Описание

Предварительно изолированные трубы с системой ОДК в Саратовских

В.А. Грейнеман, ведущий инженер СИТ, «Территориальное управление по теплоснабжению в г. Саратов» филиал ОАО «Волжская ТГК», г. Саратов

Идеально в теории

В Саратовских тепловых сетях стальные трубы с заводской теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ), защищенные герметичной полиэтиленовой оболочкой (труба в трубе), снабженные сигнальными медными проводниками, идущими вдоль трубы в слое изоляции (система оперативного дистанционного контроля - система ОДК), стали применяться для реконструкции и вновь проектируемых трасс в районах новых застроек и для перевода тепловых нагрузок с 2003 г.

Такие предварительно изолированные трубы имеют неоспоримые преимущества по сравнению с традиционными видами тепловой изоляции:

■ низкий коэффициент теплопроводности ППУ изоляции - 0,026+0,033 Вт/(м.К);

■ практически отсутствующая внешняя коррозия;

■ возможность бесканальной прокладки;

■ более высокая долговечность (теоретически).

Однако трассы теплосетей из вышеуказанных труб продолжением своих теоретических достоинств могут иметь практические недостатки, сводящие «на нет» авансы, заявленные производителями данной продукции.

Переход предприятий тепловых сетей на трубы с ППУ изоляцией, особенно с технологией бесканальной прокладки трубопроводов, для реализации потенциальных плюсов требует более ответственного подхода буквально на всех этапах этого процесса. Безупречного и точного соблюдения всех технических требований технологической цепочки «от и до».

1. Контроль приобретаемых труб на заводе.

2. Соблюдение правил погрузки и транспортировки изделий в город назначения.

3. Разгрузка и входной контроль на объекте строительства.

4. Хранение изделий (трубы, отводы, концевики) в защищенном от влаги и прямых солнечных лучей (инфракрасного излучения) месте.

5. Защита от механических повреждений оболочки и герметичных кабельных выходов на всех предыдущих этапах.

6. Наличие грамотного проекта выбора элементов и изделий для монтажа системы ОДК. Эргономичное расположение точек контроля для дальнейшего обслуживания объекта.

7. Безупречное соблюдение требований изготовления муфт и сочленений сигнальных проводников без допущения отклонения от параллельности оси трубы.

8. Поэтапное, постыковое контролирование параметров монтируемой системы ОДК с применением необходимых приборов.

9. Окончательный монтаж системы ОДК с оборудованием точек контроля.

10. Проверка качества изготовленной трассы с помощью рефлектометра и, только в случае успеха, предъявление конечного продукта приемочной комиссии.

При качественном, осознанном, поэтапно контролируемом необходимыми приборами монтаже системы ОДК получается вполне себе однородное волновое сопротивление на участке трассы между терминалами. В результате при подключении рефлектометра мы наблюдаем красивую, читаемую рефлектограмму (РФГ), где хорошо видны не только вход в трубу, но и все нюансы вплоть до выхода сигнальных проводников из трубы и захода соединительного кабеля в следующий терминал (рис. 1).

Это возможно при наличии руководителя, способного грамотно организовать и отследить все вышеназванные этапы строительства. И наличие специалистов, осознающих предназначение и важность системы ОДК для последующей эксплуатации трассы.

А на практике бывает существенное легкомыслие и раздражение строителей по поводу необходимости монтажа «каких-то» проволочек, терминалов и прочей «бутафории».

Поэтому зачастую система ОДК монтируется изначально под узким углом зрения, когда конечная цель получения однородного волновода (волновой линии) с минимальными потерями прохождения зондирующего импульса не ставится. Система в лучшем случае монтируется с целью получения чисто электрических параметров (высокое сопротивление изоляции и приемлемое сопротивление петли). В результате чего только в момент приемки выясняется, что смонтированная система ОДК представляет непроходимый волновод из массы отражений, где зондирующий импульс чахнет задолго до окончания контролируемого участка и, тем более, выхода на следующий терминал. Что оставляет нас в неизвестности зачастую о большей части предъявляемого участка трубопровода. Попытки все-таки увидеть неувиденное путем локации трассы с другого, последующего терминала навстречу предыдущему дело хлопотное и не всегда приводящее к успеху. В результате чего мы можем иметь отличные мегаомомические параметры, соответствующие СНиПу, но совершенно бесполезную в информационном плане, непросматриваемую систему ОДК.

