Мероприятия ОАО «МТК» по обеспечению надежного и безопасного теплоснабжения потребителей (Журнал "Новости теплоснабжения №4 за 2012 г.)

Мероприятия ОАО «МТК» по обеспечению надежного и безопасного теплоснабжения потребителей г. Москвы путем внедрения комплексного технического диагностирования трубопроводов в работы по плановой эксплуатации тепловых сетей

Г. И. Назаров, начальник службы технической диагностики теплопроводов, ОАО «Московская теплосетевая компания», г. Москва

ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК») эксплуатирует более 2450 км тру­бопроводов тепловых сетей в двухтрубном ис­числении, находящихся на территории г. Моск­вы и ближайшего Подмосковья. Эксплуатируе­мые теплопроводы имеют различные типы про­кладки, в том числе и не доступные для осмотра на всей протяженности с наружными диаметра­ми трубопроводов от 50 до 1400 мм.

Основным фактором, негативным образом влияющим на надежность системы теплоснаб­жения, является скорость процессов коррозии стенок теплопроводов: наружной, внутренней, смешанной коррозии; коррозии, возникающей в результате воздействия блуждающих токов. Вы­ходы из строя трубопроводов во многих случаях обусловлены процессами локальной коррозии.

Наибольшую опасность для трубопроводов тепловых сетей представляет коррозия внеш­ней поверхности, возникающая как следствие взаимодействия кислорода с ионами железа, поступающего вместе с влагой из грунта или ат­мосферы (дополнительными катализаторами являются диоксид углерода, сульфаты и хлори­ды) в местах нарушения изоляции.

В результате действия наружной коррозии трубопроводов подземной прокладки возника­ют повреждения, распространяющиеся на зна­чительную длину трубопровода (0,5-1,5 м и бо­лее) с большим выбросом теплоносителя.

Более мелкие повреждения - «свищи» - воз­никают по причине внутренней коррозии.

Трубопроводы, остаточная толщина стенок которых составляет менее 80% от номинальной, нуждаются в срочной замене, поскольку их дальнейшая эксплуатация является опасной.

Опыт диагностики теплопроводов ОАО «МТК»

Для выявления аварийных участков тепло­проводов, требующих замены, в ОАО «Москов­ская теплосетевая компания» была создана Служба технической диагностики теплопрово­дов (СТДТ). За годы существования Службы на­работан богатый опыт использования различных методов диагностики трубопроводов тепло­вых сетей (см. статью A.M. Гончарова в журнале НТ, № 6, 2007 г. - прим. ред.).

Сегодня персонал СТДТ ОАО «МТК» проводит промышленное внедрение комплексного техни­ческого диагностирования неразрушающими методами контроля эксплуатируемых трубопро­водов для определения их фактического техни­ческого состояния. Данный подход к определе­нию состояния теплопроводов необходим с це­лью повышения качества эксплуатации обору­дования компании и перехода от определения уже возникших дефектов трубопроводов к про­гнозированию возникновения дефектов за счет проведения работ по плановому техническому диагностированию трубопроводов.

Наибольшее распространение в ОАО «МТК» получили следующие методы неразрушающего контроля:

  • метод акустической томографии;
  • метод магнитной памяти металла;
  • бесконтактный магнитометрический метод;
  • ультразвуковой контроль (УЗК), визуальный и измерительный контроль (ВИК);
  • длинноволновой ультразвуковой метод;
  • тепловизионный контроль;
  • электрометрический контроль.
Каждый из методов неразрушающего контро­ля, применяемый в ОАО «МТК», имеет свои до­стоинства и определенные недостатки, но приме­нение полного комплекса методов неразрушаю­щего контроля позволяет с высокой точностью определять фактическое состояние теплопрово­дов и весь перечень необходимых мероприятий для их дальнейшей безопасной и надежной экс­плуатации. Теперь хотелось бы рассмотреть от­дельно каждый из методов неразрушающего кон­троля, применяемый нами при комплексном тех­ническом диагностировании трубопроводов.

