Методы инспекционного контроля труб и трубопроводных систем
Все действия ремонтных бригад на коммуникационных системах должны подвергаться инспекционному контролю. Также методы инспекции должны предварять начало любых СМР. Контроль необходим для наблюдения за состоянием трубопроводных систем, принятия срочных мер в случае возникновения повреждений, слежения за ходом СМР по реновации, а также инспекции проведенных работ и их качества. Бестраншейные восстановительные методики и прокладка нуждаются в инспекционном контроле как нельзя больше. Связано это с особенностями данного вида работ и повышенными требованиями к качеству закладываемой линии.
Современное развитие технологий позволяет вести инспекционный контроль дистанционно. Для этого применяются новейшие системы. К примеру, телевизионные роботы и телескопические камеры.
Телевизионные инспектирующие роботы запатентованы в Европе. В 80-е технология прокатилась по всему миру и доказала свою эффективность. На данный момент робототехника широко используется во всех странах мира. Она эффективна там, где участие человека небезопасно или невозможно. Роботы или телескопические камеры способны проникать даже в самые труднодоступные участки трубопроводов и в режиме реального времени показывать их состояние. К сожалению, в нашей стране применение телеинспекционных систем пока не так развито. Связано это с дороговизной такого оборудования. Позволить себе его могут исключительно крупные компании.
При всей дороговизне роботизированное оборудование в полной мере выполняет возложенные на него обязательства. С его помощью можно вовремя определять места коррозии на трубопроводах, их повреждения и принимать меры, не дожидаясь аварийных ситуаций. В целом для материальной стороны вопроса работа робототехники играет существенную роль. Таким образом можно предотвратить серьезные повреждения и аварии, которые будут требовать большего вложения средств. После инспекции можно определить уязвимые точки трубопроводной системы и принять меры по санации или реновации данных участков. Выполнить работы можно бестраншейно, что снизит итоговые затраты. Особенно рекомендуется применять робототехнику для контроля за сильно разветвленными системами, коммуникациями в труднодоступных местах, сложных грунтах, подвергающиеся повышенным нагрузкам. Точность показаний при использовании робототехники высокая.
Телеинспекционное оборудование применяется для контроля за выполненными СМР во время реновации или санации бестраншейными методами. В таком случае данный вариант инспекции является единственно возможным. Запускать линию в работу без полной уверенности в качестве проведенных работ нельзя. Потому здесь незаменимыми будут камеры или роботы. В частности практикуется телеинспекция при методиках санации защитными покрытиями – ЦПП, рукавом, точечными или спиральными полимерными материалами.
Роботы современного типа способны совмещать несколько функций. В частности они могут производить обследование и инспекцию трубопроводов, а также выполнять непосредственно ремонтные работы. Такие варианты агрегатов принято называть ремонтными роботами.
Имеется принятый вариант классификации телеинспекционных роботов:
— телекамеры переносные. Обеспечиваются монитором, могут выдавать угол обзора в 64 градуса, имеют настраиваемый фокус. Данный тип предназначается для оперативной оценки состояния трубопровода и диагностических мероприятий;
— телекамеры дистанционные, снабженные монитором и выдающие угол обзора в 75 град. Имеют настраиваемый фокус, управляются дистанционно. Данный вид предназначается для диагностических операций в отношении трубопроводов с протяженностью до 1 км. Модель имеет разъем для подключения к ПК;
— камеры телеуправляемые, снабженные саттелитами. Как результат, устройство имеет несколько камер, с расширенным углом обзора. Предназначаются для единовременного проведения операции по инспектированию трубопровода, имеющего ответвления или дополнительные секции;
— телекамеры специализированного типа. К ним относятся устройства для инспекции сложных трубопроводов, скважин – глубинные, беспроводные.
Роботы ремонтного типа используются для восстановления отдельных отрезков трубопроводных систем. Устройства применяются в коммуникациях с диам. до 0,8 м. Ремонтные роботы снабжаются специальными рабочими узлами – фрезерной головкой, заделочной, бандажной, а также камерой для осмотра состояния поверхности. Камера имеет автофокус и угол обзора в 74 град. В подобном оснащении робот способен не только инспектировать трубопровод, но и проводить мелкие восстановительные работы. За рубежом ремонтные роботы активно используются для прокладывания ВОЛС внутри водоотводящих коллекторов.
