Введение В свете гарантирования надёжности и бесперебойности теплоснабжения диагностика состояния тепловых сетей имеет огромное значение для предупреждения и своевременного выявления дефектов на тепловых сетях. Протяжённость тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб» составляет порядка 4,5 тыс. км (546 км – магистральные трубопроводы и 3 945 км – внутриквартальные) в однотрубном исполнении. К тому же ежегодно предприятие принимает на баланс тепловые сети от других собственников либо бесхозные. Так в 2016 г. в общей сложности было принято на баланс 102 км. Почти 2900 км тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб» имеют подземную прокладку, около 1500 км трубопроводов идут по подвалам зданий, ещё 100 км имеют наземную прокладку. Чтобы оценивать техническое состояние и остаточный ресурс эксплуатации сетей, своевременно заменять наиболее изношенные участки трубопроводов и элементы оборудования и арматуры, вовремя включать объекты в программы ремонта и реконструкции, необходим постоянный мониторинг состояния теплосетевого комплекса, включающего в себя самые различные меры и методы: от элементарных визуальных до сложных высокотехнологичных методик. ГУП «ТЭК СПб» проводит целый комплекс организационных и технических мероприятий с применением множества технических средств, на всех уровнях предприятия и производственного процесса по выработке и передаче тепловой энергии. Основные методы, применяемые для диагностики тепловых сетей 1. Визуальный метод – это обходы и осмотры тепловых сетей, которые регулярно проводят бригады филиала тепловых сетей по 214 разработанным и утверждённым маршрутам. График обходов предполагает еженедельный осмотр каждого участка тепловой сети – около 30 обходов в день. При этом проверяется наличие и сохранность тепловых сетей; исправное состояние перекрытий, горловин и стен колодцев, редукторов и арматуры; наличие в исправном состоянии крышек люков; плотность установленного в тепловых камерах и павильонах оборудования и всех соединений трубопроводов с устранением протечек и парения; теплотвые сети инспектируются на предмет протечек, провалов и парения, а также загромождения посторонними предметами (рис. 1). Результаты фиксируются в журналах обходов, недочёты и неисправности, по возможности, устраняются на месте или становятся основанием для включения в производственную программу. Необходимо отметить, что с целью защиты оборудования на тепловых сетях устанавливаются антивандальные запорные устройства для люков тепловых камер. 2. Физический метод – это температурные и гидравлические испытания. Испытание тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя проводится раз в пять лет. Цель выявления дефектов трубопроводов, компенсаторов, опор, а также проверки компенсирующей способности тепловых сетей в условиях температурных деформаций, возникающих при повышении температуры теплоносителя до максимального значения и последующем её понижении до первоначального уровня. В прошлом отопительном периоде (с 28 марта по 28 апреля 2016 г.) было проведено 40 испытаний тепловых сетей на максимальную температуру теплоносителя, в результате которых выявлен и устранен 41 дефект. Гидравлические испытания («опрессовка») проходят ежегодно – во время плановых отключений горячей воды в межотопительный период. Мы считаем данный метод одним из наиболее действенных, позволяющих мгновенно выявить проблемные участки: так с 11 мая по 16 августа 2016 г. было проведено 252 гидравлических испытания тепловых сетей, в результате которых выявлено и устранено 214 дефектов. 3. Контроль за параметрами теплоносителя. Координация всей информации о состоянии тепловых сетей, дефектах, режимах работы котельных и любых отклонениях в параметрах теплоносителя лежит в сфере ответственности оперативных диспетчерских служб. Это пять диспетчерских филиала тепловых сетей (ФТС) – по одной на каждый район теплоснабжения, три диспетчерских филиала энергетических источников, диспетчерская цеха аварийно-восстановительных работ и центральный диспетчерский отдел производственного управления. Мониторинг состояния тепловой сети ведётся круглосуточно. При появлении любых отклонений параметров работы оповещается районная служба ФТС. Филиал тепловых сетей передаёт информацию в соответствующие жилищные службы, администрацию района и направляет ремонтную бригаду для устранения дефекта. Как только дефект локализован, его заносят в электронную базу, в которой можно постоянно отслеживать состояние технологического нарушения. 4. Метод акустических корреляционных течеискателей – применяется для оперативного поиска мест утечки теплоносителя на работающих трубопроводах тепловых сетей. Он основан на физическом процессе излучения сигналов элементами трубы с повышенным уровнем напряжений. Акустической диагностикой занимаются дефектоскописты службы диагностики и специалисты привлечённой подрядной организации (рис. 2). 