Предельный износ сетей, явная нехватка средств на их своевременный ремонт и замену тркбопроводов, передача части тепловых сетей и водопроводов ведомственных предприятий на баланс городов - все это обострило проблему оперативной диагностики состояния трубопроводов. Ее позволяют решить диагностическое оборудование и специальные приборы.

В настоящее время существует ряд методов для поиска утечек воды из трубопроводов, но нет пока единственного и эффективного в любых условиях.

Наиболее широкое распространение получил акустический метод. Приборы, используемые при работе этим методом можно разделить на три группы. К первой относится контроль с использованием приборов без фильтрации (типа "Альтернатива-07"). Спектр акустического сигнала вытекающей воды при разных давлениях и размерах дефектов находится в диапазоне 100---3000 Гц. Работая с данными приборами, оператор задействует для анализа и выделения полезного сигнала из шума только свой мозг и интуицию. Такой прибор хорошо работает в сельской местности вдали от дорог. Работа приборов такого класса определяется только чувствительностью датчика, которая может изменяться от 80 мВ/g (течеискатель "Поиск") до 500 мВ/g (течеискатель "Альтернатива-07").

Вторая группа приборов наиболее массовая. Это приборы с электронной (цифровой или аналоговой) фильтрацией входного сигнала. Основное назначение фильтров - выделение полезного сигнала при его сильном зашумлении в городских условиях. Чем выше порядок фильтра, тем более качественно происходит подавление помех. Основные технические характеристики таких приборов - уровень фильтрации, который изменяется в пределах второго ("Поиск") до восьмого порядка ("Успех АТГ-5"), а также количества диапазонов фильтрации и наличие датчиков для различных грунтов - асфальт, трава, чистая земля, снег.

В третью группу входят течеискатели с функцией псевдокоррелятора. Это приборы, позволяющие определить расстояния до утечки по разности интенсивности шума на разном расстоянии от места утечки. Чаще всего для работы по третьему методу используется течеискатель с индикацией уровня шума и специальным типом датчика (Успех АТ-1).

Одним из широко известных способов обнаружения утечек из трубопроводов является корреляционный метод. Корреляционные течеискатели - это достаточно дорогие приборы, для работы с ними необходимо создавать специально обученную группу. Этот метод используются на сложных зашумленных участках. Основное преимущество перед акустическими приборами - датчики подключаются к трубопроводу только в двух точках. В результате обработки сигналов определяется расстояние до утечки от одного из датчиков. Этот метод более эффективен в поиске утечек при канальной прокладке трубопровода. Вероятность обнаружения утечек составляет от 50% до 90%. Основная проблема корреляционного метода в том, что он более чем акустический чувствителен к внутренним неоднородностям в трубах - посторонним предметам, изгибам, отводам, деформации, изменению диаметра.

При использовании как акустического, так и корреляционного метода поиска утечек необходимо знать план трассы и место нахождения опор, отводов, изгибов труб, сужающихся участков, задвижек.

Еще одним из способов поиска утечек является контроль распределения температуры по поверхности. Для контроля используются контактные термометры типа Градус, ТК-3, ТК-5 с погружными зондами, пирометры типа С-110 (Факел) и тепловизоры различных модификаций. Основной характеристикой утечки, при контроле этим методом, служит изменение температуры на поверхности над теплотрассой. Перепады температур колеблются от долей градуса до десятков градусов.

При работе с контактными термометрами необходимо обратить внимание не на точность измерения, а на чувствительность. Так термометр Градус имеет чувствительность 1 Со, а ТК-5 - 0,1оС. Одной из важнейших характеристик термометров с погружными зондами является быстродействие зонда. Большинство современных зондов отечественного и импортного производства, использующие резистивные датчики, имеют быстродействие 20-50 сек.

При большом количестве измерений, а необходимо пройти всю трассу, это усложняет работу.Желательно использовать быстродействующие погружные зонды (типа ТК-3., ТК-5, ТК-7) с быстродействием 3-7 сек.

