Система оперативного дистанционного контроля (СОДК)

Назначение

Система оперативного дистанционного контроля (СОДК) предназначена для проведения непрерывного контроля состояния теплоизоляционного слоя из пенополиуретана (ППУ) предизолированных трубопроводов в течение всего срока их службы. СОДК является одним из основных инструментов технического обслуживания трубопроводов, построенных по технологии «труба в трубе» с использованием сигнальных медных проводников. Комплекс приборов и оборудования СОДК позволяет своевременно и с большой точностью находить места повреждений. Применение СОДК способствует безопасной эксплуатации трубопроводных систем, позволяет значительно уменьшить затраты и время на ремонтные работы.

Принцип действия и организация системы

Система контроля основана на применении датчика увлажнения изоляции, распределенного по  всей длине трубопровода.  Сигнальные медные проводники (не менее двух), находящиеся в теплоизоляционном слое каждого элемента трубопровода, соединяются по всей длине разветвленной сети трубопровода в двухпроводную линию, объединенную на концевых элементах в единую петлю. Проводники любых ответвлений включаются в разрыв сигнального проводника основного трубопровода. Эта петля из медных сигнальных проводников, стальная труба всех элементов трубопровода и  теплоизоляционный слой из жесткого пенополиуретана между ними и образуют датчик увлажнения изоляции. Электрические и волновые  свойства этого датчика позволяют:

1. Контролировать длину датчика увлажнения или длину сигнальной петли и как следствие длину участка трубопровода охваченную этим датчиком.

2. Контролировать состояние влажности теплоизоляционного слоя участка трубопровода охваченного этим датчиком.

3. Осуществлять поиск мест увлажнения теплоизоляционного слоя или обрыва сигнального провода, на участке трубопровода охваченного этим датчиком.

Контроль длины датчика увлажнения необходим для получения достоверных сведений о состоянии влажности теплоизоляционного слоя по всей длине участка трубопровода, охваченного этим датчиком. Длина сигнальной петли (длина датчика увлажнения) определяется, как отношение общего сопротивления сигнальных проводников, соединённых в замкнутую цепь к их удельному  сопротивлению. Длина участка трубопровода охваченная этим датчиком составляет половину .

При  контроле состояния влажности применяется принцип измерения электрической проводимости теплоизоляционного слоя. С увеличением влажности увеличивается электропроводимость теплоизоляции и уменьшается сопротивления изоляции. Увеличение влажности теплоизоляционного слоя может быть вызвано утечкой теплоносителя из стального трубопровода или проникновением влаги через внешнюю оболочку трубопровода.

Поиск мест повреждений осуществляется на принципе отражения импульсов (метод импульсной рефлектометрии). Увлажнение изоляционного слоя или обрыв провода приводят к изменению волновых характеристик датчика увлажнения изоляции в конкретных локальных участках. Сущность метода отраженного импульса заключается в зондировании линии сигнальных проводников высокочастотными импульсами. Определение величины задержки между временем отправки зондирующих импульсов и временем получения импульсов, отраженных от неоднородностей волновых сопротивлений (намокание изоляции или повреждений сигнальных проводников) позволяет вычислить расстояния до этих неоднородностей.

Для оперативной работы с датчиком увлажнения изоляции предусмотрен вывод сигнальных проводников и «массы» тела стальной трубы из теплоизоляционного слоя. Данные выводы организуются с помощью  специальных элементов трубопровода, в которых вывод сигнальных проводников осуществляется кабелем, проходящим через внешнюю изоляцию с помощью герметизирующего устройства. Эти кабели, выведенные в технологические помещения, наземные или настенные ковера, вместе с подключёнными к ним терминалами образуют на трассе точки контроля и коммутации – технологические измерительные пункты. 

Различаются концевые и промежуточные измерительные технологические пункты.

В концевых измерительных пунктах применяются концевые элементы трубопровода с кабельными выводами. Кабели от подающей и обратной трубы подключаются к концевому терминалу установленному в технологических помещениях или сооружениях, наземных или настенных коверах.

