Содк что. Проект системы ОДК — как это происходит. Виды неисправностей, фиксируемые системой контроля на трубопроводах с ППУ изоляцией

К.т.н. В.А. Поляков, начальник службы ОДК, ЗАО «Мосфлоулайн», г. Москва

(Отзыв на статью Александрова А.А. и Переверзева В. Л. «Оперативный дистанционный контроль трубопроводов ППУ - эффективное средство контроля или бесполезное приложение?», журнал «Новости теплоснабжения», № 2, 2007)

Статья Александрова А.А. и Переверзева В.Л. посвящена важной и актуальной теме - применению предизолированных ППУ трубопроводов с системой оперативного дистанционного контроля (ОДК) в теплоснабжении. В ней описаны результаты измерений характерных неисправностей на натурной модели трубопровода длиной около 40 м с использованием двух типов соединительных кабелей. Отмечены большие потери и искажение импульса в кабеле типа NYM по сравнению с коаксиальным кабелем, а также важность такого параметра предизолированного трубопровода как импеданс.

На основе проведенных модельных экспериментов в лабораторных условиях авторы высказывают совершенно неоправданное мнение о низкой эффективности существующих в России систем ОДК. В настоящее время в нашей стране уже более 10 лет применяются предизолированные трубопроводы различных производителей как отечественных, так и зарубежных. Так, в г. Москве только в ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК») эксплуатируется более 600 объектов. На указанных теплосетях используются как коаксиальные, так и кабели типа NYM. Необходимо отметить, что в своде правил СП 41-105-2002 не содержится ограничений на применение конкретных типов кабеля, как это утверждается в статье.

Десятилетний опыт эксплуатации указанных тепловых сетей ОАО «МТК» (более 400 км), а также более 1000 объектов (около 1300 км) ОАО «Московская объединенная энергетическая компания» (ОАО «МОЭК») подтверждает эффективность применяемых систем ОДК, их значение в повышении надежности и экономичности предизолированных трубопроводов. Статистика за период 1996-2006 гг. по результатам регулярного мониторинга систем ОДК объектов ОАО «МТК» показывает, что общая их повреждаемость, включая механические повреждения и брак изоляции стыков, составляет 0,12 на 1 км в год, а повреждаемость стального трубопровода - 0,013 на 1 км в год, что намного ниже величин, характерных для традиционных способов прокладки (0,28 на 1 км в год). По отзывам московских эксплуатирующих организаций, ремонтные работы на тепловых сетях с ППУ трубопроводами в основном носят планово-предупредительный, а не аварийный характер.

Если говорить о сравнении типов применяемых соединительных кабелей, то, безусловно, затухание в NYM кабелях выше, чем в коаксиальных кабелях. Однако практика и опыт эксплуатации систем контроля с различными соединительными кабелями в течение 12 лет показали, что степень затухания сигнала в целом не сказывается на точности локализации места повреждения. При этом использование промежуточных коверов на расстоянии 250-350 м друг от друга, что связано с точностью измерений локатором в условиях имеющихся отклонений импеданса от трубы к трубе, фактически свело на нет влияние затухания сигнала на точность измерения.

Необходимо добавить, что в процессе эксплуатации систем контроля выявились следующие особенности. Защитная полиэтиленовая оболочка коаксиальных кабелей с импедансом 125 Ом европейских производителей, применяемая в системах АВВ, при работе с ними в зимнее время трескается. ОАО «МТК» по этой причине с 1999 г. запретило использование данных кабелей в своих системах и потребовало применения NYM кабелей на эксплуатируемых объектах. Вторая проблема - использование так называемых концевых коаксиальных коммутационных (или переходных) коробок, применяемых для соединения кабелей с медными проводами трубы или приборами контроля. Такие коробки устанавливаются в камерах, подвалах домов, ЦТП, котельных и в Европе их применение обосновано и обычно не вызывает проблем. В России, к сожалению, в тепловых камерах в условиях повышенной температуры и влажности эти элементы быстро подвергаются коррозии и в

течение 5-7 лет разрушаются, делая систему контроля неработоспособной.

При сравнении рассматриваемых типов кабелей необходимо также учитывать, что кабель NYM - многожильный, а коаксиальный кабель -одножильный. В широко применяемых в России системах ОДК имеется два сигнальных проводника, при этом в промежуточной точке контроля необходимо вывести из тепловой изоляции трубопровода 5 проводников (включая контакт к стальной трубе), при этом в случае коаксиального кабеля значительно возрастает громоздкость устройства герметичного вывода кабелей.

Трудно согласиться и с выдвинутым в статье тезисом о значительных капитальных затратах и расходах на обслуживание существующих систем ОДК на основе данных табл. 1. Данные в таблице приведены без какого-либо обоснования и расшифровки, однако можно привести реальные цифры. Затраты на систему ОДК при использовании мониторинга с помощью детекторов составляют 1-5% от стоимости предизо-лированных трубопроводов. Они не могут превышать затрат на систему ОДК на основе стационарных локаторов (как указано в таблице), это связано с тем, что в первом случае используется 1 переносной локатор (наиболее дорогой прибор системы контроля) для ряда объектов, в то время как во втором случае стационарный локатор устанавливается на каждом объекте.

