Тепловизионная диагностика как универсальный способ контроля состояния различных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тепловизионная диагностика как универсальный способ контроля состояния различных объектов

В.Д. Тюлюканов

Энергетическое обследование энергогенерирующих и энергопотребляющих объектов является, пожалуй, основным мероприятием, проводимым с целью экономии и рационального использования топливно-энергетических ресурсов. Целесообразность и необходимость проведения энергоаудита закреплена на законодательном уровне, в первую очередь, Федеральным законом РФ от 23 ноября 2009 г № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Тепловизионная съемка, реализуемая в инфракрасном (ИК) диапазоне, является неотъемлемым мероприятием при проведении энергоаудита и позволяет определять потери тепловой энергии на всех этапах ее производства, транспортировки и потребления.

Тепловизионная диагностика проводится с целью обнаружения дефектов и повреждений (как правило, не явных) обследуемых объектов. Своевременное выявление и устранение дефектов требует существенно меньших затрат, чем в случае, когда имеющийся дефект приводит к возникновению аварийной ситуации на объекте. По результатам тепловизионной съемки обязательно составляется карта выявленных дефектов и повреждений обследуемого объекта, определяется необходимость проведения профилактического или аварийного ремонта, а также планируются последующие обследования.

В данной статье мы рассмотрим особенности тепловизионного обследования:

теплотехнического оборудования котельных и ТЭС;

паровых и водяных трубопроводов;

ограждающих конструкций различных зданий и сооружений.

Теплотехническое оборудование котельных и ТЭС

Если говорить о тепловизионной съемке оборудования котельных и ТЭС, то наиболее часто обследуются такие объекты, как: мазутные резервуары и подогреватели, котлы и дымовые трубы, которые традиционно являются источниками повышенных тепловых потерь (притом, что перечень контролируемых объектов практически неограничен).

Мазутные подогреватели и резервуары. Тепловизионная диагностика мазутных подогревателей и резервуаров, составляющих основу топливного хозяйства многих энергоисточников, позволяет выявлять ряд дефектов, в частности [1]:

неудовлетворительная изоляция крышек мазутных подогревателей;

расслоение мазута в резервуаре (степень расслоения топлива);

точечная коррозия мазутного резервуара (на стыке стального листа и сварного шва).

Котлы. При испытаниях, паспортизации или в ходе энергетического обследования котельной тепловизионной съемке подвергаются котлы и вспомогательное оборудование котельной с целью выявления скрытых дефектов. Наиболее распространенные дефекты котлов следующие: дефекты обмуровки (степень разрушения); дефекты теплоизоляции (некачественная изоляция); присосы воздуха и др. Тепловизионное обследование котлов может проводиться в любое время года, необходимо только выполнение главного условия - на период обследования котлы должны находиться в эксплуатации под нагрузкой не менее 50% от номинальной.

Дымовые трубы. Необходимость проведения тепловизионного обследования дымовых труб и газоходов, примыкающих к ним, регламентирована рядом нормативных документов [2-4].

Тепловизионное обследование дымовых труб проводится в соответствии с общими требованиями ГОСТ 26629-85 [2].

Согласно СП 13-101-99 [3], на всех монолитных железобетонных трубах высотой более 100 м, а также кирпичных и металлических трубах высотой более 70 м, работающих в условиях высоких температур (более 300 ОС) или сильной газовой агрессии, рекомендуется 1 раз в 5 лет проводить тепловизионный контроль в целях получения данных о состоянии их футеровок.

Согласно положениям РД 153-34.1-21.523-99 [4], после пуска дымовой трубы в эксплуатацию (спустя 5-10 суток) осуществляется ее теплови- зионная съемка. Полученная термограмма наружной поверхности железобетонной или кирпичной оболочки должна храниться в паспорте на дымовую трубу и служить исходной термограммой для проведения сравнения с результатами последующих термографирований, осуществляемых в первые пять лет после пуска ежегодно, а в последующем - по мере необходимости проведения дефектоскопии конструкции дымовой трубы, но не реже 1 раза в 5 лет.

Эксплуатационные особенности многих действующих дымовых труб повышают актуальность проведения тепловизионной съемки. В первую очередь, это касается дымовых труб различных конструкций на котельных и ТЭС, котлы которых были переведены с твердого и жидкого топлива на сжигание природного газа, в результате чего повреждения элементов дымовых труб стали отмечаться чаще [5]. И это не единственная причина повышенного повреждения дымовых труб, есть и другие, которые достаточно подробно описаны в работе [5], там же даны рекомендации, как избежать возникновения подобных проблем. Тепловизионная съемка оказывается наиболее эффективным способом контроля состояния дымовых труб, в первую очередь, благодаря ее безопасности, дистанционности и информативности.

