Видеодиагностика и мониторинг трубопроводного транспорта в системах водоснабжения и водоотведения

03 09 2012

Видеодиагностика и мониторинг трубопроводного транспорта в системах водоснабжения и водоотведения

Описываются задачи, решаемые системами видеодиагностики, для контроля трубопроводной инфраструктуры водоснабжения и водоотведения. Рассматриваются системы диагностики и мониторинга на основе методов пошагового тестирования и акустической диагностики. Отмечено, что представленные методы направлены на исследование текущего реального состояния трубопроводных систем и могут применяться для предупреждения и предотвращения аварий.

Видеодиагностика канализации... Введение

Вероятно, некоторым специалистам водного и коммунального хозяйства покажется непривычным, что водопроводные сети и канализационные коллекторы отнесены к трубопроводному транспорту, ведь в привычном, обыденном представлении трубопроводный транспорт ассоциируется с магистральныминефте- и газопроводами. Однако трубопровод является лишь способом доставки или отвода продукта. Автор намеренно заостряет на этом аспекте внимание, поскольку это влияет на отношение к предмету и восприятие серьезности поднимаемых вопросов.

Аварии на газопроводах и нефтепроводах, других видах опасного транспорта, таких как железные дороги и высоковольтные линии электропередач, способны принести большой материальный ущерб и даже привести к экологической катастрофе. Поэтому диагностике и мониторингу этих транспортных систем традиционно уделяется повышенное внимание, выделяются соответствующие финансовые ресурсы, создаются специализированные службы. Диагностика и мониторинг являются органичной частью цикла управления технической системой и рутинным бизнес-процессом в повседневной деятельности такого транспортного ресурсоснабжающего предприятия по поддержанию инфраструктуры в работоспособном состоянии. Однако аварии на водопроводах и канализационных коллекторах показывают, что состояние и этих систем требует особого управления.

Что же происходило и происходит с диагностикой и мониторингом трубопроводного транспорта в области водоснабжения и водоотведения?

Системы диагностики и мониторинга являются необходимой и неотъемлемой частью системы управления инженерной инфраструктурой. Как известно,цикл управления в обобщенном виде включает такие этапы, как планирование, организацию, исполнение планов и контроль с фиксацией отклонений и последующим внесением корректив на следующем цикле планирования.

Однако осознание необходимости активного управления инженерной инфраструктурой даже в гигантах водяного рынка произошло относительно недавно.Так в 2007 г. руководством ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» было принято решение о создании системы управления водоснабжением Санкт-Петербурга. (Портнова Т. Проблемы инженерной инфраструктуры в Петербурге //СТО. Строительство. Технологии. Организация. 2012. №5.)

«Какова ЦЕНА жизни без телеинспекции трубопровода... ?»

Фраза в подзаголовке ярко характеризует позитивную динамику в изменении отношения специалистов водопроводно-канализационного хозяйства к системам диагностики и мониторинга трубопроводов, канализационных коллекторов и водопроводных сетей и, в частности, к системам телеинспекции труб, которые представляют разновидность методов неразрушающего контроля: визуальную диагностику оборудования в труднодоступных местах.

А ведь было время «всезнайства», когда на предложение приобрести систему телеинспекции (самоходную или проталкиваемую – рис. 1, 2) специалисты,в чьи прямые обязанности входит контроль и диагностика состояния трубопроводного хозяйства, отвечали:

«мы и так все знаем», что означало - "средств не хватает даже на ремонт тех труб, о плохом состоянии которых мы уже знаем, и нам не до закупок оборудования". Однако, оценив на практике возможности и удобство оборудования для профилактической теледиагностики, специалисты убедились в целесообразности его приобретения.

Самоходный робот-тележка с видеокамерой для теледиагностики трубопроводов
Рис. 1. Самоходный робот-тележка с видеокамерой для теледиагностики трубопроводов
Проталкиваемая система телеинспекции
Рис.2 Проталкиваемая система телеинспекции

Сегодня системами теледиагностики пользуются многие предприятия-владельцы инженерной инфраструктуры, в том числе РЖД, службы инженерной защиты городов и даже аэропорты.

Разумеется, была и остается еще одна «вечная» проблема: как обычно, нет денег. Но времена меняются, и водоканалы, цеха водоснабжения и службыинженерной защиты более охотно приобретают системы видеодиагностики трубопроводов и канализации. На целесообразность применения такого оборудования указывают в том числе трагедии с человеческими жертвами, подобные произошедшей в Брянске в январе 2012 г., когда в центре города в канализационный коллектор провалилась мать с коляской, в которой находился полуторагодовалый младенец. После гибели младенца тут же в местном бюджете нашлись деньги на решение множества вопросов, и - после прокурорских предписаний - по стране прокатилась волна закупок систем теледиагностики.

