем со снижением теплового сопротивления ППУ изоляции предварительно изолированных труб.

пенополиуретановый труба тепловой сеть

Причины снижения эффективности применения труб в ППУ изоляции

Причины, по которым происходит снижение эффективности применения предварительно изолированных труб в ППУ изоляции, можно разделить на две группы: недостатки заводского изготовления и недостатки строительства. Первые связаны с качеством поставляемых труб, фасонных частей и оборудования. К ним относятся:

¦ недостаточная адгезия ППУ к металлу трубы и полиэтиленовой оболочке (рис. 1), низкое качество ППУ, нарушение технологии заливки (рис. 2), коррозия металла труб, использование труб, бывших в эксплуатации;

¦ низкое качество материала (полиэтилена) термоусаживаемых муфт, в связи с чем они не обеспечивают достаточную гидроизоляцию стыковых соединений;

¦ низкое качество компонентов ППУ, что не позволяет ему обеспечивать полную теплоизоляцию соединительных швов;

¦ негерметичность кабельных выводов на концевых и промежуточных элементах, что способствует проникновению внешней влаги и срабатыванию СОДК. Это самый распространенный дефект, который выявляется, как правило, на стадии строительства;

¦ не унифицированы габаритные размеры ящиков коверов для установки коммутационных терминалов СОДК у разных производителей;

¦ неудовлетворительная герметичность предварительно изолированных сильфонных компенсаторов как российского, так и украинского производства, в результате чего не обеспечивается 100%-я гидроизоляция трубопровода. Замена партий компенсаторов по претензиям также не была достаточно успешной. Теперь, если без таких компенсаторов обойтись невозможно, делаем в месте их установки канал и герметизируем его. Но и это решение не обеспечивает надежной гидроизоляции.

Перечень же нарушений, выявляемых при укладке предварительно изолированных труб, настолько обширен, что касается практически всех пунктов упомянутого выше Технического кодекса. Основная масса нарушений приходится на тепловые сети, сооружаемые организациями ЖКХ, управлениями капитального строительства гор- и облисполкомов на объектах нового строительства, различными ведомственными организациями.

Полагаем, что все, кто имеет отношение к допуску в эксплуатацию тепловых сетей из предварительно изолированных труб в ППУ изоляции, сталкивались с разного рода проблемами, которые начинают возникать уже при транспортировке, погрузке/разгрузке (рис. 3) и хранении таких труб, фасонных изделий и материалов. В частности, выявляются повреждения защитной оболочки, отсутствие защиты от прямых солнечных лучей, термоусадочные манжеты и муфты хранятся на открытых площадках с поврежденной заводской упаковкой, муфты содержатся не в вертикальном положении и т.д.

Самыми распространенными являются нарушения, допускаемые при подготовке основания траншеи, монтаже трубопровода и обратной засыпке (рис. 4, 5). Трубы укладываются на брусья, кирпичи и т.п., плети свариваются на бровке траншеи, а порой там же и запениваются. Есть факты смешивания вручную составляющих ППУ компонентов, предназначенных для машинной заливки. Зачастую отсутствует надлежащая зачистка и обезжиривание стыка, не всегда опрес- совываются муфты после термоусадки, обратная засыпка иногда ведется без послойной трамбовки и содержит крупные строительные обломки. Список нарушений можно продолжать.

Увеличение количества нарушений в г. Гомеле обусловлено рядом факторов.

1. Значительная часть трубопроводов тепловых сетей из предварительно изолированных труб в ППУ изоляции сооружается не предприятием «Гомельские тепловые сети», а сторонними организациями.

2. Среди зарегистрированных в городе 24-х организаций, которые занимаются строительством систем теплоснабжения, большинство составляют мелкие частные фирмы, и именно на их объектах выявляется подавляющее большинство нарушений. Персонал фирм никакого обучения не проходил, многие имеют смутное представление о Техническом кодексе. Кроме того, данный вид деятельности в Республике Беларусь (в отличие от России и Украины) лицензированию не подлежит.