Коллизия. Надо принимать трассу, электрические параметры соответствуют нормативам, а возможности определения места намокания (собственно для чего система ОДК и предусмотрена) нет. Получается бесполезное приложение к теплопроводам в ППУ изоляции, бессмысленные затраты средств, человеческого труда и недовольство строителей. «Вот вам требования, вот параметры, соответствующие нормативам, вот отопительный сезон, а систему ОДК отказываются принять, ссылаясь на субъективные оценки нигде не упоминаемой нечитаемости какой-то РФГ». При этом абсолютное непонимание или нежелание понять то, что в течение гарантийного срока подрядчик обязан устранять аварии. А как он будет определять места намокания, подрядчика не волнует, т.к. если это и будет - то потом, а сегодня - лишь бы сдать.

Особо «продвинутые», вооруженные приборами и определенными знаниями подрядчики, в случае «убитых» теплотрасс умудряются изготавливать альтернативные псевдосистемы ОДК, предназначенные только для получения актов приемки.

Такие реалии связаны с недооценкой того, что использование и эксплуатация труб такой конструкции имеет свою обратную, весьма проблемную сторону. А именно: результат появления свища в металлической трубе (внутренняя и внешняя коррозия, непровар стыка) из-за наличия защитной полиэтиленовой оболочки не виден ни по парению из колодцев, ни по потоку воды в камере, как это происходит в традиционных трассах с канальной прокладкой обычных труб. Тепловизоры, акустические корреляционные те- чеискатели и течеискатели с грунтовыми микрофонами практически бессильны, т.к. нет источника акустического шума, коим является вырывающаяся струя воды, бьющая по каналу, что обычно имеет место при повреждениях труб в обычной теплоизоляции, легко пробиваемой даже при рабочем давлении теплоносителя. Поэтому при производстве труб и фасонных изделий с ППУ гигроскопической изоляцией закладываются элементы системы ОДК, которые в обязательном порядке должны быть грамотно и по назначению задействованы. Что даст возможность для оперативного контроля состояния теплосетей, своевременного (предупреждающего до аварийного) выявления увлажнения изоляции и заключения о необходимости и месте проведения работ до возможных образований провалов грунта и фонтанов кипятка. Единственной возможностью предотвращения развития таких сценариев является наличие специалистов, осуществляющих регулярный мониторинг состояния ППУ изоляции и самой системы ОДК. И, если со свищами, образовавшимися в отопительный сезон, в наших канальных трассах можно зачастую безопасно прожить до весны, то эксплуатация предварительно изолированных труб, особенно при их бесканальной прокладке, со свищами намного опаснее. Поэтому эксплуатация последних без исправной системы ОДК, на наш взгляд, категорически недопустима.

В связи с этим со стороны принимающей организации в приемочной комиссии должны быть не только профессиональные, но и, главное, принципиальные люди, которые принимают систему ОДК только в случае ее пригодности. А это предполагает не только учет соответствия нормам сопротивлений изоляции и петли, соответствия смонтированной системы ОДК принятому проекту, но и, видимо, самое главное: просматриваемость всех участков трассы рефлектометром.

Также как и акустический коррелятор на обычных теплотрассах показывает лишь распределение шума вдоль трубы, так и рефлектометр показывает не место повреждения, а неоднородность волнового сопротивления на обследуемом участке трубопровода в ППУ изоляции. И только специалист при условии получения приличной, читаемой рефлектограммы при обработке на компьютере, интерпретируя полученную информацию, при наличии исходной РФГ может с большей или меньшей степенью достоверности сделать выводы о месте и необходимости ремонта.

К сожалению, и здесь чудес пока нет, да и оборудование, как известно, настолько хорошо, насколько хорош специалист, его использующий.

Немного о взаимодействии принимающей стороны и подрядчиков

Из-за того, что в нормативных документах недостаточно четко и полно описаны права и обязанности сторон, образуются пустоты и двусмысленности, вызывающие излишние трения, упреки и разговоры по понятиям. Холостые вызовы на неисправные, несоответствующие даже нормативам сопротивлений трассы, не говоря уже о читаемости РФГ, которые в подавляющем большинстве и не делаются подрядчиком по причине отсутствия у них рефлектометра. Копеечная экономия на закупке приборов, отсутствие поэтапного контроля монтажа системы ОДК приводит к тому, что перед началом отопительного сезона в условиях цейтнота уже ничего нельзя исправить и трасса запускается в эксплуатацию с неисправной системой ОДК под гарантийные письма. А это практически сводит к нулю преимущества данных предварительно изолированных труб. Дискредитирует идею, делает затраты на систему ОДК никчемными, а эксплуатацию, особенно в случае бесканальной прокладки, бесконтрольной и небезопасной.