Телевизионные роботы для облегчения передвижения внутри канала снабжаются рамой с колесным или гусеничным ходом, а также бывают плавающие роботы и на салазках.
Роботы для трубопроводов абсолютно герметичны. Они способны работать не только в пустых трубопроводах, но и в частично заполненных водой и имеющих загрязнения. Транспортируемые агенты и засоры не оказывают влияния на состояние и работу роботов. Как результат, устройства устойчивы и долговечны. Их основные рабочие узлы полностью защищены. Подобный факт дает телероботам значительное преимущество перед прочими средствами диагностики.
Внутренняя часть моделей телероботов заполнена сухим азотом. Это способствует предотвращению конденсации влаги внутри корпуса и на видеокамере. Как результат, устройства позволяют работать без проблем в условиях перепада температур и частичного заполнения трубопровода водой. Для удобства работы телероботы снабжаются стеклоочистителями.
Перед восстановительными работами осуществляется инспекция трубопровода. Используются телекамеры с цветным изображением и высоким разрешением. Они позволяют настраивать фокусировку и обнаруживать даже мелкие трещины и повреждения. Вся информация передается на монитор оператору. Использование телекамеры позволяет обнаружить мелкие трещины, дефекты, засоры, течи, посторонние предметы внутри трубопровода. Роботы позволяют определить место повреждения с максимальной точностью и вовремя принять меры. Работы можно проводить в любое время вне зависимости от условий окр. среды.
Алгоритм съемки телероботами выглядит так:
— сначала подготавливается все необходимое оборудование;
— студия для управления передвижная;
— работой телероботов руководит оператор;
— камера или робот вводятся в коллектор через колодец;
— ход прибора передается на мониторе оператору;
— кадр на мониторе оформляется данными о заказчике, месте проведения работ, типе трубопровода. Также записываются время инспекции, ход камеры;
— когда обнаруживается дефект, этот факт отмечают в специальном журнале;
— оператор направляет камеру на место дефекта и тщательно его исследует;
— проводится оценка состояния трубопровода, сложности повреждения, намечается предварительный план СМР по устранению неполадки;
— комментарии оператора и осмотр места повреждения должен быть записан на видеопленку для дальнейшей передаче руководителю работ, бригадиру. После пленка хранится в видеоархиве организации-владельца;
— по результатам осмотра составляется отчет, где описывается характер повреждений, общее состояние поверхности трубопровода, требуемые восстановительные мероприятия;
— последняя часть отчета должна содержать руководство по профилактике повреждений на трубопроводе, список необходимых восстановительных мер, описание СМР.
Имеются определенные условия для использования телероботов при контроле состояния водопроводных, канализационных и водосточных сетей. Их описывают так:
— трубы с диам. до 150 мм. должны инспектироваться при участии неповортных и несамоходных телеустановок, протягиваемых тросами или проталкиваемых стержнем из фибергласа;
— трубы до 250 мм. инспектируются при участии самоходных колесных роботов, которые снабжены телекамерой с широкоугольным объективом, неповоротной;
— трубопроводы с диам. более 250 мм. инспектируются при помощи самоходных телероботов, которые оборудованы поворотными телекамерами. Они инсталлируются при помощи пантографического механизма, располагаемого по центральной оси.
Описана практика использования целых робототехнических комплексов. С их помощью возможно проводить инспекционные работы, восстановительные, заделочные, фрезерные. Роботы оснащены всеми необходимыми рабочими узлами и устройствами для устранения мелких повреждений, дефектов, трещин, свищей, последствий коррозии, ржавления. Способны роботы накладывать бандажи для временного ремонта системы и восстановления ее работоспособности. Методика наложения бандажей реализуется по следующему алгоритму:
— определяется участок с дефектом, составляется план работ, подготавливается место СМР, техника;
— аварийный отрезок коллектора перекрывают, откачивают воду. В наиболее удобном месте формируют лаз для входа робота. Обычно лаз оборудуют не более, чем в 100 метрах от расположения дефекта;
— перемещаясь внутри коллектора, робот сообщает оператору о состоянии труб, месте своего расположения. Все данные можно получить посредством встроенной телекамеры с регулируемой фокусировкой;
— когда поврежденный отрезок обнаружен, место дефекта зачищают до блеска. Для этого у робота имеются металлическая щетка и фрезерная головка;
— стоит отметить плюсы современных телероботов. В частности один из них – это герметичность. Агрегаты способны без вреда для себя работать в трубопроводах частично заполненных водой;
— по окончании зачистки фрезерная головка заменяется пакером. На последнем устанавливается бандаж. Бандаж состоит из листа нержавеющей стали, сложенного кольцом, и снабженного дополнительно замковым механизмом;
— еще снаружи лист бандажа укрывается прочной тканью, пропитанной смолами. Они позволяют фиксировать бандаж за стенку трубопровода. Пропитки должны соответствовать по санитарным требованиям;
— пакер с бандажом подводится к месту повреждения и фиксируется воздухом, подаваемым из трубки от компрессора;
— бандаж расширяется и занимает собой ремонтное пространство, попутно приклеиваясь к стенкам посредством фиксирующего раствора, воздух откачивается.