По быстродействию и удобству работы бесконтактные приборы контроля температур - пирометры, значительно отличаются в лучшую сторону. Так, быстродействие пирометров С-110 "Факел", С-210 "Салют", С-300 "Фаворит" составляет от долей секунды до 1-2 секунд. Пирометр позволяет практически непрерывно проводить измерения температуры, что повышает оперативность и достоверность контроля. При этом можно быстро получить, как продольное распределение температур, так и поперечное, определить границы тепловых полей. За счет своей дешевизны, простоты и высокой достоверности этот метод является наиболее предпочтительным среди тепловых методов контроля.

Тепловизионный метод, в связи с высокой ценой оборудования и необходимостью специального обучения персонала, используется в основном для периодического контроля состояния теплотрасс при профилактическом обследовании.

К менее распространенным методам контроля относится газоаналитический. Пустой трубопровод заполняется специальным газом. Место утечки определяется газоанализаторами по выходу газа на поверхность.

Манометрический метод используется для контроля герметичности трубопроводов и задвижек. В трубопроводе создается давление воды или газа и по уменьшению давления судят об исправности задвижек или об утечке. 

Существуют методы контроля электромагнитного поля над поверхностью трубопроводов. Эти методы позволяют обнаружить переувлажнение грунта под землей, но они достаточно дорогие и пока еще слабо отработаны. 

Каждый из методов эффективен в одних условиях и менее эффективен в других. Так, при бесканальной прокладке трубопроводов, наиболее эффективно использовать акустический метод контроля. Хорошо работают корреляционный и тепловой методы. Последний может использоваться только при утечке горячего теплоносителя, т.е. при контроле теплосетей и трубопроводов горячего водоснабжения.

Гораздо сложнее контролировать утечку при канальной прокладке трубопроводов. В этом случае эффективность акустического и корреляционного методов сохраняется, а тепловой метод менее приемлем, т.к. растекание горячей воды по каналу "размывает" тепловую картинку на поверхности. Для выявления течи приходится анализировать весь участок. Необходимо вносить поправку на уклоны, возможное заполнение горячей водой полостей в грунте, учитывать разницу теплопроводности материалов и качество теплоизоляции.

Наиболее эффективно использовать комбинированные методы контроля. Это, в значительной степени, повышает достоверность обнаружения течи. Чаще всего совместно используют акустический и тепловой методы контроля. Например, в комплект мастера-теплотехника "Кардинал" фирмы "ТЕХНО-АС" входят акустический течетрассоискатель "Успех-АТГ-5", инфракрасный пирометр С-110 "Факел" и термометр ТК-5.

При работе с комплектом, вначале промеряются тепловые поля пирометром, как наиболее быстродействующим и простым прибором. В случае выявления явных аномалий, производится контроль этих участков с использованием течеискателя. Этот метод в настоящее время широко используется предприятиями С.-Петербурга и Ленинградской области.

Комплекс работ по обнаружению утечек начинается с получения плана прохождения трубопровода с указанием отводов, сужений, вентилей, опор, поворотов, изгибов.

Предварительно необходимо определить место нахождения колодцев. В некоторых случаях бывает затруднительно это сделать. Например, при закрытии люков колодцев асфальтом, грунтом или листьями. В зимний период люки часто находятся под снегом и льдом. В этом случае можно воспользоваться либо пирометром, если это теплотрасса, либо металлоискателем, например марки "Люк", позволяющим обнаружить металлический люк в грунте на глубине до 100 см.
После этого необходимо оттрассировать трубопровод, т.к. иногда схемы прохождения не соответствуют реальной прокладке трубопроводов. Теплотрассы чаще всего видны и невооруженным глазом по зеленой траве или растаявшему снегу, но трубопроводы под дорогами, асфальтом, бетоном точно обнаружить сложно.

Для этих целей чаще всего используются электромагнитные трассоискатели и оптические пирометры. 