Тепловизионным обследованиям подвергаются дымовые трубы, находящиеся в эксплуатации. Но для получения более точной и контрастной тепловизионной картины желательно, чтобы нагрузка составляла не менее 50% от номинальной.

По данным [6], расшифровка результатов контроля дымовых труб считается более сложной, чем, например, других построек (здания и др.), из-за многообразия конструкций труб, отсутствия доступа внутрь дымовой трубы на момент теплосъемки и частом отсутствии сведений о ряде параметров, необходимых для моделирования теплопередачи в стволе трубы (например, о температуре уходящих газов и ее изменении по высоте трубы). Здесь надо отметить, что тепловизионное обследование всех объектов, находящихся «под открытом небом», необходимо производить при отсутствии атмосферных осадков, тумана и задымления, а сами обследуемые поверхности должны находиться в зоне прямого и отраженного солнечного облучения в течение 12 ч до проведения измерений [7].

Благодаря преимуществам тепловизионной съемки, при обследовании дымовых труб удается выявить следующие скрытые дефекты (повреждения):

дефекты ствола (трещины, негерметичные швы бетонирования, участки пористого бетона);

дефекты футеровки (трещины, выпадение кирпичей, незаделанные монтажные проемы, негерметичность слезниковых поясов);

дефекты теплоизоляции между футеровкой и стволом;

места присосов воздуха в подводящие газоходы из-за неплотного примыкания газоходов и т.п.

Трубопроводы тепловых сетей

Тепловизионное обследование проводят на паровых и водяных трубопроводах, которые находятся в эксплуатации. Диагностика проводится при паспортизации тепловых сетей, приемке после монтажа или реконструкции, а также в ходе энергоаудита. Наиболее эффективным считается тепловизионное обследование тепловых сетей периодичностью 1 раз в год с составлением базы данных и прогнозированием появления и развития дефектов. Тепловизионной диагностике подвергаются магистральные и разводящие трубопроводы как наземной, так и подземной прокладки. Правда, тепловизионная съемка трубопроводов подземной прокладки является наиболее трудной задачей. Хорошие результаты обследований подземных трубопроводов получаются при доступной поверхности трассы, желательно с однородным покрытием, наличием точной исполнительной документации и с применением специального программного обеспечения [8].

Тепловизионное обследование теплопроводов позволяет:

выявлять дефекты теплоизоляции (разрушение, намокание);

производить трассировку теплотрасс;

выявлять места утечек на трубопроводах подземной прокладки (с целью повышения вероятности нахождения места утечки, при обследовании подземных трубопроводов рекомендуется совмещать два метода диагностики: тепло- визионную и акустическую).

В результате проведения тепловизионной съемки определяются фактические тепловые потери, дается оценка фактического состояния теплоизоляции, локализуются дефекты теплоизоляции и места утечки теплоносителя. Кроме того, большие тепловые потери возникают через подвижные и неподвижные опоры (рис. 1) теплопроводов (в первую очередь, это касается трубопроводов воздушной прокладки); тепло- визионная диагностика также позволяет оценить величину этих потерь с тем, чтобы впоследствии принять меры по снижению теплопотерь на этих элементах [9].

В мегаполисах наиболее эффективной как с технической, так и с экономической стороны считается тепловая аэросъемка в ИК-диапазо- не, которая должна проводиться весной (март- апрель) и осенью (октябрь-ноябрь), когда система отопления работает, но снега на земле нет. Например, на обследование и получение результатов по всей территории г. Москвы уходит всего три недели [8]. Единственная трудность, которая, например, возникает при таких обследованиях в Москве, заключается в том, что периодически полетам препятствует ФСО - затягивается выдача разрешений, а их получение приходится на период года, когда съемка уже не имеет смысла. тепловизионное обследование здание энергопотребляющий

Здания и сооружения

Тепловизионная диагностика в данном секторе (здания и сооружения) используется наиболее часто по сравнению с другими объектами, о которых говорилось выше.

