Сегодня всё больше возрастает заинтересованность в разработке технических средств для обнаружения точек повреждения трубопровода, особенно подземной прокладки. Проведение подобной диагностики подразумевает получение информации, на основании которой можно конкретизировать виды и объемы ремонтных работ, а это, в свою очередь, позволяет увеличить срок службы объекта водоснабжения, снижает количество внезапных отказов системы.

Отслеживание таких повреждений, как:

- аварии при нарушении целостности трубы (течь);

- потенциально опасные места трубопровода, где возможно образование течи (коррозия труб, нарушение изоляции труб и т.д.);

В статье рассмотрим приборы, которые могут использоваться в диагностике:

1.Оборудование для определения нарушения слоя защитной гидроизоляции бесканальных трубопроводов.

В основе работы данного оборудования положен эффект распространения электро-магнитной энергии в окружающую среду. При помощи антенны и приёмника обнаруживают электо-магнитное поле.

К обследуемому участку теплопровода при помощи гибкого кабеля подключается генератор. Генератор наводит переменное электро-магнитное поле частотой примерно 1000Гц в цепи «генератор-трубопровод-земля-генератор».

Схема работы прибора ПККИ-200

Из-за различного уровня омического сопротивления участков теплопроводапроисходит изменение электро-магнитного поля. Наибольшее сопротивление – участки с сухой теплоизоляцией. Участки с поврежденной гидроизоляцией (либо отсыревшей) - имеют пониженное сопротивление, которое отражается в электро-магнитном поле. Вот эти изменения и «ловят» антенна+приёмник (Оператор перемещается с ними над теплопроводом по земле). Изменение звукового сигнала в местах нарушений гидроизоляции воспринимается оператором через наушники. Прибор обладает функцией трассоискателя, определять точное положение трубопровода и глубину его заложения.

Аппарат особенно эффективен в поисках заиленных или затопленных участках тепловой сети.

Примеры оборудования: ПККИ-200 (производство РФ), прибор АНПИ (РФ), «C-Scan» (Германия).

прибор АНПИ (РФ)	Прибор «C-Scan» (Германия)

2. Аппарат для поиска течей акустический.

Принцип работы: Использование эффекта звуковых колебаний, возникающих при протечке жидкой среды из трубопровода. Т.к. теплопроводы функционируют под значительным давлением, кинетическая энергия протекающей жидкости при взаимодействии с кромками отверстия преобразуется (частично) в звуковую.Спектр звуковых частот в близости от места утечки в пределах от 50 до 10 000 Гц. С увеличением давления в трубопроводе и большим размером отверстия возрастает интенсивность шума, и его частотный максимум смещается в область высоких частот.

Акустические приборы условно делят:

• Акустические течеискатели (шумофоны)

Шумофоны прослушивают и оценивают интенсивности шумов утечки теплоносителя без контакта с трубопроводом.

Состоят из:

• геомикрофон (преобразует звуковые колебания в электрические);
• усилитель электрических сигналов и телефонов для контроля характера шумов. (определяется место максимального звука – там и должна находиться течь);
• Наушники (при помощи которых оператор фиксирует точку наибольшего уровня шума).

Минусы аппаратов: влияние на эффективность работы посторонних шумов. В самых современных приборах есть функция значительно подавлять акустические помехи, упрощая работу оператора.

Такие системы довольно распространены: Hydrolux HL 2000 (Германия), ИСТД (Россия), ПТ-13ДМ (Россия), Пеленг-1 (Россия), FD-7, FSB-7, HG-10 (Япония).

• Течеискатели корреляционного действия

Данные системы существенно увеличивают вероятность отыскания утечек в условиях действия различных помех.

Принцип действия: Использование метода корреляционной обработки вибро-акустических сигналов. (Сигналы, поступающие от датчиков в виде пульсаций давления с константной скоростью).

Акустический сигнал от места протечки распространяется по жидкости, находящейся в трубопроводе (или трубе) в обоих направлениях. С 2-х сторон контролируемого участка устанавливаются датчики, преобразующие шум утечки в электро-импульсы, фильтруемые и усиливаемые усилителями сигналов. Сигнал обрабатывается по формуле, по экстремуму корреляционной функции определяется отклонение во времени прихода 2-х синхронизированных сигналов к датчикам. Затем с учетом скорости распространения звука в среде вычисляется расстояние от датчика до повреждения в трубопроводе.

Системы описанного типа: «АККОР» (Россия), «Кондор-АТК-5» (Россия), «MikroCorr DK 1000 (Seba dynatronic, Германия), LC-2100 (Fuji Tekom inc., Япония), «Коршун» (Украина) и др.

3. Приборы для измерения «температурных полей»

Принцип работы данных систем: измерение температур поверхности грунта над теплопроводом. Если присутствует неисправность в тепловых сетях подземной прокладки, то это сопровождается увеличением тепловой потери, и возрастает t^o поверхности грунта над местом повреждения. Это и фиксирует прибор. Измерение t^o может осуществляться контактным и дистанционным методами.

