Анализ состояния системы теплоснабжения и транспортировки тепловой энергии на участке тепловой сети от ТК-34Д до здания электрокотельной «Байкальская»

 

Анализ состояния системы теплоснабжения осуществляется за счет мониторинга состояние тепловых сетей, а также обследования и испытания тепловых сетей. Мониторинг включает в себя следующие этапы:

1. Обходы и осмотры тепловых сетей, которые регулярно проводят бригады филиала тепловых сетей по утверждённым маршрутам.

2. Контроль за параметрами теплоносителя. Координация всей информации о состоянии тепловых сетей, дефектах, режимах работы котельных и любых отклонениях в параметрах теплоносителя.

3. Постоянный мониторинг качества сетевой воды.

Обследование и испытания тепловых сетей состоит из:

1) температурных и гидравлических испытаний;

2) ВИК (визуально-измерительный контроль);

3) проведение шурфовок;

4) поиск дефектов трубопроводов методами неразрушающего контроля (акустическая томография и толщинометрия).

Более подробно рассмотрим виды обследований и испытаний тепловых сетей.

Тепловые и гидравлические испытания.

Гидравлические испытания проводятся для определения: фактических расходов воды у потребителей, фактических гидравлических характеристик трубопровода и выявления участков с повышенным гидравлическим сопротивлением (1 раз в межотопительный период). Приборы: 2 манометра (рабочий и контрольный) класс выше 1,5%, диаметр манометра не ниже 160 мм, шкала 4/3 от давления испытания.

Порядок проведения:

1. Отключить испытуемый участок заглушками. Сальниковые компенсаторы заменить заглушками или вставками. Открыть все байпасные линии и задвижки, если их нельзя заменить заглушками.

2. Устанавливается пробное давление Pизб=1,25Рраб, но не более рабочего давления трубопровода Ру. Выдержка сети 10 минут.

3. Давление уменьшается до рабочего, при этом давлении осуществляется осмотр. Утечки контролируются по: падение давления на манометре, явные утечки, характерный шум, запотевание трубы. Одновременно контролируется положение трубопроводов на опорах.

Тепловые испытания. Для определения фактических тепловых потерь (1 раз в 5 лет). Тепловые потери определяются по температуре в конце участка. Это испытание проводится на циркуляционном контуре состоящем из подающей и обратной линий и перемычки между ними, все абоненты ответвления отсоединяются. В этом случае уменьшение температуры по движению по кольцу обуславливается только тепловыми потерями трубопроводов. Время испытания составляет 2tк + (10-12ч.), tк – время пробега температурной волны по кольцу. Температурная волна – увеличение температуры на 10-20 С⁰ выше испытательной по всей длине температурного кольца, устанавливается наблюдателями и фиксируется изменение температуры.

Испытание на гидравлические потери проводится на двух режимах: при максимальном расходе и 80% от максимального. По каждому из режимов должно быть снято не менее 15 показаний с интервалом в 5 минут.

ВИК (визуально-измерительный контроль).

Визуальный контроль основного металла трубопровода тепловой сети и сварных соединений на стадии периодического технического освидетельствования должен выполняться в целях подтверждения отсутствия поверхностных повреждений, вызванных условиями эксплуатации трубопровода.

Измерительный контроль основного металла трубопровода тепловой сети и сварных соединений на стадии периодического технического освидетельствования должен выполняться в целях подтверждения допустимости повреждений основного металла трубопровода и сварных соединений, выявленных при визуальном контроле, а также соответствия геометрических размеров трубопровода и сварных соединений требованиям рабочих чертежей, технических условий, стандартов и паспортов.

При визуальном и измерительном контроле, проводимом при наружном осмотре трубопроводов тепловых сетей в ходе технического освидетельствования, должны выявляться изменения формы трубопроводов, а также поверхностные дефекты в основном металле трубопроводов и сварных соединениях, образовавшиеся в процессе эксплуатации (коррозионный износ поверхностей, трещины всех видов и направлений, деформация трубопроводов и др.).