Сроки СМР по бандажированию занимают порядка 12-30 мин. Точное время будет зависеть от расстояния от места вхождения робота до повреждения, а также сложности дефекта. Основу бандажирования составляет эффект полимеризации. Происходит он без добавочной обработки температурой и занимает несколько часов. В целом рекомендовано выдерживать трубопровод после бандажирования не менее суток. После его можно вводить в эксплуатацию. Предварительно требуется санитарная обработка.
При проведении работ часто требуется знать точную толщину стенки трубопровода. Для этого пользуются фрезерными роботами. Они способны измерять толщину за счет работы встроенного ультразвукового датчика. Телеробот может производить и оценку степени износа стенок на трубопроводах. Устройство снабжается датчиком-толщиномером, который измеряет толщину при плотном контакте со стенкой. Телероботы справляются со стальными и чугунными трубами.
Привод телеробота позволяет осуществлять замеры практически в любой точке по окружности трубопровода. Если на внутренней поверхности трубопровода имеются отложения или ржавчина, то необходимо провести чистку места измерения. Для этого пользуются фрезерной головкой. Необходимость в очистке оправдана потребностью в точности измерений. При наличии отложений провести замеры будет сложно.
На практике используется модель РБТК. Этот робототехнический комплекс способен работать в многозадачном режиме. Однако при всех возможностях он не может выполнять ремонт раструбных стыков и сварных швов. Приходится задействовать другие средства и устройства. В остальном телеробот справляется с инспекцией и простыми видами ремонта.
Телероботы являются многообещающими устройствами, потому их разработка развивается стремительными темпами. Лидерами в этом отношении являются европейские компании. Стоит отметить ряд новинок. Первые отличаются встроенной вращающейся камерой с панорамным видом. Камера передает цветное изображение и дает возможность вручную настраивать фокус. Движется телеробот за счет гусеничного хода на раме. 1 имеет колесный ход и встроенную систему освещения. Имеется возможность наезда. Камера на РКТ отличается качеством изображения и настраиваемым фокусом.
Микрокамеры, произведенные по европейским технологиям, способны проникать в трубопроводы со сложными изгибами и затрудненным доступом. Их используют для осмотра трубопроводов небольшого диаметра. Макс. расстояние, на которое возможно ввести камеру, 50 м.
Существуют и другие варианты миникамер, произведенные по американской технологии. К примеру, камеры способны проникать в труднодоступные места, в том числе, изгибы в 90 град. Ими обследуют трубопроводы с небольшим диаметром (от 50 мм.).
Современные РТК позволяют эффективно обнаруживать повреждения и принимать меры по ремонту. Также с их помощью возможно прогнозировать появление дефектов. Для прогнозирования используются диагностические комплексы. Они оборудованы датчиком-толщиномером. Он позволяет определять кол-во металла в сечении и его процентное соотношение. Прибор справляется с измерениями даже в тех трубопроводах, которые имеют отложения. Можно при помощи толщиномера обнаруживать и микротрещины в поверхности трубы и вовремя принимать меры по их заделке.
В ходе разработки РТК задействуются все наработки современной электротехники. Диагностические комплексы собираются, исходя из их функционала. Важно, чтобы агрегаты были способны выполнять функции снаряда-дефектоскопа, который применяется в магистральных нефтепроводах. Такие снаряды диагностируют повреждения внутри систем. Притом возможно не пользоваться камерами запуска.
Зарубежные компании применяют на практике диагностические комплексы для оценки состояния трубопроводов. Они являются многопрофильными устройствами и способны, помимо диагностических мер, выполнять простые действия по ремонту и восстановлению поверхности после коррозии, трещин, пробоев и прочих дефектов. Комплексы имеют вид мини-лаборатории. Они способны отбирать пробы воды и отложений для анализа и оценки. С таким подходом становится возможным прогнозирование повреждений трубопровода с целью составления более точного плана капитального ремонта.