3. Многие организации-заказчики не имеют обученных инженеров по технадзору за строительством тепловых сетей, поэтому обращаются за помощью на договорной основе в управления капитального строительства горисполкомов, где такие специалисты есть. Однако технадзор управлений капитального строительства не успевает контролировать даже свои объекты, что подтверждается большим количеством замечаний со стороны предприятия «Гомельские тепловые сети» (см. таблицу). Многочисленные нарушения на объектах нового строительства не устранялись годами, теплосети по этой причине на баланс предприятия не принимались.

Чтобы остановить поток нарушений на этих объектах, предприятие «Гомельские тепловые сети» осуществляет обучение мастеров по ремонту тепловых сетей на курсах подготовки инженеров по технадзору за строительством тепловых сетей. Служба неразрушающего контроля и технической диагностики проверяет и принимает все СОДК и сварные соединения металла труб (выборочно, если есть сомнения по внешнему осмотру).

Проблемы оперативно-дистанционного контроля

Отдельно следует сказать о СОДК, которая является важнейшим элементом технологии и позволяет выполнять диагностику состояния изоляции и локализацию места ее увлажнения методом локации (рефлектометрами). Авторами идеи предварительно изолированных труб в ППУ изоляции изначально задумывалось, что обнаружение и локализация дефектов могут осуществляться тремя способами:

¦ переносным детектором - для определения наличия и типа дефекта (периодичность проверки - один раз в две недели) и переносным локатором - для локализации места возникновения дефекта (периодичность - по факту наличия дефекта);

¦ стационарным детектором (постоянный контроль) и переносным локатором;

¦ стационарным локатором для определения наличия и типа дефекта с одновременной локализацией и фиксацией места его возникновения (периодичность для зондирующих импульсов - один раз в 4 мин., круглосуточно).

Однако в целях значительного удешевления стоимости конечного продукта в Республике Беларусь, как и в России, Украине и некоторых других странах, при внедрении предварительно изолированных труб в ППУ изоляции отказались от применения в качестве проводников СОДК коаксиальных кабелей с согласующими устройствами.

Было решено для соединения проводников СОДК, трубопроводов и терминалов использовать кабели типа NYM (медный силовой), что значительно снижало стоимость изготовления и строительства теплосетей. Но кабели этого типа имеют высокий коэффициент затухания зондирующего импульса (также см. статью А.А. Александрова и В.Л. Переверзева «Оперативный дистанционный контроль трубопроводов ППУ - эффективное средство контроля или бесполезное приложение?», журнал НТ, № 2, 2007, с. 36-41 - прим. ред.). К тому же, в нормативных документах установлен переменный параметр расстояния между металлической поверхностью элемента и проводниками СОДК в трубах и фасонных изделиях (от 10 до 25 мм), что приводит к разбросу импеданса (параметра комплексного сопротивления трубы в ППУ изоляции с СОДК, как электрического элемента) для различных элементов трубопровода и варьированию коэффициента укорочения для этих трубоэлементов. На смонтированном трубопроводе образуются участки с различными коэффициентами укорочения, в результате данные электрических измерений не соответствуют реальным физическим параметрам трубопровода. Причем несоответствие прямо пропорционально длине трубопровода и количеству фасонных изделий на нем (исследования показали величину несоответствия 5 м и более на 100-метровом участке трубопровода).

Таким образом, недостатки кабелей NYM исключают применение на трубопроводах стационарных специализированных локаторов повреждений и не позволяют рассматривать тепловую сеть в качестве объекта автоматизации и диспетчеризации. То есть объединение впоследствии локальных СОДК в единую сеть и отображение их состояния на центральном диспетчерском пункте с указанием конкретного места дефекта сети невозможно.