По данным службы контроля фирмы «Теплосетьсервис», выполняющей мониторинг объектов ОАО «МТК» (около 700), затраты на периодическое обследование с применением переносного детектора составляют около 3 тыс. руб. в год на 1 объект. Вместе с тем большое число объектов, особенно в тепловых сетях ОАО «МОЭК», контролируется с помощью стационарных детекторов, имеющих как светодиодную индикацию состояния, так и выход на систему диспетчеризации. При этом способе контроля затраты на текущий мониторинг резко снижаются по сравнению с контролем переносным прибором.

В целом, рассматриваемая статья, по сути, полезна в плане обсуждения возможных направлений совершенствования производства и применения предизолированных трубопроводов. Спорные утверждения о неэффективности существующих систем ОДК, их дороговизне вводят в заблуждение специалистов, особенно не имеющих практического опыта эксплуатации данных объектов, и способны нанести ущерб указанному перспективному направлению развития теплоснабжения.

Редакция журнала «НТ» приглашает специалистов принять участие в дискуссии по данному вопросу.

Сегодня для отопления применяются разные материалы. Одним из них является пенополиуретан. Его популярность набирает обороты. Но как любой материал, он может быть поврежден. На помощь приходит система ОДК для труб ППУ. Она контролирует изоляционный слой трубопровода. Благодаря ОДК, можно предотвратить повреждение трубы, своевременно приняв меры. Это уменьшает время и затраты на ремонт.

Система ОДК: назначение, принцип работы, исправление повреждений

Что такое ОДК? Это система оперативного дистанционного контроля. Производит постоянный и непрерывный контроль за (ППУ). Контроль ведется все время службы теплотрассы.

Система предназначена для обнаружения таких дефектов, как:

повреждение непосредственно самой трубы;
повреждение обертки из полиэтилена, которой обернута труба и слой теплоизоляции;
повреждение сигнальных проводов;
процесса замыкания сигнальных проводов на трубу;
плохого стыкового соединения проводов.

Принцип действия ОДК основывается на датчике, контролирующем слой изоляции, а именно его влажность, который проходит по всей длине трубопровода. Как минимум два провода расположены в слое теплоизоляции и соединены по всей длине трубопровода. На начальной и конечной точке они соединяются в одну петлю. Петля представляет собой сигнальные провода из меди. Между стальными трубами и пенополиуретановым слоем теплоизоляции образуется датчик контроля за уровнем влажности теплоизоляции.

Задачи датчика:

контроль всей длины датчика и контроль длины сигнальной петли. Выявление длины того участка трубопровода, которая охвачена датчиком;
контроль влажности слоя теплоизоляции;
поиск того места, где произошло увлажнение слоя теплоизоляции или оборвался сигнальный провод.

Задача датчика заключается в предоставлении точных данных о состоянии влажности теплоизоляции. Когда в слое теплоизоляции увеличивается количество влаги, значит, это может быть как утечка теплоносителя из трубы, так и попадание влаги снаружи. Как только это происходит, датчик сообщает путем отражения импульса.

Принцип распознавания участка повреждения и его устранение:

как только нарушается теплоизоляция, датчик сообщает об этом. Остается найти повреждение на том участке, который находится между сигнальными индикаторами;
выделенный участок отсоединяется от системы ОДК;
накладывание данных на схему стыков;
исходя из полученных данных, откапывается нужный участок трубопровода и производится ремонт.

Трубы ППУ — новая и перспективная разработка

Остается вопрос, что такое ППУ? Все довольно просто. Это пенополиуретаны — универсальная группа полимеров. Материал новый, но уже получивший свою популярность.

Российский климат вынуждает нас отапливать свои жилища. И остро стоит вопрос не как донести тепло в дом, а как донести его с наименьшими потерями. Раньше трубопровод оборачивали стекловатой, закрепляли ее при помощи стальной проволоки, а сверху покрывали оцинкованными стальными листами. Материал ценный, поэтому он недолго задерживался на трубах. Сегодня все больше используют трубы из пенополиуретана. Из него сделана и теплоизоляция.

Достоинства ППУ:

Этапы монтажа труб ППУ:

зачистка;
сварка и контроль качества;
для этой цели нужен дефектоскоп;
надевание муфты. Под нее заливается монтажная пена. Муфта нагревается и осаживается. Это позволяет получить герметичность соединения.

Система ОДК для теплотрассы — это дополнительный способ защиты. И заключается он в предотвращении больших аварийных ситуаций и максимально быстром устранении маленьких повреждений.

Система ОДК: из чего она состоит

Встроенный медный провод. Он является проводником, по которому передается сигнал о повреждениях. Располагается в теплоизоляционном слое из пенополиуретана. Без него система ОДК не станет работать.

Есть два вида провода:

основной. Он повторяет контур трубопровода и протянут по всему пути теплотрассы;
транзитный. Предназначен для образования сигнальной петли и проходит по самому короткому пути между точкой начала и конца теплопровода.

