Целесообразность применения повторной инженерной диагностики трубопроводов тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

На балансе ТЭЦ-1 находится 180,2 км тепловых сетей (ТС) в двухтрубном и четырехтрубном исполнении. Основной вид прокладки - подземная в непроходных каналах. Физический износ тепловых сетей составляет 50%.

На трубах, проложенных более 20 лет назад, часто отсутствует гидроизоляционное и антикоррозионное покрытие; теплоизоляционный слой - минеральная вата, стекловата. Намокший минеральный материал превращается из теплоизолятора в радиатор, что способствует не только значительным тепловым потерям, но и приводит к усилению коррозии металла труб. Поэтому основная причина внеочередных перекладок ТС - наружная коррозия, вызванная прокапыванием ливневых вод через плиты перекрытий или повышением уровня грунтовых вод в каналах. Необходимо отметить высокое качество химводоподготовки на ТЭЦ-1 - внутренняя скорость коррозии металла трубопроводов, ежегодно оцениваемая по индикаторам коррозии, соответствует низкой или допустимой.

На ТЭЦ-1 с 2005 г. с целью сокращения тепловых потерь и устранения причин появления наружной коррозии металла, применяются новые технологии: трубы прокладываются бесканально в ППУ изоляции с ОДК. Количество прокладываемых труб в ППУ изоляции растет год от года, но говорить о полной замене старых труб в канальной прокладке еще рано.

Задача, связанная с обеспечением надежной и безопасной эксплуатацией ТС с большей или меньшей изношенностью, может быть успешно решена только при условии применения превентивных мер по определению всех коррозионно-опасных участков, выполнении на должном уровне требований нормативной документации и четкого планирования.

На ТЭЦ-1 осуществляется многокомпонентный мониторинг за состоянием ТС. В последние годы эта схема пополнилась входным контролем трубной продукции, приобретаемой от заводов-изготовителей.

Инженерная диагностика трубопроводов ТС с использованием корреляционного течеискателя «Вектор-2001» проводится на МУП «Йошкар-Олинская ТЭЦ-1» с августа 2004 г. Идея внедрения на ТС ТЭЦ-1 корреляционного течеискателя принадлежит директору И.Л. Бондарчуку. Стадия становления работы с прибором сопровождалась первоначальными ошибками и «пустыми» шурфовками, и только непосредственная поддержка руководства предприятия позволила продолжить работы и добиться устойчивых результатов при обнаружении порывов и коррозионно-напряженных участков.

Работу по обнаружению порывов, коррозионно-напряженных участков ТС на ТЭЦ-1 осуществляют специалисты лаборатории неразрушающего контроля и диагностики, обученные в ООО НПК «Курс-ОТ» (г. Москва).

Запись акустических сигналов и их расшифровку по программам «Течь» и «Инженерная диагностика» осуществляют две выездные группы пять дней в неделю. По результатам инженерной диагностики составляются и корректируются планы шурфовок, а также планы перспективных ремонтов и перекладок ТС. ПТО тепловых сетей разработала перспективный план обследования тепловых сетей до 2010 г. Ежегодно планируется проведение инженерной диагностики 40 км тепловых сетей в двухтрубном исполнении.

Анализ сводной таблицы порывов участков ТС за последние 10 лет (см. таблицу) показал, что наибольшее число порывов наблюдалось в 2006 г. на ветхих ТС, переданных на баланс ТЭЦ-1 от ряда предприятий. Резкое снижение удельной повреждаемости трубопроводов ТС в 2007 г. - это следствие перманентно проводимых ремонтных работ на ТС. Если раньше планируемые ремонтные работы проводились в летние периоды останова ТС, а проведение шурфовок в отопительный период было связано только с порывами, то с 2005 г. на ТС ТЭЦ-1 по результатам инженерной диагностики ремонтно-восстановительные работы ведутся всесезонно.

Провоцирование образования порывов.