Брянская трагедия неожиданно остро высветила и показала очень тесную связь таких, казалось бы, очень далеких друг от друга вещей, как безопасность и сохранение жизни людей и диагностика и мониторинг состояния оборудования, в данном случае, состояния канализационного коллектора.

Как показывает практика, вопрос денег – это всего лишь вопрос приоритетов и организации системы управления объектами, включая такие опасные, кактрубопроводные системы.

Между тем, системы водоснабжения и водоотведения являются разновидностями трубопроводного транспорта, подобного нефтепроводам, газопроводам, продуктопроводам, на котором необходим регулярный контроль состояния. И работы в этом направлении ведутся. Так, известно, что МГУП «Мосводоканал» создает автоматизированные системы обнаружения повреждений (разрывов) напорных трубопроводов с использованием датчиков расхода, давления и шума (по данным предприятия).

Таким образом, применение систем диагностики и мониторинга инженерной инфраструктуры, в том числе телевизионной диагностики трубопроводов и мониторинга трубопроводных сетей, ставит на свои места субъект управления – водоканал и объект управления – трубу.

Типовые задачи, решаемые системами теледиагностики трубопроводов

Как правило, видеодиагностика (телеинспекция) проводится на коммунальных трубопроводах, включающих магистральные водопроводы и водостоки, к которым относится ливневая, или дождевая, канализация, и является плановым мероприятием с установленной периодичностью.

Задачи, решаемые при обследовании сетей водоснабжения, водоотведения и водостока (дождевой канализации).

1. Определение мест повреждения, трещин, смещения стыков и других дефектов для предотвращения провалов на дорогах и в жилых районах, в том числе предотвращения несчастных случаев; загрязнения улиц сточными водами и вынужденного прерывания водоснабжения.

2. Определение участков трубопроводов, где требуется срочный ремонт и принятие обоснованного решения о способе ремонта. Также это позволяет осуществлять планирование и бюджетирование ремонтных мероприятий в условиях ограниченного финансирования, а не только реагировать на произошедший провал или прорыв.

3. Выявление несанкционированных врезок и подключений.

4. Выявление возникающих засоров и определение причины возможных засоров, в числе тех, которые могут быть причиной смещения стыков, разрушения труб и пр. Иногда причиной засоров и плохого протекания воды в самотечных системах является наличие контруклона. Современные модели систем теледиагностики в своем составе имеют высокоточные инклинометры, позволяющие определить угол уклона с точностью до ±0,1°.

5. Определение диаметров, материала, а также уклона обследуемых трубопроводов. Нередки ситуации, когда эти параметры не отражены в существующей документации на трубопровод.

6. Определение местоположения заасфальтированных и утерянных колодцев.

7. Выдача технического заключения о состоянии сетей и видеоотчета. Весь процесс телеинспекции записывается на видеомагнитофон и документируется. Как правило, современные системы телеинспекции позволяют вводить комментарии прямо на изображение во время самого процесса с помощьюспециальной клавиатуры.

Кроме того, теледиагностика трубопроводов может решать следующие задачи:

1) контроль во время строительства сетей водоснабжения, водоотведения и водостока. Дает возмож ность увидеть качество стыков, смещения, недоделки и недоработки, места скопления строительного мусора, и устранить их перед приемкой;

2) приемка сетей водоснабжения, водоотведения и водостока после строительства. Как и в предыдущем пункте, это дает возможность оценить качествопроведенных строительных работ, отметить места с мусором и возможными препятствиями для свободного течения потока, чтобы потребовать от строителей устранения недостатков и принять действительно качественный объект. Такая практика существует в Мосводоканале и водоканалах других городов, где производится обязательная приемка сетей после строительства с помощью телеинспекции, и ее экономическая целесообразность установлена и проверена;

3) обследование трубопроводов перед бестраншейной реновацией. При использовании методов бестраншейной реновации трубопроводов, среди которых метод протяжки полимерного чулка с последующим ультрафиолетовым отверждением, протяжка полиэтиленовых труб внутри старого трубопровода,цементно-песчаная облицовка старой трубы и др., необходимо до начала проведения работы провести обследование, выявить все элементы, которые могут помешать проведению таких работ. Препятствиями для бестраншейной реновации могут быть выступающие из труб куски арматуры, отводы, грат либо свищи, через которые происходит инфильтрация воды. Затем с помощью фрезерных и ремонтных роботов препятствующие элементы устраняются: срезается грат, с помощью бандажей заделываются свищи;

4) обследование трубопроводов при промывке. Некоторые участки коллекторов не поддаются очистке, и в них вновь образуются засоры. Толькотеледиагностика позволяет установить причину возникновения такой ситуации и принять меры по ее устран