• Аппаратура контактного действия.

Прибор состоит из двух элементов: термощуп со встроенным термоэлектрическим термометром. Считывание температуры производится с ЖК дисплея. Прибор мал, компактен, электро-питание осуществляется от 2-4 батареек. Существуют модификации данного устройства: в системе может быть доп. акустический канал, действующий по принципу вышеописанных течеискателях. Тогда с помощью теплового поиска выявляют участок с повышенной t^o грунта от протечки, далее с помощью аккустического течеискателя более точно определяют место протечки.

Приборы данного типа: ПТ-13Д (Россия), «Termohydrolux HL-2000T» (Seba dynatronic, Германия), «Питон» (Россия) и др.

• Приборы дистанционного действия.

Дистанционно измеряют и регистрируют t^o поверхностей по ИК-излучению. Улавливая поток теплового излучения, использую оптическую систему, собирая поток на приемную площадку датчика, и преобразует поток в t^o. Её величина отображается на дисплее. Работа происходит в режиме реального времени непрерывно. Память устройства может содержать в себе несколько сотен измерений, есть функция анализа t^o. (наибольшая, средняя, минимальная).

Из минусов приборов: малая площадь контролируемой поверхности. (диаметры пятна при расстоянии прибора от объекта примерно в 1 метр составляют несколько сантиметров). Поэтому их применение на предприятиях Тепловых сетей ограничено.

Приборы подобного типа: «Кельвин-200ЛЦ (Россия), С-7 (Россия), «Диелтест» (Россия), TRT 2-4, TRT 20-50, TRT 80 (Швеция).

4. Приборы контроля состояния металла стенок трубопровода

Данные приборы относятся к системам упреждающей диагностики металла трубопровода. Используются для труб, имеющих наиболее важное значение, т. к.основная труба несет на себе все возникающие гидромеханические нагрузки. И именно ее целостность гарантирует надежность работы всего теплопровода. Главным фактором, определяющим дальнейший рабочий ресурс эксплуатации тепловой сети, является остаточная толщина стенки трубопровода.

Чаще всего для измерений такого рода используются ультразвуковые толщиномеры. Данные приборы устанавливают непосредственно на трубу. Область их применения ограничена (могут использоваться только в проходных и полупроходных каналах). В других типах конструкций обследование можно провести в пределах теплофикационных и смотровых камер.

Принцип работы: Принцип измерения времени распространения импульса волны в металле с учетом отражения от внутренней поверхности трубы.

Приборы данного типа: Sonatest (Англия ), УТ-80 (РФ) и др.

Дефектоскопия внутритрубная. Для определения толщины на большом расстоянии внутрь трубы запускают специальный снаряд который, по мере продвижения, делает замеры трубы с помощью ультразвуковых/магнитных дефектоскопов. После прохода дефектоскопа записи обрабатываются на компьютере. Определяются дефекты, оценивается степень их угрозы. (внутри трубы, снаружи и в самом металле).

Минус этого метода: отключение трубопровода, спускание воды, вырезание люков для помещения снаряда внутрь. Стоимость оборудования довольно высока. Диагностика должна осуществляться обученным специалистом.

Аппараты акустические для диагностики коррозионного состояния металла труб.

Осуществляется на действующих трубопроводах без вскрытия трассы. Прибор осуществляет запись акустических сигналов с последующей обработкой в специальном приложении. (Длина интервала до 300м.). Разработан в РФ, НПК «Вектор». Единственным поставщиком оборудования и ПО для диагностики трубопроводов теплоснабжения данным методом является НПК «Вектор»,прибор «Вектор 2001».

Акустические аппараты обнаружения трещин.

Широко используются аппараты этой группы в нефтяной и газовой промышленности для контроля сосудов, резервуаров и трубопроводов протяженностью до 100 метров.

В основе прибора лежат самые разные физические принципы. Чаще всего используется электронно-акустическая эмиссия (ЭАЭ).

Данный метод базируется на регистрации упругих волн напряжения, сопровождающих образование и развитие дефектов в трубопроводах/резервуарах/сосудов, находящихся в условиях напряженно-деформированного состояния. С помощью этого метода можно выявлять либо развивающиеся дефекты, либо дефекты, имеющие тенденцию к развитию (места утончения стенок труб). Принцип работы: 2 датчика – на концах обследуемого объекта. Сигнал в блок поступает по кабелю или радиоканалу. Местоположение дефекта, от которого возникает электронно-акустическая эмиссия может быть вычислена, например, с помощью корреляционной функции или др. методами обработки.

Минусы:

• Трудность интерпретации результатов измерений. (квалифицированные специалисты и определенное сложное ПО)
• Сложное установление зависимости между параметрами ЭАЭ и видом дефекта.
• Сложная диагностика из-за посторонних шумов.

В РФ производят подобные системы 2-х видов: А-Line DMR и «Малахит АС-6А».