1. Акустический метод основан на работе корреляторов усовершенствованной конструк­ции (более чувствительных). Физический прин­цип работы приборов связан с корреляционным анализом сигналов, полученных после проведе­ния измерений, т.к. утонение стенки (выступает в роли мембраны) трубопровода имеет отлич­ную от нормальной акустическую частоту сигна­лов. Данный метод хорошо вписывается в усло­вия эксплуатации трубопроводов в ОАО «МТК», т.к. не требует сложной подготовки рабочего места и позволяет устанавливать корреляцион­ные датчики в существующих камерах. В ре­зультате проведенного анализа определения дефектов данным методом с результатами гид­равлических испытаний он показал ограничения по выявлению дефектов, возникающих в свар­ных соединениях, и недостаточной выявляемости коррозионных дефектов в виде «свищей».

2. Метод магнитной памяти металла основан на измерении искажений магнитного поля Земли (как нормального), обусловленных изменение магнитной проницаемости металла трубы в зонах концентрации напряжений и в зонах развива­ющихся коррозионно-усталостных повреждений. При этом характер изменений магнитного поля Земли обусловлен деформацией трубопровода, возникающей в нем вследствие воздейст­вия ряда факторов: остаточных технологическихи монтажных напряжений; напряжений самокомпенсации при колебании температуры теплоно­сителя.

Применение данного метода и приборного комплекса возможно в коллекторах и проходных каналах. Метод показал возможность определе­ния напряженно-деформированного состояния трубопровода и дефектов, связанных с плохой компенсирующей способностью сети, в резуль­тате чего обнаруживались повреждения, свя­занные с дефектами в сварных соединениях на естественных компенсаторах (углах поворота). Метод показывает возможные места развития повреждений и причины, приводящие к их раз­витию, т.к. наличие напряжений в трубопроводе приводит к более быстрому развитию коррозии.

3. Бесконтактный магнитометрический ме­тод основан на принципе метода магнитной па­мяти металла и имеет схожий физический смысл работы. По результатам проведенного анализа полученных данных и сравнения с ре­зультатами гидравлических испытаний выявле­но, что метод и существующие приборы хорошо выявляют наличие плохой компенсирующей способности сети, а так же наличие крупных
коррозионных мест, возникших в результате наружной коррозии. Данные результаты подтверждались проводимыми шурфовками и вскрытиями. Ограничения метода связаны с невозможностью проведения работ на воздушных прокладках, необходимо прохождение по поверхности Земли строго по оси трубопровода, что не всегда возможно при работе в крупном мегаполисе каким является Москва. Также имеется достаточно много субъективных факторов, связанных с шумами (строительные, автомобильные и т.п.), наводками кабельных линий, ко­торые влияют на качество проводимых работ и результаты.

4. ВИК и УЗК, Для подтверждения обнару­женных дефектов трубопроводов акустически­ми и магнитометрическими методами персона­лом СТДТ применяются и классические методы неразрушающего контроля, такие как визуаль­но-измерительный контроль (ВИК), ультразву­ковой контроль (УЗК).

5. Длинноволновой ультразвуковой метод основан на генерации в широком диапазоне ча­стот ультразвуковых волн (продольных попереч­ных, торсионных) в стенке трубопровода. В ре­зультате прохождения волн по стенке трубопро­вода происходит отражение волны от выявляе­мых дефектов и ее локация генерирующими преобразователями. Работы, произведенные данным методом, показали достаточно высокую выявляемость дефектов трубопровода, связан­ных с утонением стенки (около 85-90%), но име­ются существенные ограничения при работе этого оборудования: необходимость демонтажа и последующего монтажа теплоизоляционного покрытия трубопровода для установки генери­рующих преобразователей; длина контролируе­мого участка теплопровода от места установки преобразователей не превышает 40 м; диагнос­тируются только прямые участки теплопровода без углов поворота и перехода диаметров.

6. Инфракрасная тепловая аэрофотосъемка. Для определения мест с повышенными тепло­выми потерями, связанных с дефектами тепло­изоляционного покрытия и как следствие под­верженных более высокому коррозионному из­носу, персоналом СТДТ используются данные инфракрасной тепловой аэрофотосъемки.

7. Электрометрический контроль использу­ется для определения участков теплопроводов, требующих защиты от воздействия блуждаю­щих токов путем установки станций катодной и/или протекторной защиты.

После снятия, обработки и расшифровки дан­ных по техническому диагностированию для по­вышения качества выявления дефектов прово­дится анализ статистических и паспортных дан­ных диагностируемого участка теплопровода.