Немецкие производители выпускают измерительные головки профильного типа. Они работают за счет действия лазера и отличаются высокой разрешающей способностью. Имеется мех. инструмент, который позволяет проводить замеры. Прибор способен определять деформации, уровень коррозии, наличие дефектов, трещин, износа металла. Данные от прибора передаются оператору на монитор посредством эл. сигналов. Расстояние между прибором и приемным устройством может достигать 1,5 км.
Одним из перспективных направлений проведения диагностики на трубопроводах являются периодические обследования. Их осуществляют по заранее составленному плану. В ходе обследований составляют карту, записывают информацию и составляют общую картину по коммуникации в цифрах. После она хранится в банке данных. Доступ к информации по конкретной линии на основе процесса эксплуатации позволяет более полно оценивать возможные последствия, возникающие повреждения. В следующий раз по проведении диагностики инженеры могут обратиться к предыдущим данным.
Систематизация данных по диагностике трубопроводов в последнее время имеет существенный вес среди всех работ по обслуживанию систем коммуникаций. Важность процесса обусловлена возможностью прогнозировать и вовремя применять меры по дефектам и повреждениям трубопроводов. Обращение к полученным данным позволяет принимать оптимальные решения по поводу устранения конкретной проблемы. С помощью анализа становится возможным составлять график плановых и капитальных ремонтов. Как результат, восстановительные работы приходятся во время и несут меньшие затраты.
При помощи современных диагностических средств становится возможным фиксировать уклон труб, различные изменения в технических моментах, возникновение дефектов. Измерить уклон возможно при помощи гидростатического клинометра. Отличные модели производят фирмы. Клинометр представляет собой прибор, в который включены регистратор, катушка, зонд, шланг, наполненный жидкостью и передатчик. Измерения проводятся пропусканием шланга по трубопроводу и фиксацией показателей передатчика. После анализа возможно определить уклон трубопровода, принять меры. Точность измерений у моделей достаточно высокая.
Замеры уклона на трубопроводе позволяют выявлять причины возможных блокировок при работах бестраншейным методом. БПТ набирает широкую популярность не только в отношении прокладки новых сетей, но и при реконструкции существующих. Чтобы СМР проходили без проблем, необходимо провести тщательную предварительную оценку. В этом помогают диагностические приборы.
Определять степень однородности и плотность грунта возможно при участии импульсных и радиоактивных методов. Это помогает оценить обстановку в грунте вокруг трубопровода. При импульсном методе измерений в основе лежит электромагнитный сигнал, при радиоактивном – гамма-излучение.
Способы анализа радиоактивными методами основаны на работе источника гамма или нейтронного излучения. Его регистрирует детектор. На основе возможно составлять анализ показателей. На практике применяются измерительные зонды – гамма-зонды или нейтронные. Их вводят в трубопровод и располагают на лафете, закрепленном у внутр. стенок. Он движется и ведет прибор по трубопроводу. За перемещение зонда отвечает лебедка. Трос ее фиксируется к лафету и передвигает его.
Методика анализа импульсного типа предполагает применение георадаров. Они снабжены антеннами. Плюсы таких устройств в том, что замеры можно проводить без непосредственного контакта антенны со стенками. Как результат, диагностические мероприятия возможно провести без опускания прибора в трубопровод, т.е. прямо с поверхности. При участии импульсных локационных приборов возможно обнаруживать препятствия малые и большие.
Импульсным и радиоактивным методом возможно проводить диагностику трубопроводов, составлять подробные карты, контролировать их состояние. Данные, полученные таким способом, являются достоверными и могут использоваться при оценке состояния трубопровода, в ходе определения мер по ремонту, для прогнозирования возможных неполадок и времени их наступления. По завершении анализа данные сохраняются на соответствующих носителях в банке данных. Впоследствии представители управляющей организации могут обратиться к ним при необходимости.
Задействие указанных методов позволяет более точно определять неисправности трубопровода еще на начальном этапе их появления. Также закладывается прогноз состояния на будущее. Возможно составлять карты грунтов, препятствий. При последующей прокладке инженеры обращаются к этим данным. Это значительно облегчает СМР. Особенно важны точные данные при прокладке или реновации трубопроводов бестраншейным способом.