5. Метод оперативно-дистанционного контроля – применяется на новых трубопроводах с ППУ изоляцией. Принцип работы системы ОДК заключается в обнаружении неоднородности волнового сопротивления проводников – индикаторов, проходящих в теплоизоляционном слое по всей длине трубопроводов. Неоднородность возникает при увлажнении изоляции или обрыве сигнального проводника, что позволяет дистанционно выявить дефект. Системой ОДК в обязательном порядке оснащаются все вновь перекладываемые трубопроводы в ППУ изоляции. На сегодня в ГУП «ТЭК СПб» протяжённость тепловых сетей в ППУ изоляции составляет более 1,7 тыс. км (39% от общего количества). При этом на техническом обслуживании находится 965 систем ОДК. Снятие показаний ОДК по графику осуществляет отдел оперативного дистанционного контроля и электрохимзащиты ГУП «ТЭК СПб» (рис. 3). Обслуживание СОДК осуществляется два раза в месяц по 150 маршрутам. Выявленные неисправности (обрыв сигнальной линии, увлажнение ППУ изоляции) оперативно доводятся до сведения РТС с указанием места нахождения дефекта на трубопроводе. Непосредственно занимаются диагностикой и контролем два подразделения ГУП «ТЭК СПб»: служба диагностики и контроля качества филиала энергетических источников и отдел оперативно-дистанционного контроля и электрохимзащиты филиала тепловых сетей. Служба диагностики и контроля качества включает в себя лабораторию неразрушающего контроля и лабораторию вибродиагностики и балансировки. На вооружении специалистов службы – ультразвуковая дефектоскопия; ультразвуковая толщинометрия; магнитопорошковая дефектоскопия, а также виброизмерительные приборы, шумомеры и тепловизоры (рис. 4). 6. Тепловизионное обследование позволяет выявить практически все разновидности дефектов трубопроводов: от скрытых утечек теплоносителя и неисправности запорной арматуры тепловых камер до неполадок в работе дренажной системы и нарушения изоляции труб, а интенсивность и форма теплового потока говорят о виде технологического сбоя (рис. 5, 6). Тепловизионные обследования проводятся два раза в год – перед завершением отопительного периода и вскоре посла начала нового отопительного сезона. С 1994 г. ГУП «ТЭК СПб» ежегодно привлекало подрядным способом сторонних специалистов для тепловизионного обследования и тепловизионной аэросъёмки тепловых сетей. В 2017 г., в связи с ограниченным финансированием, предприятие вынуждено было отказаться от выполнения работ силами подрядной организации, но планирует продолжать тепловизионное обследование собственными силами при регулярных обходах тепловых сетей. По результатам инструментального поиска в 2016 г. было выявлено 1 688 скрытых утечек теплоносителя, что составило 40% от общего количества технологических нарушений на тепловых сетях. 7. Еще одно средство диагностики состояния трубопроводов – это постоянный мониторинг качества сетевой воды, как на котельных, так и в тепловых сетях, поскольку коррозионные процессы и скрытые дефекты немедленно отражаются на её физико-химических показателях. На предприятии функционируют 7 аккредитованных на техническую компетентность производственно-химических лабораторий и 61 экспресс-лаборатория с персоналом в 350 человек (рис. 7). Они осуществляют круглосуточное обслуживание водоподготовительных установок на котельных и круглосуточный оперативный химический контроль за качеством исходной, прямой, обратной, подпиточной воды. Производственный контроль осуществляется в 361 контрольной точке на источниках теплоснабжения и 67 контрольных точках тепловой сети. За 2016 г. лабораториями ГУП «ТЭК СПб» было проведено более 48 тыс. физико-химических анализов воды. Кроме того, лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии Санкт-Петербурга» по заказу ГУП «ТЭК СПб» провели 12,5 тыс. санитарно-бактериологических анализов воды. Отдельной строкой в программах диагностики тепловых сетей стоит тестирование и пилотное внедрение технологических инноваций, которое активно проводится в рамках совершенствования научно-технической базы ГУП «ТЭК СПб», патентного поиска и НИОКР. Это – сотрудничество сразу с несколькими пионерами технических разработок для нужд инженерно-энергетического комплекса, и на сегодняшний день ГУП «ТЭК СПб» активно внедряет: 8. Методы внутритрубной диагностики и санации трубопроводов. Являются наиболее перспективными и современными мероприятиями по повышению надёжности работы тепловых сетей. Так в 2016 г. на двух участках трубопроводов в рамках пилотного проекта была успешно применена комплексная технология по продлению ресурса трубопровода тепловой сети, включающая достоверное определение технического состояния трубопровода с применением внутритрубной роботизированной диагностики, комплекс расчётно- аналитических мероприятий по определению остаточного срока службы трубопроводов, а