Проведение тепловизионного обследования и измерение теплотехнических свойств ограждающих конструкций зданий и сооружений регламентировано рядом нормативно-правовых актов [2, 10-13]. До принятия Федерального закона РФ от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» тепловизионное обследование вводимых в эксплуатацию зданий было обязательным только для г. Москвы (с 2000 г.) и г. Санкт-Петербурга (с 2003 г.) на основании местных территориальных строительных норм. Новым законом «Об энергосбережении...» на всей территории России предусмотрено ежегодное обновление энергетического паспорта здания и мероприятия по повышению его энергетической эффективности и, соответственно, ежегодное проведение тепловизионной съемки.

Тепловизионной диагностике должны подвергаться все типовые элементы наружных ограждающих конструкций здания (рис. 2): стены с внешними углами; чердачные перекрытия или покрытия; окна и балконные двери; эркеры; перекрытия над проездами и т.д.

В основном тепловизионный контроль ограждающих конструкций различных зданий и сооружений проводят в отопительный период , но также возможно обследование и в летний и другие периоды года, когда система отопления зданий не работает. В этом случае устанавливают и включают нагревательные приборы в помещениях, выбранных для проверки, и в соседних, смежных с ними на этаже, а также в помещениях сверху и снизу (если они имеются над и под выбранными помещениями) и производят обогрев этих помещений и их наружных ограждении в течение не менее 5-6 суток при разности температур внутреннего и наружного воздуха 10-15 ОС для создания стационарного теплового потока через наружные ограждения, что является необходимым и главным условием тепловизи онных обследований зданий [7].

Тепловизионное обследование ограждающих конструкций зданий и сооружений позволяет:

выявлять скрытые дефекты строительства или конструктивных недоработок (дефекты стен, стыков между панелями и перекрытиями, «мостики холода», некачественный монтаж оконных блоков);

определять реальные тепловые потери через ограждающие конструкции в окружающую среду и затем сравнивать их с нормативными (по приведенному коэффициенту сопротивления теплопередаче);

определять места возможного запотевания стен;

обнаруживать места протеканий в кровле.

Как правило, анализ результатов тепловизионного обследования показывает, что причинами снижения показателей теплоэффективности ограждающих конструкций зданий являются просчеты в проектировании, выбор некачественных материалов, низкое качество производства работ и неправильная эксплуатация.

Заключение

Стоимость тепловизоров на рынке различна, но приобретение прибора для средних и малых предприятий в большинстве случаев может привести к высоким издержкам, т.к., помимо самого прибора, в штате сотрудников должен появиться специалист по тепловизионной съемке, а в лучшем случае и собственная лаборатория неразрушающего контроля.

Приобретение и использование тепловизоров не является прямым энергосберегающим мероприятием и поэтому посчитать экономическую эффективность от приобретения прибора не так легко.

Тепловизионная съемка предназначена для выявления зон со сверхнормативными потерями энергии, но без должного финансирования мероприятий по ликвидации таких зон или организации ремонтных работ не будет никакого энергосберегающего эффекта. И наоборот - регулярное выявление и устранение причин сверхнормативных потерь тепловой энергии дает ощутимый эффект и окупает затраты на проведение обследований.

Литература

1. Материалы сайта www.wemo.ru.

2. ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

3. СП 13-101-99 «Правила надзора, обследования, проведения технического обслуживания и ремонта промыш- ленныхдымовых и вентиляционных труб».

4. РД 153-34.1-21.523-99 Инструкция по эксплуатации железобетонных и кирпичных дымовых труб и газоходов на тепловых электростанциях.

5. Стриха И.И. Надежность работы дымовых труб // Новости теплоснабжения. 2009. № 3. С. 20-24.

6. Материалы сайта www.centert.ru.

7. Мельниченко Г.Т., Кононов Д.В. Тепловидение как объективный способ контроля качества тепловой защиты зданий - www.stpv.spb.ru.

8. Гончаров А.М. Методы диагностики тепловых сетей, применяемые в реальных условиях эксплуатации действующих тепловых сетей ОАО «МТК» // Новости теплоснабжения. 2007. № 6. С. 26-31.

9. Рябцев В.И., Литвиненко М.А., Плетнев А.Н., Рябцев Г.А. О некоторых путях уменьшения потерь теплоты // Новости теплоснабжения. 2001. № 7. С. 33-34.

10. ГОСТ26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций».

11. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

12. ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные параметры микроклимата в помещениях».

13. Приказ Ростехнадзора от 7 апреля 2008 г. № 212 «Об утверждении Порядка организации работ по выдаче разрешений на допуск в эксплуатацию энергоустановок».

14. Журнал «Новости теплоснабжения» №03 (115) 2010 г., http://www.ntsn.ru/

Размещено на Allbest.ru