Остается единственный вариант мониторинга состояния предварительно изолированных труб средствами телемеханики - это централизованный сбор информации со стационарных детекторов. Однако на белорусском рынке присутствует только прибор российского производства ДПС-4АМ. Возможности его весьма ограничены: он не имеет функции измерения текущих величин, срабатывает лишь при достижении порогового значения сопротивления изоляции и не приспособлен для передачи информации. В г. Гомель установлено около десятка таких приборов. Развитие теплосетей из предварительно изолированных труб в ППУ изоляции достигло такого уровня, когда разрозненные участки надо собирать в единую систему, и на предприятии «Гомельские тепловые сети» появилась насущная потребность в новых многофункциональных приборах.

Белорусский государственный институт информатики и радиоэлектроники разработал такой прибор. Его опытный образец безотказно работает на предприятии «Гомельские тепловые сети» уже год, с интервалом 3 с, передавая информацию о текущих значениях сопротивления ППУ изоляции трубопроводов (общей протяженностью 3,5 км) на центральный диспетчерский пункт. Стоимость прибора разработчики оценивают примерно в 31 тыс. руб. (также желание создать аналогичный прибор изъявило РУП «БЕЛТЭИ», оценив разработку в 162 тыс. руб., цена самого прибора пока неизвестна).

Самые сложные операции в укладке предварительно изолированных труб в ППУ изоляции - заделка стыков и монтаж СОДК. Если сравнивать начало 2000-х гг. и 2010 г. - прогресс в отношении качества работ очевиден, хотя упомянутые нарушения еще встречаются. Надо отметить, что прежде некоторые строительные организации стремились сэкономить на дорогостоящей операции, пытаясь заделывать стыки своими силами, но безуспешно - все эти стыки пришлось переделывать по причине брака. В настоящее время подобная самодеятельность прекратилась. Заделку стыков «под гарантию» осуществляет считанное число фирм, имеющих персонал с достаточным уровнем квалификации. Можно считать, что произошел естественный отбор и без требований о специальной подготовке персонала, наличии комплекса оборудования и сертифицированных комплектов материалов. Но это только доказывает, что данный вид деятельности должен подлежать лицензированию.

Специальное разрешение на укладку предварительно изолированных труб должно содержать жесткие требования к строительным организациям. Нельзя допустить профанации идеи использования предварительно изолированных труб в ППУ изоляции и угрозы будущему теплоснабжения Республики Беларусь.

Заключение

Подытоживая, можно сказать, что Технический кодекс «Тепловые сети бесканальной прокладки из стальных труб, предварительно термоизолированных пенополиуретаном в полиэтиленовой оболочке. Правила проектирования и монтажа» не явился исчерпывающим документом. Необходимо продолжение работы по дополнению нормативной базы, тем более что после выхода Технического кодекса прошло более трех лет и появились новые вопросы, требующие регламентации. Их каждая организация, эксплуатирующая тепловые сети, вынуждена решать по-своему, пока нет нормативного документа.

Комментарий члена редакционной коллегии журнала НТ, вице-президента НП «Российское теплоснабжение» Ю.В. Ярового

1. Проблемы, возникающие в ходе эксплуатации труб в ППУ изоляции на тепловых сетях в Республике Беларусь, во многом аналогичны российским, что приводит к снижению надежности и качества теплоснабжения потребителей.

2. Для защиты сферы теплоснабжения от появления на рынке низкокачественного оборудования, продукции и услуг НП «Российское теплоснабжение» разработана и внедряется система качества в теплоснабжении НП РТ, охватывающая, в том числе, все этапы жизненного цикла трубопроводов в ППУ изоляции. При необходимости, наши белорусские коллеги могут ознакомиться с положениями указанной системы качества НП РТ на сайте www.nprt.rosteplo.ru в разделе «О деятельности», которая м.б. полезна при совершенствовании национальных белорусских нормативных документов в части использования труб в ППУ изоляции.

3. По поводу безальтернативности теплопроводов в ППУ изоляции. Это утверждение наших коллег из Республики Беларусь не совсем верно. В России широко применяются и предизолиро- ванные теплопроводы в пенополимерминеральной (ППМ) изоляции. Вскоре НП РТ будут приняты стандарты системы качества для тепловых сетей в ППМ изоляции.

Размещено на Allbest.ru