Исследование возможности поиска мест повреждения изоляции теплопроводов канальной прокладки методом выносного электрода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование возможности поиска мест повреждения изоляции теплопроводов канальной прокладки методом выносного электрода

С.Н. Синавчиан

С.Е. Теленков

Была исследована возможность поиска мест повреждения изоляции теплопроводов канальной прокладки путем измерения значений потенциалов участков поверхности земли над каналом относительно теплопровода.

Известно, что данный метод широко используется для диагностики состояния изоляции на магистральных нефте и газопроводах бесканальной прокладки при наличии станций катодной защиты (как опорного потенциала) при большой протяженности исследуемого участка.

Был проведен анализ существующих фирм, занимающихся диагностикой трубопроводов данным методом и ему подобными.

Существует группа аналогичных методов, основанных на бесконтактной регистрации изменений силы тока, протекающего по изолированному подземному тепло трубопроводу.

Низкочастотный сигнал от генератора звуковой частоты, поданный на изолированный подземный теплопровод, будет с постоянной скоростью уменьшаться по мере прохождения по трубопроводу.

В случае удовлетворительного состояния изоляции затухание практически постоянно по длине теплопровода, невелико и зависит, в основном, от диаметра трубопровода, толщины изоляционного покрытия и его диэлектрической проницаемости.

Затухание в значительной степени увеличивается в месте, где имеется дефект изоляции, определяемый как контакт с заземленными металлическими конструкциями или ухудшения состояния покрытия, механического повреждения и отслоения его.

Измеряя излучаемое теплопроводом магнитное поле, возможно определить точное местоположение теплопровода, измерить силу протекающего по теплопроводу тока, а также затухание тока между любыми двумя точками измерения, и на основе полученных данных локализовать отдельные дефекты покрытия. Существует большая группа приборов для реализации данного метода, более известная, как трассоискатели.

Моделирование объектов. Канальная прокладка представляет собой (в большинстве случаев) железобетонный короб, проложенный в траншее, в котором лежат трубы на опорах, и накрытый сверху железобетонным перекрытием, которое, в свою очередь, засыпано сверху грунтом (рис. 1). Предполагалось, что методом выносного электрода можно реализовать поиск следующих повреждений теплопроводов канальной прокладки и факторов, влияющих на состояние металла труб:

1. Утечка теплоносителя - уменьшение сопротивления между металлом трубы и поверхностью земли вследствие намокания слоев изоляции, контактирующих с теплоносителем, который проникает через места разгерметизации канала;

2. Подтопление канала поверхностными, грунтовыми водами, а также водами смежных коммуникаций, вследствие неудовлетворительной герметизации перекрытий канала или неэффективно работающих дренажных систем;

3. Заиливание канала, вследствие периодических подтоплений;

4. Неисправность конструктивных элементов теплопровода (отсутствие подвижных и неподвижных опор, отсутствие электроизолирующих вставок на неподвижных опорах, отсутствие изолирующих покрытий на теплопроводе) при отсутствии подтопления;

5. Наличие постоянных блуждающих токов от сопутствующих источников тока, что влияет на скорость протекания коррозионных процессов металла трубопровода.

Все пять факторов, влияющих на состояние металла труб, должны проявляться, как возрастание скорости уменьшения тока, протекающего по теплопроводу согласно включения (рисунки 2, 3) вследствие падения сопротивления между металлом трубы и поверхностью земли (на графиках эти факторы проявляются, как резкое изменение замеряемого потенциала, см. рисунки 4, 5).

Была взята за основу возможность трех состояний канала теплопровода:

1. Абсолютно сухой канал;

2. Частичное подтопление;

3. Канал затоплен водой полностью.

Состояние поверхностного слоя земли:

а) Грунт (сухой грунт, грунт средней влажности, мокрый грунт);

б) Асфальт (невозможность использования контактных электродов);

в) Зима (наличие снега, замерзание грунта - невозможность использования контактных электродов).