При удовлетворительном качестве химводоподготовки на возможность образования порыва влияют факторы, связанные:

1. с условиями эксплуатации:

- близостью расположения грунтовых вод;

- пароводяной эффект и прокапывание;

- наличием блуждающих токов;

- близостью маршрута движения транспорта;

- соседством трубопроводов ТС с другими проложенными коммуникациями и кабелями;

2. со строительно-монтажными работами:

- состоянием и герметизацией строительных каналов, лотков, плит перекрытий;

- видом, количеством и состоянием покрывных слоев на трубопроводах; трубопровод тепловой коррозия ливневый

- состоянием скользящих опор, швеллеров, арматуры;

3. с состоянием металла трубопроводов:

- временем эксплуатации трубопровода;

- наличием технологических и металлургических дефектов в основном металле и сварном шве трубопровода.

Все эти факторы влияют только на скорость протекания коррозионных процессов, поскольку в процессе эксплуатации ТС не происходит изменений механических свойств и структуры металла. Дефекты сварных соединений выявляются на стадии монтажа при визуально-измерительном контроле и рентгеногаммаграфировании, а также при проведении гидравлических испытаний. Поэтому основной причиной, приводящей к порывам на ТС ТЭЦ-1, является наружная коррозия.

Основные признаки обнаружения порыва.

Основными признаками образования порыва на трубопроводах ТС являются:

- сверхнормативная подпитка ТС на источнике тепла;

- падение давления ниже норм, установленных для участка ТС;

- парение или появление воды из-под земли на участке прокладки трубопроводов, появление воды в канале, камере, парение из-под крышек люков в зимний период;

- обнаружение порывов с помощью корреляционного течеискателя «Вектор-2001» по результатам расшифровки корреллограмм по программе «Течь».

Падение давления может быть связано не только с порывом, но и с незакрытыми задвижками, дренажами и воздушниками, утечками через сальниковый компенсатор, несанкционированным забором горячей воды из системы закрытого теплоснабжения. В этом случае расшифровка акустических записей на этом участке показывает отсутствие течи. Как правило, довольно скоро на этом участке находится неплотно закрытая задвижка, воздушник или дренаж.

Появление воды в камере - это тоже, как показала практика, не показатель 100% порыва. Во-первых, обнаруженная вода может принадлежать смежным коммуникациям (например, водоканалу), что устанавливается по анализу в химической лаборатории ТЭЦ-1, а во-вторых, из-за поднятия уровня воды на Чебоксарской ГЭС, очень близко подходят грунтовые воды, и каналы ТС оказываются в воде.

Из трех основных признаков порыва самым надежным признаком мы считаем расшифровку акустических сигналов по программе «Течь». Эта диагностика помогает выявить порыв даже тогда, когда временно отсутствуют первые два признака (порыв небольшой или вода уходит в песок). Однако, если тепломагистраль пересекают плохо изолированные электрические кабели, то место их пересечения будет диагностировано как «Течь». В этом случае после проведения шурфовки принимаются меры по установлению более надежного способа электроизоляции кабелей, а место их пересечения с трубопроводами ТС обследуется на возможность появления электрохимической коррозии. На трубах производится измерение их электрохимического потенциала мульти-метром с медно-сульфатным электродом. Такая шурфовка предупреждает дальнейшее образование порыва. «Истечение воды или электричества» устанавливаются корреляционным течеискателем достаточно надежно.

Периодичность обследования ТС.

Сбор и систематизация информации о состоянии ТС позволяют прогнозировать долговечность и надежность эксплуатации ТС. На участках ТС с высоким всплеском акустических сигналов рекомендуется проводить шурфовку и/или ежегодную инженерную диагностику. На участках ТС с докритическими участками необходимо проведение повторной диагностики.

Количество бригад для непрерывного проведения инженерной диагностики и объем ежегодно выполняемых ими работ были рассчитаны так, чтобы возвращаться к повторной диагностике ранее обследованного участка с докритическими зонами через три года. Именно из такого расчета составлены долгосрочные планы диагностирования и сформированы две бригады.

Необходимость в проведении повторной инженерной диагностики.