Приборы для контролирования и измерений:

детекторы повреждений. Они контролируют обрыв или замыкание встроенного сигнального провода. Они не устанавливают причину повреждения, а констатируют факт. Стационарный детектор (220 В) обеспечивает постоянный контроль, переносной (9 В) обеспечивает периодический контроль. Первый вариант может контролировать от одного до четырех трубопроводов. Имеет систему сигнального оповещения. Второй вариант работает автономно, питаясь от батареи. Способен обслужить неограниченное количество трубопроводов. Устанавливаются они в контрольных точках с помощью коммутаторного терминала;
импульсный рефлектометр. Способен не только зафиксировать повреждение, но и найти его местоположение. Не предоставляет информацию о причинах дефекта. Подключается на заводе и перед монтажом к торцам труб в тех местах, где сигнальные провода выходят за пределы изоляции. Также подключается при контроле, непосредственно во время эксплуатации теплотрассы.

Коммутаторный терминал системы ОДК представлен как промежуточное звено между приборами контроля и трубой. Обычно их размещают друг от друга на расстоянии 300 метров. Они используются для подсоединения контролирующих приборов, а также коммутации сигнальных проводов.

Проект системы ОДК — как это происходит

Система ОДК для труб ППУ проектируется с возможностью соединиться с уже имеющимся действующими теплотрассами, а также с только планирующимися трубопроводами.

Один из двух сигнальных проводов — маркированный (он же основной). Расположен справа по направлению движения воды к месту назначения. Месторасположения проводника от поверхности трубы колеблется от 10 см до 25 см.

Показатель сопротивления должен соответствовать определенным требованиям:

для сигнальных проводов на один метр длины сопротивление должно колебаться от 0,012 Ом до 0,015 Ом;
для ППУ изоляции на 300 метров длины трубы — 1 Ом.

Для различных условий эксплуатации используются различные коммутаторные терминалы. Классификация зависит от разных условий.

Погодных:

измерительные используются только в сухих и проветриваемых условиях;
герметичные. Применяются при условии повышенной влажности воздуха.

Территориальных:

концевой, применяющийся в конечных точках контроля;
объединяющий. Применяется в точках объединения некоторых участков теплотрассы;
объединяющий с возможностью выхода к стационарным детекторам;
проходной. В тех местах, где был зафиксирован разрыв изоляционного слоя;
промежуточный. Устанавливается в точках контроля, где начинается боковое ответвление теплотрассы, а также в промежуточных контролирующих точках.

Максимальная длина теплотрассы для проекта ОДК вычисляется путем определения максимальной области действия контролирующих приборов.

Вышеупомянутые датчики выбираются в зависимости от наличия 220 В на проектируемом участке, где планируется применение систем ОДК:

если присутствует 220 В, используется стационарный детектор.
при отсутствии необходимого сопротивления используется переносной.

Какие будут устанавливаться приборы и их количество зависит от протяженности участка теплотрассы. Если длина планируемой теплотрассы длиннее допустимой для работы детектора, этот участок теплотрассы разбивают на меньшие участки. Для них используются отдельные системы контроля.

Предусмотренные проектом контрольные точки предназначены для возможности доступа эксплуатирующего персонала к сигнальным проводникам. Точки не должны быть друг от друга дальше, чем 300 метров.

Терминалы устанавливаются в ковера в концевых точках. Также их установка возможна в центральных тепловых пунктах.

Статья расскажет, как работает система ОДК в ПИ-трубах и как сделать ее правильно. Информация полезна тем, кто хочет сэкономить и выполнить монтаж самостоятельно, и тем, кто уже имеет опыт использования такой теплосети, но дистанционный контроль вышел из строя или выполнен некачественно.

Незнание основных принципов работы, неверный монтаж элементов и неумение обращаться с приборами зачастую приводят к тому, что все хорошее считается бесполезным или никому не нужным. Так случилось и с системой оперативного дистанционного контроля тепловых сетей: идея была отличная, а вот реализация как всегда подкачала. Безразличие заказчика с одной стороны и «ответственная» работа строителей с другой привели к тому, что в нашей стране СОДК работает правильно в лучшем случае в 50% построенных трубопроводов, а пользуются ей и вовсе в 20% организаций. Взяв для примера Европу, даже не далекую, допустим Польшу, можно увидеть, что неверная работа системы дистанционного контроля приравнивается к аварии на трубопроводе с безотлагательными ремонтными работами. В нашей же стране гораздо чаще можно увидеть раскопанную посреди зимы улицу в поисках места порыва теплопровода, чем летние профилактические работы бригады электриков. Для того чтобы внести ясность, рассмотрим СОДК в теплосетях с самого начала.

Назначение

Трубопроводы тепловых сетей из поколения в поколение остаются стальными, и основной причиной их разрушения является коррозия. Происходит она из-за контакта с влагой, причем в большей степени подвержена ржавчине наружная стенка металлической трубы. Основной функцией СОДК является контроль сухости изоляции трубопровода. Причем указывается без различия причины как попадание влаги извне из-за дефекта пластиковой трубы-оболочки, так и попадание на изоляцию теплоносителя в результате дефекта стального теплопровода.

При помощи специального инструмента и СОДК можно определить:

намокание изоляции;
расстояние до промокшей изоляции;
непосредственный контакт провода СОДК и металлической трубы;
обрыв проводов СОДК;
нарушение изоляционного слоя соединительного кабеля.