Проведение данных работ возможно при соблюдении следующих параметров:

- температура грунта не ниже 0С, минимальное присутствие асфальтовых покрытий над каналом (над каналом должно быть грунтовое покрытие);

- без учета погодных условий проведение испытаний по методу выносного электрода возможно в 40% от общего числа теплотрасс, вследствие неоднородности земной поверхности над теплопроводом (присутствие асфальтовых покрытий, автомобильных гаражей и т. д.).

Стендовые испытания.

Ввиду наличия постоянного напряжения на электродах от внешнего источника питания было решено отказаться от использования медно-сульфатного электрода из-за его емкостных свойств (аналог - неполярный электролитический конденсатор). Использовались стальные электроды с заостренным концом, сечением 10 мм., длиной 1 метр.

Для обеспечения лучшего контакта с поверхностью земли в место контакта подливалась подсоленная вода (подсоленная вода имеет лучшую проводимость относительно водопроводной).

Для проверки работоспособности данного комплекта и метода был создан испытательный стенд (рис. 2, 3), на котором моделировались различные дефекты и состояния (см. рис. 4, 5).

Была взята за основу возможность трех состояний канала теплопровода:

1. Абсолютно сухой канал;

2. Частичное подтопление;

3. Канал затоплен водой полностью.

Состояние поверхностного слоя земли:

а) Грунт (сухой грунт, грунт средней влажности, мокрый грунт);

б) Асфальт (невозможность использования контактных электродов);

в) Зима (наличие снега, замерзание грунта - невозможность использования контактных электродов).

Проведение данных работ возможно при соблюдении следующих параметров:

- температура грунта не ниже 0С, минимальное присутствие асфальтовых покрытий над каналом (над каналом должно быть грунтовое покрытие);

- без учета погодных условий проведение испытаний по методу выносного электрода возможно в 40% от общего числа теплотрасс, вследствие неоднородности земной поверхности над теплопроводом (присутствие асфальтовых покрытий, автомобильных гаражей и т. д.).

При сокращении площади контакта с землей металлических пластин возрастание скорости уменьшения тока было меньше, чем при полностью закопанной пластине.

При моделировании бесканальной прокладки трубопровода была установлена возможность использования данного комплекта для обнаружения повреждений изоляции на трубопроводах бесканальной прокладки и возможность проведения испытаний на теплопроводах канальной прокладки. подземный теплопровод ток

Натурные испытания:

В процессе натурных испытаний было обследовано 48 участков в районе котельной по адресу ул. Гончарова и в районе ЦТП-64/27. Участки были разделены на следующие группы:

1. Сухой участок в точке доступа без подтоплений.

2. Сухой участок в точке доступа с подтоплением в канале.

3. Участок с подтоплением в точке доступа и сухим каналом.

4. Затопленый участок.

При попытке реализации метода выносного электрода был выявлен емкостной характер границ раздела земля-канал-труба (наличие границ раздела сред с различными проводящими характеристиками приводит к поляризационным процессам при наличии внешнего источника напряжения), что определило невозможность использования внешнего источника постоянного тока (показания измерительного прибора постоянно изменяются в одном направлении, изменение полярности приложенного напряжения приводило к аналогичным результатам).

При исследовании некоторых участков были получены результаты, никак не связанные с известными данными о трубе и не поддающиеся анализу.

В ходе проведенных исследований были выявлены следующие обоснования невозможности использования метода выносного электрода для диагностики теплопроводов канальной прокладки:

1. Погодные условия: нереальность использования в зимнее время и при влажном грунте. Неоднородность земного покрытия теплотрасс (в условиях города площадь асфальтового покрытия над каналами преобладает относительно грунтового покрытия);

2. Емкостной характер границ раздела земля-канал-труба;

3. Трудоемкость предложенного метода ввиду необходимости проведения большого количества измерений.

Однако хотелось бы отметить, что возможны дополнительные испытания на теплопроводах канальной прокладки с использованием генераторов переменного напряжения по принципу «трассоискателя», хотя возможность положительного результата в условиях города весьма сомнительна.

Размещено на Allbest.ru