Необходимо устранение всех дефектов тру­бопроводов, выявленных по результатам ком­плексного технического диагностирования тру­бопроводов, до начала гидравлических испыта­ний, чтобы снизить количество их возникнове­ния в ходе гидроиспытаний и сократить период их проведения и, соответственно, сроки отклю­чения горячего водоснабжения у потребителей в летний период. Для чего ежегодно составля­ется график проведения работ по комплексному техническому диагностированию трубопрово­дов ОАО «МТК» до начала гидравлических испытаний и текущего ремонта трубопроводов ком­пании.

Прогнозировать получение положительного результата в части снижения количества дефек­тов, возникающих в период проведения гидрав­лических испытаний, возможно, основываясь на результатах опытно-промышленной эксплуата­ции работ по комплексному техническому диа­гностированию на теплопроводах ОАО «МТК», проведенных во 2, 4 и 6-м эксплуатационных районах в периоде 2010 по 2011 гг. (рис. 1а-1в).

img_0003.jpg
На рисунках наглядно видно, что линия по­вреждений выходит из коридора повреждаемос­ти, о чем говорит технический анализ состояния итоговых значений повреждаемости трубопро­водов в результате проведения гидравлических испытаний во 2, 4 и 6-м эксплуатационным рай­онам, подтверждающий снижение количества повреждений благодаря предупреждению 42, 29 и 37 дефектов соответственно, которые были выявлены в ходе работ по технической диагнос­тике. При ликвидации всех выявленных дефек­тов в количестве 108 шт. было заменено 182 п м теплопроводов.

Данная профилактика повреждений позво­лила спрогнозировать вероятные факты их воз­никновения и снизить число аварий в ходе про­ведения гидравлических испытаний.

Благодаря проводимой работе по диагности­ке трубопроводов и выявлению дефектных зон, удалось сократить число возникающих повреж­дений на теплосетях, тем самым предупредив аварии и оптимизировав затраты и время на их устранение.

Для выявления дефектных зон теплопрово­дов, находящихся в аварийном состоянии и тре­бующих замены, начиная с 2012 г. планируется ежегодное проведение работ по техническому диагностированию всех трубопроводов тепло­сетей ОАО «МТК».

Также ОАО «МТК» проводит работы по техни­ческому диагностированию теплопроводов в пе­риод прохождения осенне-зимних максимумов для выявления участков, требующих плановой (не аварийной) замены. Например, для обеспе­чения безопасной эксплуатации трубопроводов в период прохождения отопительного сезона 2010-2011 гг. такие работы проводились на теп­лопроводах, расположенных на 16-ти насосно-перекачивающих станциях (НПО) и не подверга­ющихся сезонным гидравлическим испытаниям. В результате на 8-ми НПС были выявлены де­фекты, связанные с утонением стенки трубопро­водов, которые были устранены в плановом по­рядке.

С 2012 г. на основании полученного опыта по комплексному техническому диагностированию трубопроводов теплосетей в 2010-2011 гг. все работы проводятся в соответствии с разрабо-


тайными персоналом СТДТ методическими ука­заниями по комплексному техническому диагно­стированию теплопроводов тепловых сетей ОАО «МТК» и регламентами взаимодействия между подразделениями компании и подрядными ор­ганизациями при проведении работ по ком­плексному техническому диагностированию.

Персоналом СТДТ ОАО «МТК» для повышения качества работ по техническому диагностирова­нию трубопроводов неразрушающими методами контроля и повышения количества выявляемых дефектов трубопроводов планируется ежегод­ная корректировка методических и регламенти­рующих документов по выполняемым работам.

Внедрение всего комплекса работ по техни­ческому диагностированию теплопроводов поз­воляет не только решать задачи по сокращению дефектов в период гидравлических испытаний, обеспечению качественного и надежного тепло­снабжения потребителей в ходе прохождения осенне-зимних максимумов, но и решать задачи по оптимизации финансовых затрат на проведе­ние проектно-изыскательских и строительно-монтажных работ последующих лет, т.к. прини­мается решение по включению участка тепло­провода в планы проектирования и строитель­но-монтажных работ на основании приборного и инструментального контроля неразрушающи-


ми методами, что исключает возможность вклю­чения в планы перекладки участка теплопрово­да, находящегося в удовлетворительном состо­янии.