Принцип работы

В основу работы системы положено свойство воды увеличивать проводимость электрического тока. Используемый в качестве изоляции в ПИ-трубах пенополиуретан в сухом состоянии имеет огромное сопротивление, которое электрики характеризуют как бесконечно большое. При попадании влаги в пену проводимость мгновенно улучшается, и приборы, подключенные к системе, фиксируют снижение сопротивления изоляции.

Области применения

Применять трубопроводы, оснащенные системой оперативного дистанционного контроля, имеет смысл при любой подземной прокладке. Довольно часто, даже зная, что трубопровод имеет дефект и идут значительные потери теплоносителя, определить место порыва визуально практически невозможно. Именно из-за этого в зимний период приходится либо раскапывать всю улицу в поисках течи, либо ждать пока вода сама промоет себе путь наружу. Второй вариант довольно часто заканчивается в сводках новостей заметками о том, что в городе N из-за аварии на тепловых сетях и обвала поверхности земли провалились автомобили, люди или еще что-либо, что имело несчастье находиться рядом.

Не добавляет информативности и нахождение трубопровода в канале. Из-за пара определить точку утечки возможно далеко не всегда и земляные работы все равно будут значительными и долгими. Исключение, пожалуй, составляют лишь большие проходные туннели с коммуникациями, но строят их редко и стоят очень дорого.

Вариант воздушной прокладки трубопроводов, вот то место, где система ОДК не имеет никакого практического смысла. Все течи видно невооруженным глазом и растраты на дополнительный контроль ни к чему.

Строение и структура

ПИ-трубы, используемые в тепловых сетях, состоят из стальной трубы, трубы-оболочки из полиэтилена и вспененного полиуретана в качестве изоляции. В этой пене располагаются 3 медных проводника сечением 1,5 мм 2 с удельным сопротивлением от 0,012 до 0,015 Ом/м. Собирают в цепь провода, расположенные в верхней части, в положении «без 10 мин 2 ч», третий остается незадействованным. Сигнальным или основным считается проводник, расположенный справа по ходу движения теплоносителя. Он заходит во все ответвления и именно по нему определяется состояние труб. Левый проводник — транзитный, его основная функция — создание петли.

Для удлинения кабельных выводов и соединения трубопроводов с точками коммутации используют соединительные кабели. Обычно 3-х или 5-ти жильные с тем же сечением в 1,5 мм.

Сами коммутационные терминалы располагаются в ящиках ковера, устанавливаемых на улице либо в помещениях насосных и тепловых пунктов.

Измерения проводят при помощи специализированных приборов. Обычно это переносной импульсный рефлектометр отечественного производства. Для стационарной установки есть также определенные устройства, однако они являются малоинформативными и в большинстве случаев не используются.

Монтаж

Сборка всех элементов системы происходит после сварки трубопровода. И если большинство работ по строительству теплотрассы выполняется исключительно специалистами и с использованием техники, то при небольших познаниях в области электрики и наличии паяльника, газовой горелки и мегомметра работы по монтажу дистанционного контроля можно сделать и самому. Для верного выполнения следует придерживаться следующей последовательности:

проверить целостность проводников в изоляции трубы при помощи прозванивания;
удалить пену на глубину 2-3 см вне зависимости от степени ее намокания;

аккуратно раскрутить и выпрямить свернутые для транспортировки проводники;
установить пластиковые подставки на трубу, закрепить их скотчем;
зачистить проводники наждачной бумагой и обезжирить;
натянуть проводники в разумных пределах (чрезмерное натяжение может послужить причиной разрыва провода из-за температурного расширения трубы, недостаточное к провисанию проводника и контакту с трубой);
соединение и припайка проводников друг к другу (не перепутать сигнальный и транзитный провода между собой);

вжать провода в специальные прорези в пластиковых подставках;
оценить прочность соединения руками;
обезжирить растворителем и высушить при помощи газовой горелки концы труб-оболочек для последующего монтажа муфты;
прогрев подготовленных концов до температуры в 60 градусов и установка клея;
надвинуть муфту на соединение, предварительно удалив белую защитную пленку, произвести усадку при помощи пламени горелки;
просверлить 2 отверстия в муфте для оценки герметичности и последующего запенивания;
произвести оценку герметичности: в одно отверстие устанавливается манометр, через другое подается воздух, по удержанию давления происходит оценка качества соединения;

отрезать термоусаживаемую ленту;
подогреть место на стыке муфта/труба-оболочка и прикрепить один конец ленты;
симметрично уложить ленту поверх стыка и закрепить внахлест;
подогреть замковую пластину и закрыть ей стык ленты;
усадить ленту пламенем горелки;
провести повторную опрессовку воздухом как описано выше;
смешать пенообразующие компоненты А и Б и залить через отверстие в полость под установленной муфтой;
при продвижении пены к отверстию установить дренажную пробку для удаления воздуха;
после окончания пенообразования зачистить поверхность муфты от пены и установить вварную пробку;
после сбора системы в трубной части нарастить проводники в местах вывода;
установить ящики ковера;
проложить наращенные проводники в оцинкованных трубах от места вывода на трубе до установленного ящика ковера;
установить и подключить коммутационные терминалы в соответствии с проектом;

подключить стационарные детекторы;
выполнить полную проверку при помощи рефлектометра.

В описании рассмотрен вариант с использованием термоусаживаемых муфт, есть и другая разновидность изоляции стыков — электросварные муфты. В этом случае процесс будет немного сложнее из-за использования электрических нагревательных элементов, но суть останется той же.

