Система ОДК эффективное средство контроля или бесполезное приложение?

ОПЕРАТИВНЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ТРУБОПРОВОДОВ ППУ: ЭФФЕКТИВНОЕ СРЕДСТВО КОНТРОЛЯ ИЛИ БЕСПОЛЕЗНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ?

                                                                                                                                  А.А. Александров  - тех. Директор ООО «РМС»

                                          В. Л. Переверзев  - ген. Директор ЗАО «Санкт-Петербургский Институт теплоэнергетики»

В настоящее время в России при создании новых тепловых сетей бесканальной прокладки (т.е. укладываемых непосредственно в грунт) нормативной документацией  предписывается использование стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ) в полиэтиленовой оболочке, оснащенных проводниками системы оперативного дистанционного контроля увлажнения изоляции. Их применение направлено на повышение экономичности и надежности тепловых сетей и основывается на технологиях зарубежных фирм (Alstom Power, АВВ, ЕМS). Технология включает в себя диагностирование, состоящее в определении изменения электрического сопротивления при появлении влаги в ППУ изоляции между трубой и сигнальным проводником (проложенным вдоль всего трубопровода), и локализацию места увлажнения методом локации.

Подобная диагностика теплопроводов позволяет обнаруживать возникающие в процессе строительства и эксплуатации дефекты, производить локализацию мест их возникновения. Обнаружение и локализация дефектов могут осуществляться при помощи специальных приборов тремя способами:

                1. Переносным детектором для определения наличия и типа дефекта (периодичность — 1 раз в 2 недели). Переносным локатором для локализации места возникновения дефекта (периодичность — по результатам измерений детектором).

2. Стационарным детектором для определения наличия и типа дефекта. (периодичность — постоянно 24 часа в сутки). Переносным локатором для локализации места возникновения дефекта (периодичность — по результатам срабатывания детектора с учетом регламентного времени прибытия оператора).

3. Стационарным локатором для определения наличия и типа дефекта с одновременной локализацией и фиксацией места его возникновения (периодичность для зондирующих импульсов — один раз в 4 минуты и постоянно 24 часа в сутки).

           В настоящее время в России, согласно СП 41-105-2002,  ППУ изоляции, чаще применяются только два первых способа определения дефектов тепловых сетейнных проводниками ОДК. Эффективность этих способов вызывает ряд вопросов у специалистов, обслуживающих теплосети, а локализация мест возникновения дефектов при помощи переносных локаторов превращается в трудоемкую операцию, не всегда приводящую к корректным результатам.

            Чтобы определить причину низкой эффективности существующих в России систем ОДК, был проделан сравнительный анализ принципов построения импортных и отечественных СОДК, из которого можно выделить основные отличия принципиального характера:

— отсутствие в требованиях нормативных документов соблюдения параметра комплексного сопротивления (импеданса) трубы ППУ с ОДК как электрического элемента;

— несоблюдение расстояния между металлической поверхностью элемента и проводниками ОДК в трубах и фасонных изделиях. Более того, в нормативах установлен переменный параметр расстояния — от 10 до 25мм;

— отсутствие устройств согласования линии опроса проводников ОДК с локаторами (рефлектометрами);

   — применение кабелей типа NYM с высоким коэффициентом затухания зондирующего импульса для соединения проводников ОДК, трубопроводов и терминалов. Для определения эффективных способов поиска дефектов изоляции предизолированных трубопроводов ППУ специалистами ООО «РМС», ЗАО «СПб ИТЭ» и  ГУП «ТЭК СПб» были проведены испытания различных опросных линий системы ОДК (с использованием кабеля типа NYM, коаксиального кабеля и различных рефлектометров) на натурной модели трубопровода с воспроизведением типовых дефектов изоляции.

             На территории филиала ГУП «ТЭК СПб» — компании «ЭАП», смонтировали участок ППУ трубопровода тепловой сети условного диаметра Ду, равного 57 мм, с применением фасонных изделий, сильфонного компенсатора и концевого элемента (фото1)

Для моделирования дефектных участков тепловой сети на модели были оставлены незакрытыми стыки с желобами из жести. Остальные стыки выполнены с помощью метода заливки вспенивающихся компонентов с использованием термоусаживаемых муфт.

При монтаже системы: ОДК согласно СП 41-105-2002 (кабель типа МУМ) использовали 10-метровый кабель от точки подключения рефлектометра до трубопровода и 5-метровый кабель на промежуточном концевом элементе.                                                  

 Монтаж системы ОДК по технологии фирмы ЕМ(АВВ) (с использованием соединительного коаксиального кабеля и согласующих трансформаторов линии «соединительный провод — сигнальный проводник») был выполнен 10-метровым коаксиальным кабелем отточки подключения рефлектометра до трубопровода (фото 3, измерительный терминал).S

 Для снижения потерь в линии опроса соединение рефлектометра с кабелем осуществлял при помощи коаксиальных фитингов (фото 4)

Измерения посредством рефлектометров РЕЙС-105 и ТDR-007 проводились при моделировании наиболее вероятных видов дефектов на тепловой сети: обрыв, короткое замыкание проводника на трубу, однократное и двойное увлажнение изоляции.

 В рамках данного эксперимента были исследованы возможности комбинированного применения различных кабелей при монтаже линии опроса сигнальных проводников СОДК (наличие проходного терминала) в следующей последовательности: коаксиальный кабель — проводник ОДК — кабель NYM — проводник ОДК с разрывом проводников в конце линии опроса.

По результатам проведенных испытаний и измерений можно сделать следующие выводы:

1) Затухание зондирующего импульса в кабеле типа NYM в несколько раз выше, чем в коаксиальном кабеле. Это снижает длину обследуемого участка, ограничивая эффективное применение локатора на участках от камеры до камеры (150—200 метров).