В промежуточных пунктах обычно применяются элементы трубопровода с промежуточным кабельным выводом. Кабели от обоих трубопроводов выводятся в наземный ковер или технологические сооружения и подключаются к промежуточному или двойному концевому терминалу. Но в местах разрыва тепловой изоляции (в тепловой камере и т.п.) организация промежуточного измерительного пункта осуществляется с помощью концевых элементов с кабельными выводами. Кабели от всех элементов трубопроводов выводятся в наземный ковер или технологическое сооружение и подключаются к соответствующему терминалу.

Технологические измерительные пункты, установленные через определённые расстояния, позволяют оперативно производить поисковые измерения  с достаточной точностью.

Состав оборудования

Система контроля разделяется на следующие части: трубная, сигнальная и дополнительные устройства.

Трубная часть – это все элементы трубопровода и комплектующие изделия, непосредственно образующие датчик увлажнения изоляции:

1. Элементы трубопровода с двумя или более медными сигнальными проводниками.
2. Промежуточные и концевые кабельные выводы.
3. Концевые элементы трубопровода.
4. Монтажно-соединительные комплекты для соединения сигнальных проводников при гидроизоляции стыков и для удлинения кабельных выводов.

Элементы трубопровода с двумя или более медными сигнальными проводниками это предварительно изолированные трубы, отводы, компенсаторы, тройники, шаровые краны, и т.п.

Сигнальные проводники, установленные внутри ППУ изоляции каждого элемента располагаются паралельно стальной теплонесущей трубе на расстоянии 16÷25 мм. от неё. При сборке труб проводники фиксируются в центраторах полиэтиленовой оболочки, которые устанавливаются на расстоянии 0,8÷1,2 м друг от друга. Эти проводники изготавливаются из медной проволоки сечением 1,5 мм 2(марка ММ 1,5).

Во всех элементах провода системы контроля располагаются в положении «без десяти минут два часа».

Концевой кабельный вывод устанавливается в местах окончания теплоизоляции. Конструктивно может выполняться в двух вариантах.

Первый вариант – концевой элемент трубопровода с  кабельным выводом и металлической заглушкой изоляции (ЗИМ КВ). В данном элементе два провода трехжильного кабеля подключается к сигнальным проводникам на торце трубы, третий провод подключается к стальной трубе, а кабель выводится через герметизирующее устройство,  установленное на заглушке изоляции. Этот вариант применяется для вывода сигнальных проводников внутрь инженерных сооружений и технологических помещений.

Второй вариант – концевой элемент трубопровода с металлической заглушкой изоляции и кабельным выводом (КВ ЗИМ). В данном элементе два провода трехжильного кабеля включаются в разрыв основного сигнального провода, третий провод подключается к стальной трубе, а кабель выводится через герметизирующее устройство, установленное на оболочке трубы. Этот вариант применяется для вывода сигнальных проводников в специальные технологические устройства (ковера), устанавливаемые снаружи инженерных сооружений и зданий.

Промежуточные кабельные выводы предназначены для разделения разветвленной сети трубопровода на участки определенной длины, что обеспечивает необходимую точность при поиске неисправностей системы контроля. Они устанавливаются по длине трассы через расстояния, определяемыми нормативной документацией (СП 41-105-2002) и согласованными с  эксплуатирующими организациями. Промежуточный кабельный вывод выполняется в виде специального элемента трубопровода, в котором четыре провода пятижильного кабеля включаются в разрыв сигнальных проводов, пятый провод подключается к рабочей трубе, а сам кабель выводится через герметизирующее устройство установленное на оболочке трубы.

Концевые элементы трубопровода устанавливаются в местах окончания теплоизоляции и предназначены для  объединения двухпроводной линии в единую петлю и защиты теплоизоляционного слоя от проникновения влаги. Соединение сигнальных проводников между собой на концевых элементах трубопровода произведено по торцу изоляционного слоя под заглушкой изоляции.

Сопротивление изоляции каждого сигнального проводника любого элемента не менее 10 Мом.

Монтажно-соединительные комплекты

Комплект соединения проводов СОДК (входит в комплекты материалов для заделки стыковых соединений) предназначен для соединения проводов СОДК и фиксации их на теплонесущей трубе на определённом расстоянии от неё.

Комплект поставки на 1 стык:

1. держатель провода  – 2 шт.
2. обжимная муфта для соединения проводов – 2шт.