При выполнении работ по монтажу системы ОДК есть и наиболее распространенные ошибки. Они редко зависят от того, кто выполнял работу — сам заказчик или строитель. Самая главная из них — это неплотная установка муфт. При отсутствии герметичности уже после первого дождя система может показать намокание. Второй ошибкой является невыбранная пена на стыках: даже выглядевшая визуально абсолютно сухой, она часто несет в себе избыток влаги и влияет на корректную работу системы. После обнаружения того или иного дефекта следует понаблюдать за динамикой и принять решение о том, когда производить ремонт: немедленно или в летний межотопительный период.

Способы ремонта

Ремонт системы ОДК иногда требуется уже на стадии строительства. Рассмотрим несколько частых случаев.

Сигнальный провод сломан на выходе из изоляции.

Следует удалить пену до образования необходимого количества проводника и нарастить длину при помощи припаивания дополнительного провода (можно использовать остатки с других стыков). При проведении спайки следует быть внимательным и не допускать воспламенения изоляции трубопровода.

Провод системы ОДК контактирует с трубой.

Если добраться до места контакта без нарушения целостности оболочки невозможно, следует использовать для соединения в цепь 3-й незадействованный провод вместо дефектного проводника. Если все проводники в результате заводского брака являются непригодными, следует поставить в известность поставщика. В зависимости от его возможностей и вашего желания будет проведена замена трубы либо ремонт с уменьшением стоимости прямо на месте. Если по какой либо причине связь с поставщиком невозможна, самостоятельный ремонт проводят следующим образом:

определение места контакта;
разрез трубы-оболочки;
выборка пены;
устранение контакта, при необходимости спайка проводника;
восстановление слоя изоляции;
восстановление целостности трубы-оболочки при помощи ремонтной муфты или экструдера.

Во время эксплуатации тепловых сетей ремонт связан не столько с восстановлением функционала, сколько с сушкой пены. Причины могут быть самые разные: строительные ошибки при герметизации муфт, разрыв теплопровода, неаккуратные земляные работы вблизи труб и многое другое. При попадании влаги оптимальным вариантом является ее удаление до нормальных показателей сопротивления. Достигается это различными способами: от просушки при раскрытой оболочке до замены изоляционного слоя. Контролируется степень сухости импульсным рефлектометром. После достижения необходимых показателей восстановление целостности оболочки проводится так же, как описано выше.

Заключение

Напоследок хотелось бы выразить надежду, что после прочтения статьи задумаются о необходимости применения системы контроля не только частники, строящие сети к своему производственному зданию или офису, но и службы, вплотную занимающиеся эксплуатацией трубопроводов. Возможно, тогда станет намного меньше несчастных случаев и финансовых потерь при централизованном теплоснабжении городов.

Ольга Устимкина, рмнт.ру

ИВЦ «Технологика» предлагает современный оперативный дистанционный контроль за протечкой в трудопроводах - ОДК.

Если после прокладки трубопровода или в процессе эксплуатации тепловой сети в каком-нибудь стыке (месте сварки) появится течь воды, то ее наличие обнаруживается посредством определения пониженного сопротивления между сигнальными проводами, проложенными в пенополиуретане (ППУ-изоляции).

Обрыв медных сигнальных проводников;
Намокание теплоизоляционного слоя пенополиуретана (по причине нарушения герметичности либо металлической трубы либо наружной полиэтиленовой оболочки).
Обнаруживать дефект без нарушения режима работы теплосети.
Запоминать и хранить результаты измерений.

Диагностика трубопроводов тепловых сетей

Большая часть тепловых сетей в России имеют значительную изношенность. Это обусловлено активной коррозией наружной поверхности стального трубопровода. По данным, приведенным в статье "Пути снижения аварийности на тепловых и инженерных сетях предприятий", скорость коррозии на некоторых участках теплопровода достигает величины выше 1 мм/год. Это приводит к выходу из строя отдельных участков теплопровода уже через 5...7 лет после начала его эксплуатации.

В настоящее время для прокладки трубопроводов тепловых сетей все более широкое распространение получают трубы, предварительно теплогидроизолированные пенополиуретаном (ППУ-изоляция).

Такие трубы выпускаются с определенными строительными длинами и имеют внутри изоляционного слоя, покрывающего трубу, сигнальные линии.

При прокладке трубы сваривают, а соответствующие сигнальные провода от соседних труб соединяют между собой (рис. 1). Места сварки труб изолируют.

Рис.1 Пример образования линии сигнализации из проводников монтируемого трубопровода.

Если после прокладки трубопровода или в процессе эксплуатации тепловой сети в каком-нибудь стыке (месте сварки) появится течь воды, то ее наличие обнаруживается посредством определения пониженного сопротивления между сигнальными проводами, так как изоляция между сигнальными проводами намокает. Для этого используется стационарный детектор повреждений «Пиккон» (рис. 2).

Конкретное место намокания определяют при помощи прибора "Портативный цифровой рефлектометр РЕЙС-105М" или "Цифровой рефлектометр РЕЙС-205".