Полемика, идеи, предложения

Существует мнение, что с увеличением волнового сопротивления уменьшается скорость распространения (V^ сигнала вдоль трубы [1]. Из чего делается вывод о существенном влиянии на точность измерений расстояния между проводниками измерительной линии, которыми в нашем случае выступают: сигнальный проводник и труба. Однако в [2] дается формула, из которой Vp, зависит только от диэлектрической проницаемости (ε) изолятора, которым в нашем случае является ППУ:

где Vc - скорость света в вакууме.

Поэтому мы часто снимаем РФГ подключая рефлектометр к сигнальным проводникам, замкнутым на другом конце измеряемого участка, что зачастую, с одной стороны, несет дополнительную информацию, а в других случаях может ускорить процесс приемки системы ОДК. Наложение такой РФГ на РФГ снятую по проводу относительно трубы (рис. 2), показывает справедливость формулы (1). Имеем одну и ту же измеренную длину трубы двумя вышеуказанными способами, хотя волновое сопротивление Ζволновое у линии «провод - провод» существенно выше, чем сопротивление Zволновое линии «провод - труба»:

Zволновое=(L/C) 0,5. (2)

где L - индуктивность линии; C - емкость линии (C

1/d, где d - расстояние между проводниками линии).

А расстояние d между проводами больше, чем расстояние d «провод - труба».

Что и видно на РФГ (рис. 2) по большему отражению при входе сигнальных проводников в трубу. Из этого следует еще один практический вывод о возможности снятия РФГ по линии, где одним из проводников линии будут два сигнальных проводника, а другим - труба. А это даст нам снижение соотношения волновых сопротивлений измерительной линии в трубе и провода NYM. И как результат - уменьшение отражений при входе сигнала в трубу, что видно по РФГ (рис. 3). То есть достигается большее согласование линии без изменения конструкции системы ОДК и применения согласующих трансформаторов, что особенно важно на уже построенных трассах.

Частным случаем этих выводов может служить РФГ на трубах диаметром больше 530 мм, где имеются три сигнальных проводника, из которых выводятся только два, что приводит к относительно меньшему обследованию площади сечения ППУ изоляции по сравнению с трубами меньшего диаметра. Было бы полезным выводить в терминал и третий сигнальный провод, снимая РФГ по линии «три провода - труба». Это позволило бы определять намокание на более ранней стадии. С другой стороны, такая линия будет иметь еще более близкое волновое сопротивление с кабелем NYM и меньшие потери на отражение при входе в трубу.

Точное место повреждения с помощью рефлектометра, как и в случае с коррелятором, указать нельзя по известным причинам (погрешность измерения полученного рефлектометром расстояния на местности, несоответствие реальной скорости V_p и заданной рефлектометру, неравномерность V_p в разных частях трассы).

Радикальным решением проблемы локализации места для шурфовки могло бы стать искусственное создание асинхронной помехи [3] с поверхности земли во время снятия РФГ поврежденного участка. Тогда, смещая источник помехи вдоль трассы и наблюдая перемещение наведенной помехи по РФГ, возможно установление реального места на поверхности земли над точкой намокания ППУ изоляции в момент совмещения наведенной помехи с отражением от предполагаемого повреждения. Пока реализовать эту идею нам не удалось по разным причинам.

Мы надеемся, что вышеизложенное заинтересует определенную аудиторию и получит практическое продолжение в строительстве, эксплуатации и диагностике данного вида предварительно изолированных трубопроводов.

1. Александров А.А. Переверзев В.Л. Оперативный дистанционный контроль трубопроводов ППУ - эффективное средство контроля или бесполезное приложение?// Новости теплоснабжения. 2007. № 2. С. 36-41.

2. Ротхаммель К. Антенны. В 2-х томах. - Изд-во: Лайт- ЛТД, 2007.

3. Рефлектометр портативный цифровой РЕЙС-105 М. Руководство по эксплуатаци и.