также санирование обследованных участков антикоррозионным минерально-полимерным покрытием (рис. 8). Внутритрубная диагностика проводится с помощью телеуправляемого робота, двигающегося во внутритрубном пространстве и оснащённого комплексом модулей неразрушающего контроля (НК) (рис. 9). Благодаря применению комплекса методов НК: электромагнитно-акустический ультразвуковой контроль, метод лазерной профилометрии, метод визуально-измерительного контроля, в режиме реального времени выявляются потери металла, коррозионные повреждения, трещины, деформации труб и другие дефекты. Робот-диагност может проходить трубы разной степени сложности и «запущенности», диагностировать вертикальные отводы, тройники, конические переходы. Запускается диагностический комплекс через небольшой технологический вырез, соответственно, не требуются масштабные раскопки или какие-либо специальные условия. Применение комплексной технологии позволило гарантированно продлить ресурс участков и обеспечило их дальнейшую безопасную эксплуатацию. Также на объектах ГУП «ТЭК СПб» тестировалась одна из новейших российских Рис. 7. Производственно-химические лаборатории ГУП «ТЭК СПб». разработок в области внутритрубной диагностики – метод магнитного контроля. Данный метод позволяет выявлять коррозионные повреждения через слой отложений и не требует специальной подготовки поверхности. Метод позволяет выявлять дефекты на внутренней и наружной поверхности трубы, включая сквозные, через слой отложений высотой до 15 мм. Метод является перспективным, показал высокую достоверность, ГУП «ТЭК СПб» намерен в дальнейшем поддерживать и развивать технологию магнитного контроля. Начали внедрять для диагностики трубопроводов и так называемый метод акустического резонанса, который применяется для определения коррозионного износа и остаточной толщины стенки трубопровода. Диагностика тепловых сетей при этом проводится посредством специального внутритрубного диагностического «снаряда»; пилотный проект сейчас запущен на участке магистрального трубопровода на пр. Просвещения, г. Санкт-Петербург. Кроме того, запущен ещё один пилотный проект по непрерывному мониторингу состояния тепловых сетей в режиме online с помощьюакустических датчиков, которые при возникновении технологических нарушений автоматически передают тревожный сигнал диспетчеру ГУП «ТЭК СПб»: 15 декабря 2016 г. в шести тепловых камерах на Серебристом бульваре были установлены такие акустические датчики, с которых ежедневно снимаются показания. Данные методы не требуют слива теплоносителя, предварительной подготовки внутренней поверхности и снятия изоляционного покрытия трубопровода. Все технологические нарушения, а также результаты диагностических мероприятий, вносятся в базу данных в программе АРМ «Диспетчер». Это позволяет проводить обработку и анализ статистических данных, определять наиболее изношенные участки тепловых сетей, анализировать условия эксплуатации, срок службы и проведённые ремонты. Результат анализа статистических данных позволяет формировать ранжированный список участков тепловых сетей для включения в Производственные программы ремонта и реконструкции. В ходе замены повреждённого участка трубопровода обязательно проводится вырезка и определение причин технологического нарушения. 9. Входной контроль. Вся новая продукция, применяемая при проведении работ по реконструкции, строительстве и капитальном ремонте тепловых сетей и ТМО ЦТП и котельных – трубы, запорные устройства и арматура, проходит диагностику качества и техническую экспертизу в лаборатории входного контроля. Лаборатория входного контроля создавалась ГУП «ТЭК СПб» по поручению правительства Санкт-Петербурга. Её основная функция – исключить поставку на объекты ресурсоснабжающих организаций города материалов и оборудования ненадлежащего качества. В результате в конце 2015 г. на собственные средства предприятия был создан многофункциональный центр технического диагностирования, он расположен на территории эксплуатационного участка № 2 котельной «Коломяжская». После завершения работ указанный центр 16 февраля 2016 г. на основании Договора безвозмездного пользования и в соответствии с поручением вице-губернатора Албина И.Н. и распоряжением Комитета имущественных отношений СПб был безвозмездно передан СПб ГБУ «Центр энергосбережения». 