Расходные материалы (в комплект поставки не входят):  

1. припой, кол-во на 1 стык – 2г
2. флюс или паяльная паста – 1г
3. лента с клеящим слоем – по таблице:

Комплект удлинения трёхжильного кабеля вывода применяется для удлинения трёхжильного кабеля системы ОДК на концевых кабельных выводах при монтаже трубопровода.

Комплект поставки:

– кабель трёхжильный  – 5 м;

– термоусадочная трубка диаметром 25 мм L= 0,12 м;

– мастика ленточная “Герлен” – 0,2 м²;

– изолента – 1 рулон на 10 комплектов;

– обжимная муфта для соединения проводов – 3 шт;

– термоусадочная трубка диаметром 6 мм L=  3см – 3 шт; 

Расходные материалы (в комплект поставки не входят): 

– припой – 3г.
–  флюс или паяльная паста – 1,5г.

Комплект удлинения пятижильного кабеля вывода применяется для удлинения пятижильного кабеля системы ОДК на промежуточном кабельном выводе при монтаже трубопровода.

Комплект поставки:

– кабель пятижильный – 5 м;

– термоусадочная трубка диаметров 25 мм – 0,12 м;

– мастика ленточная ” Герлен ” – 0,2 м²;

– изолента – 1 рулон 1 – 8 комплектов;

– обжимная муфта для сращивания проводов – 5 шт.

– термоусадочная трубка диаметром – 6 мм L= 3см  – 5 шт

Расходные материалы (в комплект поставки не входят): 

– припой – 5г.
–  флюс или паяльная паста – 2,5г.

Сигнальная часть состоит из элементов сопряжения и приборов:

1. Измерительные и коммутационные терминалы для подключения приборов в точках контроля    и коммутации сигнальных проводников.
2. Приборы контроля (детекторы, индикаторы) переносные и стационарные.
3. Приборы поиска местонахождения неисправностей (импульсный рефлектометр).
4. Измерительные приборы (тестер изоляции, мегомметр, омметр).
5. Кабели для монтажного подсоединения терминалов и соединения терминалов со стационарными приборами контроля.

Для коммутации сигнальных проводников и подключения приборов к соединительным кабелям      в точках контроля и коммутации применяются специальные коммутационные коробки – терминалы.

Терминалы разделяются на два основных вида: измерительные и герметичные.

Измерительные терминалы предназначены для оперативной коммутации сигнальных проводников при проведении измерений. Необходимая коммутация и измерения производятся с помощью внешних штекерных разъемов, без вскрытия терминала. Терминалы этого вида устанавливаются в сухих или хорошо проветриваемых инженерных устройствах (наземных или настенных коверах и т.п.) и технологических помещениях (ЦТП, ИТП и т.п.).

Герметичные терминалы предназначены  для коммутации сигнальных проводников в условиях повышенной влажности. Необходимая коммутация и измерения производятся с помощью разъемов, установленных внутри терминалов. Для доступа к ним требуется снятие крышки терминала. Терминалы этого вида могут устанавливаться в любых технологических устройствах (наземных или настенных коверах и т.п.), сооружениях и помещениях (в тепловых камерах, в подвалах домов и т.п.)

Типы измерительных терминалов:

– концевой терминал (КТ-11, КИТ, КСП 10-2 и ТКИ, ТКИМ) – устанавливается в точках контроля на концах трубопровода;

– концевой терминал с выходом на стационарный детектор (КТ-15, КТ-14, ИТ-15, ИТ-14, КДТ, КДТ2, КСП 12-5 и ТКД)  – устанавливается на конце трубопровода,   в точке контроля, где предусмотрено подключение стационарного детектора;

– промежуточный терминал (КТ-12/Ш, ИТ-12/Ш, ПИТ, КСП 10-3, ТПИ и ТПИМ) – устанавливается в промежуточных точках контроля трубопровода  и в точках контроля в начале боковых ответвлений.

– двойной концевой терминал (КТ-12/Ш, ИТ-12/Ш, ДКИТ, КСП 10-4 и ТДКИ) – устанавливается в точке контроля на границе разделения систем контроля сопрягаемых проектов;

Типы герметичных терминалов:

– концевой терминал герметичный – устанавливается в точках контроля на концах трубопровода;

– промежуточный терминал (КТ-12, ИТ-12, ПГТ и ТПГ) – устанавливается в промежуточных точках контроля трубопровода  и в точках контроля в начале боковых ответвлений.