Для решения широкого круга задач по обес­печению надежного теплоснабжения потреби­телей г. Москвы в ОАО «МТК» за период с 1 янва­ря по 1 мая 2012 г. проведены работы по 100% комплексному техническому диагностированию теплопроводов 4-го, 5-го, 8-го, 10-го и 12-го эксплуатационных районов в объеме 627 п км, выявлено 532 дефекта теплопроводов, требую­щих плановой замены. Протяженность выводи­мых в ремонт участков по результатам ком­плексного технического диагностирования теп­лопроводов составит более 20,4 км.

Мониторинг состояния предварительно изолированных трубопроводов в ходе их эксплуатации

Вышеописанный подход позволяет повы­шать эксплуатационную надежность теплопро­водов путем недопущения возникновения ряда дефектов трубопроводов, связанных с утечкой теплоносителя. Для обеспечения контроля со­стояния теплопроводов, не подвергающихся ежегодным работам по комплексному техничес­кому диагностированию, в ОАО «МТК» принята.

img_0005.jpg
Рис. 2. Схема передачи данных системы ОДК по каналам GSM связи.

программа развития системы мониторинга теп­лопроводов в пенополиуретановой (ППУ) изоля­ции в ходе их эксплуатации.

Так, например, мониторинг трубопроводов в ППУ изоляции с системой оперативного дистан­ционного контроля (ОДК) проводится по месту прокладки теплопроводов, путем замера сопро­тивления изоляции.

Начиная с 2011 г. в ОАО «МТК» для оператив­ного контроля за состоянием предварительно изолированных трубопроводов в ППУ изоляции были проведены работы по организации пере­дачи данных по радиоканалам связи (в online ре­жиме) на районные диспетчерские пункты (РДП) эксплуатационных районов. Для опробования и возможности принятия решения по дальнейше­му развитию системы мониторинга трубопрово­дов в ППУ изоляции с выводом на РДП эксплуа­тационного района в 2011 г. были выполнены ра­боты на 22-х участках теплопроводов 2-го, 11 -го и 12-го эксплуатационных районов. В результа­те чего общая протяженность сетей, поставлен­ных под постоянный контроль, составила более 20 км в двухтрубном исчислении.


На основании опытного применения системы мониторинга теплопроводов ППУ изоляции с выводом данных на РДП эксплуатационного района в конце 2011 г. была произведена даль­нейшая модернизация данной системы с пере­ходом на GSM канал связи.

Схема передачи данных системы ОДК по ка­налам GSM связи представлена на рис. 2 и ра­ботает следующим образом. Контроллер, рас­положенный в ковере, систематически опраши­вает систему ОДК, затем ковер системы ОДК собирает данные о состоянии ППУ изоляции. Собранная информация отправляется на РДП эксплуатационного района по GSM каналу. Ин­формация поступает на автоматизированное рабочее место диспетчера РДП эксплуатацион­ного района в соответствии с отображенной схемой участка теплопровода, поставленного под контроль.

Для дальнейшего внедрения системы во всех эксплуатационных районах ОАО «МТК» в 2012 г. запланирован вывод на все РДП данных с 84 участков теплопроводов. Общая протяженность этих сетей, поставленных под оперативный кон­троль, составит более 120 км в двухтрубном ис­числении.

Заключение

Внедрение систем мониторинга теплопрово­дов и ежегодных работ по техническому диагно­стированию в работы по эксплуатации оборудо­вания ОАО «МТК» позволит при сокращении сроков отключения потребителей на период проведения гидравлических испытаний и теку­щего ремонта, повысить надежность и качество теплоснабжения потребителей в период про­хождения осенне-зимнего максимума, а так же позволит перейти от эксплуатации оборудова­ния с выявлением уже возникших дефектов тру­бопроводов к прогнозированию возникновения дефектов трубопроводов и их устранение в пла­новом порядке.

В перспективе появится возможность макси­мально сократить сроки и/или полностью отка­заться от проведения гидравлических испыта­ний, перейдя на плановые качественные работы по техническому диагностированию теплопро­водов без ухудшения качества эксплуатации оборудования и производимых ремонтов тепло­проводов, находящихся в эксплуатационной от­ветственности ОАО «МТК».