2) В связи с большими потерями мощности зондирующего импульса при прохождении по кабелю NYM необходимо повышать его энергию за счет увеличения длительности импульса (что негативно влияет на точность определения расстояния до места дефекта трубопровода).

3) Отсутствие согласующих элементов на переходах «кабель — труба», «труба — кабель» приводит к изменению формы отраженных импульсов, сглаживает их фронты и снижает точность определения места дефекта изоляции.

4) Российские трубы с ППУ изоляцией обладают отличными от импортных аналогов волновыми свойствами и параметрами. Комплексное электрическое сопротивление (импеданс) труб и фасонных изделий на практике варьируется от 267 до 361 Ом. Трубы АВВ имеют импеданс 211 Ом, соответственно применение зарубежных согласующих устройств в данном случае невозможно. Специалистами ООО «РМС» разработаны согласующие устройства для труб ППУ, выпущенных по российским стандартам, имеется положительный опыт их использования на реальных объектах. (фото 5).

 На данном пункте выводов следует остановиться особо, ввиду его важности для эксплуатации СОДК..

Разброс импеданса для различных трубоэлементов приводит к варьированию так называемого коэффициента укорочения для этих трубоэлементов. Как известно, измерения проводят с учетом общего для всего трубопровода коэффициента укорочения. Таким образом, имея вдоль трубопровода участки с различными коэффициентами укорочения, мы получим несоответствие измеренных электрических параметров и реальных физических параметров трубопроводов. Причем несоответствие будет прямо пропорционально длине трубопровода и количеству фасонных изделий на нем (как показывает практика, несоответствие может достигать 5 метров на 100 метровом участке трубопровода).

Для корректного оформления исполнительной документации по СОДК необходимо в обязательном порядке проводить контроль сопротивления изоляции и омического сопротивления петли проводников, а также измерение коэффициента укорочения каждого монтируемого трубоэлемента при помощи рефлектометра, фиксируя результаты на исполнительной схеме трубопровода. В противном случае ошибки при поиске обрывов проводников и увлажнения изоляции приведут к дополнительным затратам на ремонт за счет значительного увеличения объема земляных и восстановительных работ.

          Отсутствие нормирования импеданса позволяет недобросовестным производителям труб с ППУ изоляцией применять в качестве проводников ОДК медный лакированный обмоточный провод. В данном случае при монтаже можно добиться превосходных электрических характеристик и получить «вечно исправный» трубопровод независимо от любого увлажнения изоляции, но при этом система ОДК станет бесполезным, бутафорским приложением.

      Так как импеданс зависит от диэлектрической проницаемости среды и расстояния от трубы до проводника, то применение нестандартных методов производства труб приводит, как правило, к увеличению импеданса и, как следствие, коэффициента укорочения трубоэлемента. Нормирование импеданса позволило бы осложнить доступ некачественных труб на рынок.

5). Применение кабелей  NYM в качестве линии связи между локатором и трубопроводом ППУ с СОДК, а также в качестве соединителей между различными участками трубопроводов полностью исключает применение стационарных специализированных локаторов повреждений  и не позволяет рассматривать тепловую сеть в качестве объекта автоматизации и диспетчеризации, оставляя значительные расходы на обходчиков и обслуживающий персонал (табл. 1).

6). Применение на одном контролируемом участке трубопровода различных типов соединительных кабелей неэффективно. Наибольший же эффект можно достичь при использовании систем ОДК, основанных на применении коаксиальных кабелей с согласующими устройствами. Такие системы полностью совместимы с приборами контроля проводников труб ППУ, их использование предписывает СП 41 -105-2002) и позволяют повысить эффективность их применения.

Использование коаксиальных кабелей связи между  трубопроводами откроет возможность применения специализированных стационарных локаторов повреждений для тепловых сетей.

Этот нюанс, в свою очередь, будет способствовать:

1) объединению впоследствии локальных систем ОДК в единую сеть с необходимой иерархией;

2) отображению состояния локальных СОДК на центральном диспетчерском пункте с указанием конкретного места дефекта сети (примером реализации подобной системы может служить практический опыт ГУП «ТЭК СПб»);

3) оперативному принятию мер по ликвидации дефектов на начальной стадии их возникновения;

4) снижению расходов на эксплуатацию систем ОДК (табл.1);

5) значительной экономии средств на аварийном ремонте тепловых сетей (табл.2);

6) повышению надежности сетей за счет уменьшения аварийных отключений;

7) получению объективной информации о дефектах и состоянии тепло и гидроизоляции на тепловой сети за счет устранения влияния субъективного человеческого фактора в подобного рода вопросах.

                                                                                                                                                                 Таблица 1

Средняя стоимость работ по устранению одного дефекта на трубопроводе тепловой сети в руб.            Таблица 2

Данные в таблицах получены на основе опыта эксплуатации тепловых сетей и фактических затрат ГУП «ТЭК СПб» по ликвидации дефектов.

В заключение следует отметить, что система ОДК трубопроводов только на первый взгляд выглядит простой и даже примитивной в монтаже. Большинство строительных организаций доверяют установку СОДК обычным электрикам, которые монтируют СОДК как обычные осветительные сети и подземные кабельные прокладки. В результате вместо эффективного средства контроля организации, эксплуатирующие тепловые сети, получающих бесполезное приложение к этим сетям.

Монтаж СОДК должны осуществлять профессиональные организации, владеющие информацией обо всех тонкостях и нюансах обнаружения дефектов при помощи рефлектометров, имеющие необходимое оборудование, а также практический опыт строительства и наладки систем.

Журнал  "Энергонадзор- информ"  № 2  (24)  2005 г.

« назад