Проведение шурфовок.

Шурфовки, проводимые в подземных прокладках тепловых сетей, являются профилактическим мероприятием, имеющим целью выявление состояния строительно-изоляционных конструкций, тепловой изоляции и трубопроводов.

До внедрения в практику эксплуатации научно обоснованных методов неразрушающей диагностики состояния подземных теплопроводов шурфовки остаются единственным способом оценки состояния элементов подземных прокладок тепловых сетей.

Акустическая томография.

Данный метод основан на физическом явлении- возбуждении потоком воды зон (интервалов) повышенных напряжений трубопровода на их собственных резонансных частотах. К таким зонам относятся также и интервалы, на которых имеется утонение стенки трубы за счет коррозии (внутренней и внешней). Этот метод позволяет определить дефекты размером в поперечнике несколько десятков сантиметров и более, сигнал которых определяется в диапазоне частот от 300 до 5000 Гц. Эти сигналы передаются через жидкость к концам участка трубы, где и фиксируются акселерометрами (виброакустическими датчиками).

Основным преимуществом рассмотренного метода является высокая достоверность результатов и экономичность, обоснованная следующими технологическими особенностями:

- для проведения диагностирования не требуется менять режим экспдуатации трубопровода;

- на проведение диагностирования не влияют наличие у трубопровода углов поворота и компенсаторов;

- для проведения диагностирования достаточно получить доступ к трубопроводу в камерах или смотровых колодцах, т.е. в основной массе случаев можно обойтись без шурфов;

- для установки датчиков требуется снимать минимум изоляции. Получить доступ к металлу трубы достаточно в пятне, по площади соответствующем размерам основания датчика. Как правило такие места без изоляции имеются в любой камере или смотровом колодце;

- обработка данных производится автоматически.

Рисунок 4 – прибор «Каскад 3»

 

Синхронный регистратор акустических сигналов «Акустический томограф «Каскад-3»-улучшенная версия акустического томографа, обеспечивающая синхронную запись акустических сигналов по двум каналам. Полностью отечественная разработка.

В отличие от обычных корреляционных течеискателей синхронный регистратор акустических сигналов «Акустический томограф «Каскад-3» обладает не одной, а двумя функциями:

- при совместном использовании с ПО «Акустическая томография-Каскад» для диагностики трубопроводов горячего и холодного водоснабжения;

- при совместном использовании с ПО «Течь» как высокочувствительный корреляционный течеискатель.

Прибор имеет:

- уменьшены габариты всех блоков;

- разработаны новые датчики повышенной чувствительности и улучшенное соотношение сигнал-шум.

Акустический течеискатель состоит из трех блоков:

- двух выносных автономных регистраторов, к которым подключаются высокочувствительные датчики;

- блока задания режимов регистрации.

Томограф позволяет осуществить одновременную синхронную регистрацию акустических сигналов, распространяющихся по воде, записать «шум тока воды». Далее информация переводится компьютер и обрабатывается с помощью специальных программ.

До перевода в компьютер прибор позволяет осуществить более 80-ти записей.

Необходимая одновременность регистрации сигналов на автономных и разнесенных блоках регистрации обеспечивается высоким уровнем синхронизации в момент начала работ и высокоточными таймерами. Такая схема работы обеспечивает большую надежность работы в городских условиях чем кабельные линии связи и радиоканалы.

В функции корреляционного течеискателя прибор позволяет обнаруживать течи:

- диаметр трубопровода – более 80 мм;

- длина единичного участка – от 50 до 300 м;

- точность определения местоположения течи – 1% от длины участка;

- минимальная интенсивность утечки воды – 0,5 м3/час.