– объединяющий терминал герметичный (КТ-16, ИТ-16, ОТ6, ОТ4, ОТ3, КСП 13-3, КСП 12-3, ТО-3 и ТО-4 )– устанавливается в тех точках контроля, где необходимо объединить в единую петлю несколько участков трубопровода или несколько отдельных трубопроводов;

– объединяющий терминал герметичный с выходом на стационарный детектор (КТ-16, ИТ-16, ОТ6, ОТ3, КСП 13-3, КСП 12-3 и ТО-3)   – устанавливается в точке контроля, где необходимо объединить в единую петлю несколько отдельных трубопроводов,    и в которой предусмотрено подключение кабеля от стационарного детектора;

– проходной терминал герметичный (КТ-15, ИТ-15, ПТ, КСП 12 и  ТП) – устанавливается в местах разрыва ППУ изоляции (в тепловых камерах, в подвалах домов и т.п.) для коммутации соединительных кабелей или устройства дополнительной точки контроля при необходимости применения соединительных кабелей большой длины.

Соответствие терминалов производства НПК «ВЕКТОР», ООО «ТЕРМОЛАЙН»,  НПО «СТРОПОЛИМЕР», ЗАО «МОСФЛОУЛАЙН» и терминалов серии «ТермоВита»

Терминалы присоединяют к проводникам ОДК с помощью соединительных кабелей: 3-х жильный кабель (NYM 3х1,5) для соединения терминалов на концевых участках теплотрассы и 5-ти жильный кабель (NYM 5х1,5)  для соединения терминалов на промежуточных участках теплотрассы. Подключение и эксплуатация терминалов производится согласно технической документации предприятия-изготовителя.

Приборы контроля

Контроль состояния системы ОДК в процессе эксплуатации трубопроводов осуществляется с помощью прибора, называемого детектором. Этот прибор фиксирует электрическую проводимость теплоизоляционного слоя. При попадании воды в теплоизоляционный слой его проводимость увеличивается и это регистрируется детектором. Одновременно детектор измеряет сопротивление проводников, соединённых в замкнутую цепь.

Детекторы могут питаться от сети напряжением 220 Вольт (стационарные), либо от автономного источника питания 9 Вольт (переносные).

Стационарный детектор позволяет одновременно контролировать две трубы с максимальной длиной от2,5 до 5 км каждая, в зависимости от модели.

Таблица 1

Технические характеристики стационарных детекторов

При использовании стационарного детектора СД-М2 возможна организация централизованной СОДК разветвленной теплосети значительной протяженности (до 5 км) из единого диспетчерского пункта. Для этого в стационарном детекторе предусмотрены контакты с гальванической развязкой по каждому каналу, которые замыкаются при возникновении неисправностей.

Подключение и эксплуатация стационарных детекторов производится согласно технической документации предприятия-изготовителя.

Переносной детектор позволяет контролировать трубу с максимальной длиной от 2 до 5 км  в зависимости от модели. Одним детектором можно контролировать разные участки трубопроводов, которые не связанны между собой в единую систему. Переносной детектор на объекте стационарно не устанавливается, а подключается к контролируемому участку сотрудником, производящим обследование в порядке эксплуатации.

Таблица 2

Технические характеристики переносных детекторов

Подключение и эксплуатация переносных детекторов производится согласно технической документации предприятия-изготовителя.

Приборы поиска повреждений

Для определения местонахождения повреждений используется импульсный рефлектометр, обеспечивающий приемлемую точность измерений. Рефлектометр позволяет определить повреждения на расстояниях от 2 до 10 км, в зависимости от  применяемой модели. Погрешность измерений составляет приблизительно 1-2% от длины измеряемой линии. Точность измерений определяется не погрешностью рефлектометров, а погрешностью волновых характеристик всех элементов трубопровода (волнового сопротивления датчика увлажнения изоляции). В зависимости от величины увлажнения изоляции рефлектометр позволяет определить местоположение нескольких мест с пониженным сопротивлением изоляции.