Система ОДК позволяет обнаружить следующие виды дефектов:

обрыв медных сигнальных проводников;
намокание теплоизоляционного слоя пенополиуретана (по причине нарушения герметичности либо металлической трубы либо наружной полиэтиленовой оболочки);
Обнаруживать дефект без нарушения режима работы теплосети;
Запоминать и хранить результаты измерений;
Обмениваться информацией с персональным компьютером.

По результатам измерений на трубопроводах составляется отчет, в котором указывается схема стыков трубопровода и данные импульсной рефлектометрии, по которым можно точно определить конкретное место намокания изоляции. Применение системы ОДК позволяет создать компьютерную базу данных с целью определения динамики развития дефектов изоляции и сигнальных систем контроля.

Монтаж проводников на заводе

Перед изготовлением ПИ трубы на заводе между полиэтиленовой защитной оболочкой и металлической трубой закрепляются две медные сигнальные проволоки, сконфигурированные определенным образом. Проводники должны иметь необходимое предварительное натяжение.

Монтаж проводников при строительстве.

1 - лента крепёжная;

2- втулка обжимная;

3- держатель проводов;

4- пенополиуритановая изоляция;

5- металлическая труба;

6 - сигнальные проводники;

7 - полиэтиленовая изоляция.

Особенности детектора

Стационарный детектор позволяет обеспечить постоянный контроль состояния трубопроводов. Детектор устанавливается стационарно и только на один объект. Детектор работает от источника переменного тока напряжением 220 Вольт. Детекторы могут контролировать на одном объекте одновременно от одного до четырех трубопроводов с независимыми системами контроля.

Рис.2 Стационарный детектор повреждений «Пиккон»

Детектор устанавливается в контрольной точке, которая должна предусматриваться и указываться в проекте системы ОДК.

В контрольной точке подсоединение детектора к сигнальным проводникам осуществляется при помощи специальных коммутационных терминалов марки ”КТ14” или ”КТ15” — соответственно для четырехканального и двухканального детектора.

Пример подсчёта стоимости системы ОДК для трубопровода.

Исходные данные

1. Схема трубопровода приведена в Приложении №1 .

3. Схема системы ОДК приведена в Приложении №2 .

2. Система теплоснабжения 2х трубная (n = 2).

Решение

1. Выбор приборов контроля

1.1 Определение типа приборов контроля.

Из приведенной схемы трубопровода видим, что проектируемый трубопровод заходит в ЦТП. В ЦТП есть возможность подвода электропитания 220В, следовательно, для контроля необходимо использовать стационарный двухканальный детектор повреждений "ПИККОН" ДПС2А.

1.2. Определение количества приборов.

Для стационарного детектора, согласно паспортным данным, максимальная длина контролируемого трубопровода равна одним каналом: L max . = 2500 метров.

Длина проектируемого участка равна: L пр. = 600+300+500+400+300 = 2100 м метров.

Так как L max . > L пр., то для данной трассы достаточно одного стационарного детектора.

2. Определение мест расположения контрольных точек

2.1. В т.к.1, там планируется подключать стационарный детектор повреждений.

2.2. Через 300 метров от т.к. 1

2.3. В месте бокового ответвления

2.4. В т.к. 2

2.5. Через 200 метров от т.к. 2

2.6. В т.к. 3

2.7. В т.к. 4

2.9. Через 250 метров от т.к.

3. Оснащение контрольных точек элементами системы контроля.

Характерная точка	Элемент системы ОДК	Кол-во	Ед. Изм.
1	Детектор повреждений станционарный ”ПИККОН” ДПС-2АМ	1	шт.
	Терминал коммутационный ”КТ15”	1	шт.
	Импульсный рефлектометр «Рейс-105М»	1	шт.
	Провод медный ММ 1,5	4200	М
2	Наземный ковер	1	шт.
		1	шт.
		2	шт.
3	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал промежуточный ”КТ12/Ш”	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
4	Наземный ковер	1	шт.
		1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
5	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал промежуточный ”КТ12/Ш”	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
6	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал соединительный ”КТ15/Ш”	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
7	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал промежуточный ”КТ12/Ш”	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
8	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал промежуточный ”КТ12/Ш”	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.
9	Наземный ковер	1	шт.
	Терминал концевой «КТ-11»	1	шт.
	Комплект удлинения кабеля ”КУК5”	2	шт.

Точная стоимость работ определяется по техническому заданию, предоставленного заказчиком, в течение двух рабочих дней.

А.А. Александров, технический директор, ООО «Российские мониторинговые системы»,
В.Л. Переверзев, генеральный директор, ЗАО «Санкт-Петербургский Институт Теплоэнергетики», г. Санкт-Петербург

В настоящее время в России при создании новых тепловых сетей бесканальной прокладки (т.е. укладываемых непосредственно в грунт) нормативными документами предписано использовать стальные трубы с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ) в полиэтиленовой оболочке, оснащенных проводниками системы оперативного дистанционного контроля (СОДК) увлажнения изоляции. Их применение направлено на повышение экономичности и надежности тепловых сетей и основывается на технологиях зарубежных фирм. Технология включает в себя диагностирование, состоящее в определении изменения электрического сопротивления при появлении влаги в ППУ-изоляции между трубой и сигнальным проводником, проложенным вдоль всего трубопровода, и локализацию места увлажнения методом локации.