10. Выходной контроль. Контролем качества строительно-монтажных работ занимается управление строительного контроля ГУП «ТЭК СПб». В том случае, если работы выполняет подрядчик, данный отдел проводит исследование их качества либо собственными силами, либо привлекая специализированные организации. В комплект документов к сдаче объекта обязательно прикладываются протоколы лабораторных исследований, результаты обследования стыковых швов. Подобные исследования может выполнять и лаборатория неразрушающего контроля филиала тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб». Результаты проводимых мероприятий По итогам перечисленных мероприятий на тепловых сетях ГУП «ТЭК СПб» в отопительном сезоне 2015-2016 гг. было определено 30 участков общей протяженностью 24,1 км с повышенной вероятностью отказов. По 22 участкам по итогам диагностики и испытаний выполнен выборочный локальный ремонт, ещё порядка 8 участков также исключены из реестра потенциально опасных: по 7 участкам до начала отопительного сезона выполнены строительно-монтажные работы (СМР), на одном проведено дополнительное обследование и проведена санация трубопроводов. Одним из важных показателей, характеризующих состояние тепловых сетей является удельная повреждаемость (количество технологических нарушений на 1 п. км трубопровода). По результатам предыдущего отопительного периода, в 2016 г. удельная повреждаемость снизилась на 11% по сравнению с 2015 г. Повреждаемость магистральных тепловых сетей в 2016 г. составила 4% (119 случаев) от общего количества дефектов, остальные дефекты (2 577) возникали на внутриквартальных тепловых сетях. ОЗП 2015-2016 гг. охарактеризовался для предприятия и снижением величины удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии (на 3%), а также снижением потерь в тепловых сетях (на 9,3%). Кроме того, совершенствование процесса ликвидации дефектов, в частности, применение современного оборудования и проведение противоаварийных тренировок, позволило сократить среднее время устранения технологических нарушений на 0,6 ч (с 5,8 ч – в 2015 г. до 5,2 ч – в 2016 г.). Итоги текущего отопительного периода 2016-2017 г. ещё предстоит подвести, однако, стоит отметить, что с начала 2017 г. сократилось количество ограничений теплоснабжения потребителей при устранении технологических нарушений. Для этого, кроме вышеперечисленного, предприятие проводит ещё ряд мероприятий, среди которых: организация резервных схем с перераспределением зон теплоснабжения и переключением зданий на другие источники; постановка на «проток» систем отопления МКД и социально значимых объектов; задействование дополнительного оборудования тепловых камер, ЦТП и ИТП для обеспечения резервных схем теплоснабжения зданий. Работа на перспективу Выше уже указывалось, что с целью планомерного внедрения перспективных разработок, направленных на повышение энергоэффективности и снижения аварийности работы оборудования и сетей по результатам патентного поиска и взаимодействию с компаниями-производителями на предприятии ежегодно формируется план научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), куда включается отобранный ряд технических и технологических инноваций, разработанных и реализуемых в Санкт-Петербурге. Предприятие регулярно собирает Технические советы, на которых рассматриваются инновационное оборудование, технологии и возможность их применения. На сегодня на объектах ГУП «ТЭК СПб» уже внедрены шесть инновационных проектов, выполненных с помощью патентного поиска. Ряд из них представлен выше. Применительно к тепловым сетям в плане на 2017 г. можно отметить создание высокопроизводительных средств внутритрубной диагностики на основе магнитного метода контроля. В данный момент ведётся формирование технического задания на разработку этого устройства, применение которого существенно облегчит процесс диагностики состояния трубопроводов, снизит количество утечек теплоносителя, повысит эффективность ремонтных работ. В перспективных планах предполагается разработать программу по обеспечению безаварийной работы объектов ГУП «ТЭК СПб» с применением роботизированной диагностики. Кроме того, 27 марта 2017 г. в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий состоялось подписание шестистороннего соглашения с участием ГУП «ТЭК СПб» о создании Центра инновационных научно-производственных энергетических технологий (ЦИНПЭТ). Работа ЦИНПЭТа позволит скоординировать усилия сторон на базе имеющихся научно-технологических компетенций для повышения эффективности функционирования энергетического оборудования. Перед создателями центра стоит несколько важных задач: выработать инновационные решения, обеспечивающие снижение затрат и повышение надёжности эксплуатации теплосетей и энергоисточников, а также выработать единую техническую политику для эксплуатирующих организаций в части применения созданных технических решений. Всё это позволит продвигать инновационные разработки не только в Санкт-Петербурге, но и на федеральном уровне. Центр не имеет аналогов в Санкт-Петербурге, так как является первым объединением научно-технических потенциалов теплоснабжающей организации, ВУЗов и предприятий-разработчиков новой техники. Одна из задач центра – сформулировать рекомендации, которые могут быть востребованы в теплоснабжающей отрасли и смогут в будущем вывести теплоэнергетику на новый, более высокий уровень.
Источник 