Основной принцип поиска трубопровода заключается в наведении вокруг трубопровода электромагнитного поля за счет передачи электрического сигнала от генератора к трубе контактным или индукционным способом. В случае использования индукционного способа резко падает энергетика, излучаемого трубой сигнала, что значительно сокращает длину трассировки. Современные генераторы используются в основном на частотах близких к 1 кГц, 9 кГц и 10 кГц. Частоты импортных генераторов лежат вблизи 1 кГц и в диапазоне от 9 до 10 кГц. В России на использование генераторов свыше 9 кГц требуется специальное разрешение. Кроме величины частоты генератора, важна ее стабильность, т.к. узкополосное излучение позволяет использовать узкополосные приемники, что, при той же выходной мощности генератора, иногда в несколько раз увеличивает длину трассировки участка.

Приемники трассопоискового комплекта могут значительно отличаться по своим характеристикам.

Простейшие широкополосные типа "Фантом" не имеют фильтрации. Слабо защищены от помех. Такие приемники предназначены в основном для работы в сельской местности. Более сложные приемники (Успех-АГ-5, АГ-7) имеют узкую полосу приема (+ 10:20 Гц), дополнительную фильтрацию (обычно 4 или 8 порядка). Они могут работать в пассивном режиме для поиска кабелей, находящихся под напряжением.

Для контактного подключения генератора к трубопроводу, необходимо один из контактов закрепить на трубе, а для этого требуется спуститься в колодец. По технике безопасности перед спуском обязательно нужно проконтролировать наличие метана в колодце. Для этой цели предназначен метанометр "Метан-9М". 

Для оценки величины коррозии стенки трубопровода необходимо использовать толщиномер, например марки "УТ-80".

Наиболее дорогостоящей ошибкой, при вскрытии грунта после обнаружения течи, является обрыв силового кабеля. Для того, чтобы избежать этой проблемы необходимо произвести предварительное обследование места предполагаемой утечки. Обследование проводят специальным кабелеискателем, либо трассоискателем с расширенными функциями. Такими возможностями обладают приборы: течеискатель с функцией пассивного поиска кабеля Успех-АТП-4, трассоискатель Успех АГ-5, течетрассоискатель Успех АТГ-5.

Наиболее удобным и дешевым решением необходимо признать создание комплексного прибора типа течетрассоискателя Успех АТГ-5, АТГ-7. Использование унифицированного электронного блока и набора специализированных датчиков позволяет использовать тот же прибор, как для поиска утечек воды, так и для трассировки трубопровода и кабелей. Стоимость одного прибора в несколько раз меньше, чем цена набора приборов. Этот комплексный прибор необходимо дополнить термометром типа ТК-5, пирометром С-110 "Факел", металлоискателем "ЛЮК", толщиномером - УТ-80, метанометром "Метан-9М". Все приборы поставляются и большая часть изготавливается фирмой "ТЕХНО-АС" г. Коломна. Весь комплект может разместиться на заднем сидении легкового автомобиля типа ВАЗ 21099 или в багажнике. Если комплект дополнить корреляционным течеискателем АТК-5, то специалисту можно браться почти за любую задачу по поиску течи.

ВЫВОДЫ:

  1. Обнаружение утечек из трубопроводов представляет сложную техническую задачу, решение которой требует специального оборудования.
  2. Основными методами контроля являются - акустический, корреляционный, тепловой.
  3. Наиболее эффективен акустический метод с использованием течетрассоискателей типа Успех АТГ-5 в сочетании с тепловым контролем пирометрами типа С-110 "Факел".
  4. Решение задачи поиска течи требует дополнительное применение комплекса приборов: люкоискателя типа "Люк", манометров, толщиномеров, термометров, расходомеров.
  5. Комплексный подход к решению задачи по выявлению утечек воды из трубопровода с использованием приборов разрабатываемых и поставляемых Фирмой "ТЕХНО-АС" позволяет значительно повысить достоверность обнаружения аварийного участка.

Сергеев С.С.