Функция прибора для диагностики технического состояния трубопровода:

- диаметр трубопровода – более 80 мм;

- длина единичного участка – от 40 до 300 м;

- точность определения местоположения дефекта – 1,5% от длины участка;

- достоверность идентификации дефекта по параметру опасности образования течи – 80%.

Метод Акустической томографии является развитием технологии корреляционного течеискания. В связи с этим оборудование для Акустической томографии также обладает функциями корреляционных течеискателей.

Для обнаружения местоположения течи с помощью корреляционных течеискателей, на концах обследуемого участка, в точках доступа (тепловые и смотровые камеры, подвалы домов, шурф и т.п.), на поверхность трубы устанавливаются два виброакустических датчика, которые фиксируют звуковые сигналы, распространяющиеся по воде внутри трубы. Сигналы от датчиков передаются на блок оператора, где осуществляется автоматическая их обработка.
В ходе обработки, поступающие акустические сигналы фильтруются для выделения значимых сигналов от течи на фоне различных шумов. Далее осуществляется корреляционный анализ, позволяющий определить местоположение источника сигнала.

О местоположении течи судят по расположению максимума корреляционной функции.

Ультразвуковая толщинометрия.

Ультразвуковая толщинометрия представляет собой способ диагностирования текущего состояния трубопроводов, магистралей, каркасов из металла без приостановки их эксплуатации. В процессе активного использования металлических изделий нужно следить за их техническим состоянием. Существуют прописанные ГОСТ, РД, СНиП и другие нормативные требования и стандарты, согласно которым необходимо проводить периодические проверки. Метод применяется для выявления «критических» зон в скрытых трубопроводах и подземных коммуникациях, требующих восстановления/замены.

Рисунок 5 – замер толщины стенки трубы

 

Проще предусмотрительно установить степень износа трубопроводов тепловой сети, водопроводов горячего и холодного водоснабжения, металлических несущих элементов, чтобы укрепить их, чем устранять последствия аварий. Именно для этого и заказывается проведение ультразвуковой толщинометрии.

Процесс диагностирования предусматривает определение толщины стенок труб и других конструкций в любых плоскостях при помощи специализированного прибора, а также визуальный осмотр объекта исследования. Ультразвуковой преобразователь с пьезоэлементами посылает и принимает колебания ультразвука и передает полученные показатели на дисплей. В обработанных специалистом данных отображаются точные значения толщины труб или конструкций.

После подробного рассмотрения всех видов обследований и методов на их основе проведем анализ состояния системы теплоснабжения на участке тепловой сети от ТК-34Д до здания электрокотельной «Байкальская».

Срок эксплуатации участка тепловой сети – более 29 лет, выше нормативного (25 лет). В 2018 году в тепловой камере ТК-39Д произошло повреждение на подающем трубопроводе:

- частичное разрушение покровного слоя тепловой изоляции и антикоррозийного покрытия; 

- заиленность лотков;

- разрушение гидроизоляции плит перекрытия тепловой камеры;

- интенсивная наружная коррозия трубопроводов.

Потери тепловой энергии при транспортировке теплоносителя в тепловых сетях данного участка обусловлены, прежде всего, физическим износом, состоянием тепловой изоляции (частично разрушением), завышенными диаметрами трубопроводов и составляют 15-20%, что значительно превышает существующие нормативы. Поэтому снижение тепловых потерь в системе теплоснабжения станции весьма актуально.

В результате акустической диагностики, визуально-измерительного контроля и толщинометрии (см рис.) установлено, что утонение стенки трубопроводов на критических участках достигает 75%.

Рисунок 6 – Акт о проведении толщинометрии

 

Рисунок 7 – Акт о проведении акустической томографии

 

В связи с этим и активной застройкой Октябрьского округа существующей пропускной способности трубопроводов недостаточно для надежного поддержания гидравлического режима потребителей и подключения перспективных, таких, например, как микрорайон Современник в поселке Дзержинск (тепловая нагрузка 15 Гкал/ч).