Рассмотрим на конкретном примере правомочность диагностики с трехлетней периодичностью участков ТС, на которых ранее были выявлены только докритические зоны.

26.05.2005 г. была проведена плановая инженерная диагностика участка тепломагистрали М2 ТС ? 720 мм отТК-11 доТК-12. Год прокладки трубопроводов ТС - 1977 г., реконструкция трубопровода проводилась в 1992 г. Из-за большой протяженности обследуемого участка (более 200 м), было принято решение на середине участка установить смотровую камеру (в записях 2008 г. это ТК-11А).

Коррозия на докритических участках, выявленных в 2005 г., привела к образованию порыва в 2008 г. Порыв обнаружился по парению из тепловых камер 7 февраля 2008 г. Корреллограмма записей по программе «Течь» на трубопроводе подачи показала наличие течи. На трубопроводах обратки на корреллограмме течь не регистрируется. Совместная расшифровка записей по программе «Течь» трубопроводов подачи и обратки позволяет точнее установить место порыва, поскольку шумы, создаваемые одной трубой, неизбежно фиксируются и на другой. Особенно в случае, когда струя воды с одной трубы бьет в другую. Разработчики корреляционного течеискателя не рекомендуют при образовании течи проводить расшифровку записей акустических сигналов по программе «Диагностика». Делать вывод о коррозионном состоянии ТС по этим расшифровкам, конечно нельзя, но, для уточнения места порыва такие расшифровки могут быть весьма полезными. Как видно на корреллограммах от 07.02.2008 г. (рис. 3), расшифрованных по программе «Диагностика», трубопровод обратки вблизи места порыва показал сильный всплеск сигнала. Это обусловлено шумами, создаваемыми порывом на соседнем трубопроводе подачи. Корреллограмма на трубопроводе подачи показала, что в самом месте порыва происходит релаксация напряжений - появляется докритический участок, окруженный критическими участками. Сопоставление четырех корреллограмм позволило установить место для шурфовки - участок 39-46 м от ТК-11А. Вторая же вскрытая плита перекрытий (43 м отТК-11А) выявила порыв на трубопроводе подачи. Фактическая точность определения порыва составила +2,7% от значений, полученных по корреллограмме «Течь».

После завершения ремонтных работ необходимо провести повторную диагностику отремонтированного участка. Трубопроводы подачи и обратки не имеют критических участков. На летний отопительный период принято решение вскрыть весь тепловой канал отТК-11АдоТК-12 для уточнения коррозионного состояния трубопроводов и устранения строительно-монтажных дефектов канала ТС.

Анализ причины образования порыва на вырезанном участке трубы.

После проведения шурфовки было установлено, что порыв произошел на трубопроводе по дачи и ориентирован на одном часе, и был вызван прокапыванием воды между стыками верхних лотков перекрытий. Сильное коррозионное утонение труб произошло на площади прокапывания 420Ч290 мм, где остаточная толщина стенки составляет 4 мм. Рядом с местом порыва толщина стенки трубы менее 1 мм. На утоненной площади прокапывания образовалась сетка трещин, которая обрамляет контуры площадью 50-70 мм2. Траектория трещин не дошла до монтажного сварного шва. Трещины ориентированы по длине трубы. Развитие продольных трещин спровоцировано внутренним давлением из-за сильного утонения стенки трубы.

Результаты визуально-измерительного контроля на вырезанном дефектном утоненном участке трубы (подача) в месте порыва показали, что наружная поверхность металла труб покрыта сплошной пленочной коррозией толщиной 10-12 мм, под которой образовались язвы глубиной до 4,5-5 мм. Внутреннее состояние металла трубы: отдельные бугорки на фоне слабой сплошной пленочной коррозии.

Оперативность установления местонахождения и устранения порывов ТС.

Ликвидация порывов и их последствий требуют дополнительных трудовых и материальных затрат. Эти затраты напрямую зависят от скорости обнаружения и устранения порывов. Ниже приведен хронометраж по устранению порыва на тепломагистрали М между камерами ТК11А и ТК-12.