Такое диагностирование теплопроводов позволяет обнаруживать возникающие в процессе строительства и эксплуатации дефекты, производить локализацию мест их возникновения.

Обнаружение и локализация дефектов может производиться при помощи специальных приборов тремя способами.

1. Переносным детектором для определения наличия и типа дефекта (периодичность - 1 раз в 2 недели). Переносным локатором для локализации места возникновения дефекта (периодичность - по результатам измерений детектором).

2. Стационарным детектором для определения наличия и типа дефекта (периодичность -постоянно 24 часа в сутки). Переносным локатором для локализации места возникновения дефекта (периодичность - по результатам срабатывания детектора с учетом регламентного времени прибытия оператора с локатором).

3. Стационарным локатором для определения наличия и типа дефекта с одновременной локализацией и фиксацией места его возникновения (периодичность - зондирующие импульсы один раз в 4 минуты (постоянно 24 часа в сутки)).

В настоящее время в России, согласно СП 41-105-2002, применяются только два первых

способа определения дефектов тепловых сетей в ППУ-изоляции, оснащенных проводниками ОДК. Эффективность этих способов вызывает много вопросов у специалистов, обслуживающих теплосети, а локализация мест возникновения дефектов при помощи переносных локаторов превращается в трудоемкую операцию, не всегда приводящую к корректным результатам. Чтобы определить причину низкой эффективности существующих в России систем ОДК, был проделан сравнительный анализ принципов построения импортных и отечественных СОДК, из которого можно выделить основные отличия принципиального характера:

Отсутствие в требованиях нормативных документов соблюдения параметра - комплексного сопротивления (импеданса) трубы ППУ с ОДК как электрического элемента;

Несоблюдение расстояния от металлической поверхности элемента до проводников ОДК в трубах и фасонных изделиях (более того в нормах установлен переменный параметр расстояния - от 10 до 25 мм );

Отсутствие устройств согласования линии опроса проводников ОДК с локаторами (рефлектометрами);

Применение кабелей типа NYM с высоким коэффициентом затухания зондирующего импульса для соединения проводников ОДК трубопроводов и терминалов.

Для определения эффективных способов поиска дефектов изоляции предизолированных трубопроводов ППУ специалистами ООО «РМС», ЗАО «СПб ИТЭ» и ГУП «ТЭК СПб» были проведены испытания различных опросных линий системы ОДК (с использованием кабеля типа NYM, коаксиального кабеля и различных рефлектометров) на натурной модели трубопровода с воспроизведением типовых дефектов изоляции.

На территории филиала «ЭАП» ГУП «ТЭК СПб» смонтирован участок ППУ трубопровода тепловой сети условного диаметра Ду57 с применением фасонных изделий, сильфонного компенсатора и концевого элемента (рис. 1, фото 1).

Для моделирования дефектных участков тепловой сети на модели были оставлены незаделанные стыки с желобами из жести (фото 2). Остальные стыки выполнены методом заливки вспенивающихся компонентов с использованием термоусаживаемых муфт.

При монтаже системы ОДК согласно СП 41-105-2002 (кабель типа NYM) использовали 10-метровый кабель отточки подключения рефлектометра до трубопровода и 5-метровый кабель на промежуточном концевом элементе.

Монтаж системы ОДК согласно технологии фирмы EMS (АВВ) (с использованием соединительного коаксиального кабеля и согласующих трансформаторов линии «соединительный провод - сигнальный проводник») был выполнен 10-метровым коаксиальным кабелем отточки подключения рефлектометра до трубопровода (фото 3).

Для снижения потерь в линии опроса соединение рефлектометра с кабелем осуществлялось при помощи коаксиальных фитингов.

Измерения проводились рефлектометрами РЕЙС-105 и mTDR-007 (снятие рефлектограмм) при моделировании наиболее вероятных видов дефектов на тепловой сети: обрыв, короткое замыкание проводника на трубу, однократное и двойное увлажнение изоляции (в разных местах).

В рамках данного эксперимента были исследованы возможности комбинированного применения различных кабелей при монтаже линии опроса сигнальных проводников СОДК (наличие проходного терминала) в следующей последовательности: коаксиальный кабель - проводник ОДК - кабель NYM - проводник ОДК с разрывом проводников в конце линии опроса.

В результате проведенных испытаний и измерений можно сделать следующие выводы.

1. Затухание зондирующего импульса в кабеле типа NYM (рис. 2б) в несколько раз выше, чем в коаксиальном кабеле (рис. 2а). Это снижает длину обследуемого участка, ограничивая эффективное применение локатора на участках от камеры до камеры (150-200 м).

2. В связи с большими потерями мощности зондирующего импульса, при его прохождении по кабелю NYM необходимо повышать его энергию за счет увеличения длительности импульса, что приводит к снижению точности определения расстояния до места дефекта трубопровода.

3. Отсутствие согласующих элементов на переходах «кабель - труба», «труба - кабель» приводит к изменению формы отраженных импульсов, сглаживает их фронты и снижает точность определения места дефекта изоляции (рис. 3).