07.02.2008 г. порыв выявлен по парению из тепловых камер. Температура наружного воздуха-5,1 ОC. В 9 ч. утра в лабораторию неразрушающего контроля и диагностики поступила заявка о возможном образовании порыва.

07.02.2008 г. работы по установлению места порыва.

С 9 ч. до 11 ч.:

- обследование камер и проведение визуально-измерительного контроля труб в камерах;

- уточнение траектории прокладки трубопроводов с помощью трассопоискового прибора «Лидер»;

- запись сигналов акустическим методом с последующей их расшифровкой в лаборатории;

- выдача в цех тепловых сетей Заключения о месте образования порыва и рекомендации о месте шурфовки - 39-46 м от ТК-11 А.

С 13 ч. до 15 ч. - проведение шурфовки.

После вскрытия двух лотков был обнаружен порыв. Подача горячей воды потребителям осуществляется по обратному трубопроводу.

08.02.2008 г. работы по устранению порыва.

С 6 ч. до 12 ч. - дренирование воды с подающего трубопровода.

С 12 ч. до 14 ч. 45 мин. - ремонт с применением сварки (накладки), проверка качества проведенных ремонтных сварочных работ лабораторией неразрушающего контроля и диагностики методами визуально-измерительного и неразрушающего (УЗК) контроля.

С 14 ч. 45 мин. до 18 ч. - заполнение трубопровода водой и восстановление циркуляции.

Рабочее время на устранение инцидента составило 16 ч. Время ограниченной подачи тепла потребителям составило 12 ч. Общее время на устранение порыва и его последствий (с 9 ч. 07.02.2008 г. до 18 ч. 08.02.2008 г.) составило 33 ч.

Классификационные признаки порыва в соответствии с МДК 4-01.2001.

Данный порыв на ТС характеризуется как инцидент, т.е. отказ или повреждение тепловых сетей, отклонение от установленных режимов. По классификации инцидентов этот порыв может быть идентифицирован как технологический отказ, т.е. вынужденное отключение или ограничение работоспособности оборудования, приведшее к нарушению передачи тепловой энергии потребителю, если он не содержит признаков аварии (авария в ТС - это повреждение ТС при отрицательной среднесуточной температуре наружного воздуха, восстановление работоспособности которых продолжается более 36 ч).

Дефекты, допущенные строительно-монтажной организацией при строительстве канала, явились причиной порыва. Строительный канал выполнен с грубейшими нарушениями, плохо заделаны щели в лотках перекрытий. Классификационными признаками организационных причин данного технологического нарушения является неудовлетворительная приемка сетей из монтажа. Тщательный анализ каждого случая порыва позволяет организовать надежную и безопасную работу ТС.

С целью обеспечения надежной эксплуатации тепловой сети нами предложено проведение повторной инженерной диагностики с использованием корреляционного течеискателя «Вектор-2001» с периодичностью: один раз в три года на участках с докритическими зонами и ежегодный контроль участков с критическими зонами. За трехлетний период эксплуатации докритические участки могут оказаться очагами образования порывов. Это в полной мере относится к участкам ТС, проложенным в строительных каналах, выполненных с нарушениями или подтопляемых водой. Недолговечные и недостаточно стойкие антикоррозионные покрытия, такие как лак БТ с алюминиевой пудрой, при подтоплении каналов и прокапывании через плиты перекрытий не могут защитить металл от развития наружной коррозии (на ТЭЦ-1 имеется положительный 5-летний опыт применения в камерах и на трубах ТС защитных антикоррозионных покрытий).

Трехлетний опыт применения корреляционного течеискателя на тепловых сетях МУП «Йошкар-Олинская ТЭЦ-1» показал, что его использование позволяет предупредить образование порыва, а при возникновении порыва значительно сократить время восстановления работоспособности тепловой сети, что не позволяет перевести факт порыва из технологического отказа в разряд аварии.

Размещено на Allbest.ru