Российские трубы в ППУ-изоляции имеют отличные от импортных волновые свойства и параметры. Комплексное электрическое сопротивление (импеданс) труб и фасонных изделий на практике варьируется от 267 до 361 Ом (трубы ABB имеют импеданс 211 Ом), поэтому применение зарубежных согласующих устройств на наших трубах невозможно (ООО «РМС» разработаны согласующие устройства для труб ППУ, выпущенных по российским стандартам, имеется положительный опыт их практического применения на реальных объектах).

На данном пункте выводов следует остановиться особо, ввиду его важности для эксплуатации СОДК.

Разброс импеданса для различных трубоэле-ментов приводит к варьированию так называемого коэффициента укорочения для этих трубоэле-ментов. Как известно, измерения проводят при одном общем для всего трубопровода коэффициенте укорочения. Таким образом, имея вдоль трубопровода участки с различными коэффициентами укорочения, мы получим несоответствие измеренных электрических параметров – реальным физическим параметрам трубопроводов, причем несоответствие будет тем больше, чем длиннее трубопровод и чем больше на нем фасонных изделий (из практики несоответствие достигает до 5 м на 100-метровом участке трубопровода).

Для качественного оформления исполнительной документации по СОДК необходимо проводить контроль не только сопротивления изоляции и омического сопротивления петли проводников, но и измерение коэффициента укорочения каждого монтируемого трубоэлемента при помощи рефлектометра, фиксируя результаты измерений на исполнительной схеме трубопровода. В противном случае ошибки при поиске обрывов проводников и увлажнения изоляции, приведут к увеличению стоимости производства ремонтных работ за счет значительного увеличения объема земляных и восстановительных работ.

Отсутствие нормирования импеданса позволяет недобросовестным производителям при производстве труб в ППУ-изоляции применять в качестве проводников ОДК медный лакированный обмоточный провод. Это позволяет получать при монтаже превосходные электрические характеристики и «вечно исправный» трубопровод не зависимо от любого увлажнения изоляции. Система ОДК, в таком случае, является бесполезным, бутафорским приложением.

Так как импеданс зависит от диэлектрической проницаемости среды и расстояния от трубы до проводника, то применение нестандартных методов производства труб приводит, как правило, к увеличению импеданса и как следствие коэффициента укорочения трубоэлемента. Нормирование импеданса позволило бы осложнить доступ некачественных труб на рынок.

5. Применение кабелей NYM в качестве линии связи между локатором и трубопроводом ППУ с СОДК, а также в качестве соединителей между различными участками трубопроводов, полностью исключает применение стационарных специализированных локаторов повреждений (рис. 4) и не позволяет рассматривать тепловую сеть в качестве объекта автоматизации и диспетчеризации, оставляя значительные расходы на обходчиков и обслуживающий персонал (табл. 1).

6. Применение на одном контролируемом участке трубопровода различных типов соединительных кабелей неэффективно.

Наиболее эффективными являются системы ОДК, основанные на применении коаксиальных кабелей с согласующими устройствами. Такие системы ОДК полностью совместимы с приборами контроля проводников труб ППУ (использование которых предписывает СП 41-105-2002) и позволяют значительно повысить эффективность их применения.

Использование коаксиальных кабелей связи между трубопроводами откроет возможность применения специализированных стационарных локаторов повреждений для тепловых сетей. Что, в свою очередь, позволит:

Объединить в последствии локальные системы ОДК в единую сеть с необходимой иерархией;

Отображать состояние локальных СОДК на центральном диспетчерском пункте с указанием конкретного места дефекта сети (примером реализации подобной системы может служить опыт ГУП «ТЭК СПб»);

Оперативно принимать меры по ликвидации дефектов на начальной стадии их возникновения;

Снизить расходы на эксплуатацию систем ОДК (табл.1);

Экономить значительные средства на аварийном ремонте тепловых сетей (табл. 2);

Повысить надежность сетей за счет уменьшения аварийных отключений;

Получать объективную информацию о дефектах и состоянии тепло- и гидроизоляции на тепловой сети за счет устранения влияния субъективного человеческого фактора в подобного рода вопросах.

В заключение следует отметить, что система ОДК трубопроводов только на первый взгляд кажется простой и даже примитивной в монтаже. Большинство строительных организаций доверяют монтаж СОДК обычным электрикам, которые монтируют СОДК как обычные осветительные сети или подземные кабельные прокладки. В результате вместо эффективного средства контроля организации, эксплуатирующие тепловые сети, получают бесполезное приложение к тепловой сети.

Также необходимо отметить, что грамотно смонтированные системы ОДК позволяют реализовать все преимущества трубопроводов с ППУ-изоляцией, в частности максимально автоматизировать поиск мест увлажнения и повреждения изоляции трубопроводов, повысить точность определения этих мест. Трубопроводы с другими типами изоляции (АПб, ППМ и т.п.) в принципе не обладают подобными преимуществами.

Монтаж СОДК должны вести профессиональные организации, понимающие все тонкости и нюансы в обнаружении дефектов при помощи рефлектометров, имеющие необходимое оборудование, практический опыт строительства и наладки систем. Только профессионалы способны создавать эффективно работающие системы -СОДК не является исключением из этого правила.

Литература

1. СП 41-105-2002. Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке.

2. СНиП 41-02-2003. Тепловые сети.

3. Слепченок В.С. Опыт эксплуатации коммунального теплоэнергетического предприятия. Уч. пособие - СПб., ПЭИпк, 2003 г., 185 с.