Ремонтные телероботы и бестраншейный адресный ремонт подземных трубопроводов

С.В. Храменков, генеральный директор МГП "Мосводоканал",

В.В. Шведов, генеральный директор НПО "ТАРИС",

М.А. Мордясов, зав. лабораторией НИИ КВОВ,

А.Б. Косыгин, начальник цеха ДКТСВиС АУ "Мосводопровод"

Основные задачи видеодиагностики коммунальных трубопроводов с помощью инспекционных (обзорных) ТВ роботов были освещены в № 11 и 12 журнала за 1998 г. (статья «Инспекционные телероботы и диагностика состояния подземных трубо-проводов»). Приведены аргументы, подтверждающие актуальность и необходимость поэтапного широкого внедрения отечественных инспекционных ТВ-роботов, а также дана первичная оценка их экономической целесообразности применительно к российским условиям. После публи-кации авторы получают запросы по дальнейшему информационно-технологическому обеспечению этой проблемы: начиная от технического обслуживания и сервиса инспекционных телероботов и кончая подготовкой соответствующих нормативно-технических документов. Авторы внимательно изучают пожелания заказчиков и пользователей обзорных ТВ-роботов и в дальнейшем будут готовить соответствующие материалы и передавать их заинтересованным организациям.

Настоящая статья посвящена дальнейшему развитию робототехники для трубопроводов коммунального хозяйства, а именно созданию ТВ-роботов для адресного прецизионного ремонта трубопроводов.

В России изготовлением самоходных ремонтных роботов, оснащенных цветной телесистемой и способных выполнять работы по телеинспекции, подрезке и заделке дефектов, занимается только одна фирма - научно-производственное объединение «ТАРИС». Возможности НПО «ТАРИС» по выпуску сложных ремонтных роботов определяются многолетним опытом создания специальных робототехнических систем для нужд обороны и атомной энергетики. К созданию роботов для трубопроводов НПО «ТАРИС» приступило с начала 90-х гг. Первые образцы фрезерно-заделочных телероботов были изготовлены по заданию МГП «Мосводоканал», которое не только финансировало проект, но и оказывало серьезную организационную и техническую поддержку при разработке роботов.

Концепция построения ремонтных роботов НПО «ТАРИС» (рис. 1), не имеющая аналогов, обеспечивает возможность снижения их стоимости в 2-3 раза и более по сравнению со швейцарским оборудованием, выполняющим те же функции. Во-первых, оборудование для фрезерования и заделки дефектов НПО «ТАРИС» изготавливает в виде сменных головок, устанавливаемых на единый транспортный модуль, тогда как швейцарские фирмы делают отдельный робот для выполнения каждой задачи. Во-вторых, НПО «ТАРИС» использует вместо гидравлических приводов вращения и подачи фрезы электрические, которые, хотя и уступают гидравлическим по мощности, но за счет четкого подбора режимов работы способны решать весь круг задач, доступных гидравлическим фрезерным устройствам, за исключением задач по фрезерованию бетона. Электрическая фрезерная система не только значительно дешевле гидравлической, но и больше соответствует требованиям экологической безопасности в водопроводе.

В роботах НПО «ТАРИС» используется уникальная система заделки дефектов при помощи бандажей, прямых аналогов которой в мире не существует. Все оригинальные конструктивные решения и методы, используемые НПО «ТАРИС», запатентованы. Полимерный материал, применяемый НПО «ТАРИС» для заделки дефектов, имеет российский гигиенический сертификат и может применяться для ремонта сетей питьевого водоснабжения. Кроме того, НПО «ТАРИС» изготавливает и более дешевые упрощенные фрезерные роботы, а также системы, предназначенные только для телеинспекции, как самоходные, так и проталкиваемые или протягиваемые в трубе тросом, плавающие телесистемы для самотечных коллекторов и другое оборудование.Роботы НПО «ТАРИС» оснащены цветной телекамерой с высокой разрешающей способностью и дистанционно управляемой фокусировкой, телекамера может быть дополнительно оснащена электромеханическим стеклоочистителем. Роботы герметичны и способны работать с погружением в воду, при этом телекамера обеспечивает хорошую видимость в прозрачной воде. Все роботы и телекамеры закачиваются изнутри сухим азотом для предотвращения конденсации влаги внутри робота и запотевания стекол телекамеры.

Робототехнический комплекс для ремонта трубопроводов монтируется в автомобиле, в котором размещается пост управления, электрогенератор, кабельный барабан и другое оборудование. Комплекс может быть оснащен датчиком пути и системой ввода видеостроки, а также компьютерной системой документирования. Для удобства загрузки ремонтного робота в трубопровод предусмотрен специальный подъемный механизм (рис. 2).

Ремонтные роботы НПО «ТАРИС» выполняют следующие основные функции:

Видеодиагностика трубопровода. Внутренняя телеинспекция трубопровода, проводимая цветной телекамерой с высокой разрешающей способностью, дает информацию о состоянии трубопровода. Робот с такой телекамерой обнаруживает даже небольшие трещины и течи, засоры и посторонние предметы; определяет точное местоположение и характер дефекта, состояние трубопровода вокруг дефекта для принятия решения о локальном ремонте или о замене участка трубопровода.

Локальный ремонт трубопроводов. Если в трубопроводе имеется дефект, находящийся под автомагистралью, железной дорогой, трамвайными путями или под речным переходом, раскопка в месте дефекта вызывает большие сложности. В этом случае возможен ремонт при помощи робота, вводимого в трубу в более удобном месте, расположенном на расстоянии в несколько десятков или сотен метров от дефекта. Перед заделкой робот выполняет локальную зачистку места дефекта фрезами, щетками или специальными составами. В ходе ремонта робот накладывает на внутреннюю поверхность трубы кольцевой бандаж (полосу специальной ткани, пропитанной полимерным составом), надежно перекрывающий утечку. Впервые такие бандажи были установлены при аварийных работах в действующих сетях водоснабжения в начале 1996 г., время, прошедшее с тех пор, позволяет сделать вывод о надежности метода.

Устранение выступающих элементов. Присутствующие в коммунальных трубопроводах выступающие элементы: стальные или деревянные ремонтные штыри, элементы катодной защиты, грат на сварных швах (в водопроводе, газопроводе и нефтепроводе), выступающие внутрь домовые вводы (в канализации) уменьшают проходное сечение трубопровода, способствуют образованию засоров и препятствуют проведению санации трубопроводов любым из известных методов. Устранение таких элементов возможно при помощи фрезерного робота, способного подрезать стальные, чугунные, керамические и прочие элементы и зачищать сварные швы от грата. Применение роботов для решения данной задачи особенно актуально, если дефект находится под автомагистралью, трамвайными или железнодорожными путями и другими подобными объектами.

Временное устранение течи перед нанесением цементпо-песчаной облицовки. При восстановлении водопровода путем цементно-песчаной облицовки остро стоит проблема нанесения цементно-песчаной смеси на участках со сквозными свищами, через которые постоянно подтекает вода, что делает невозможным затвердевание покрытия в зоне свища. Для временной ликвидации течи специалистами НПО «ТАРИС» создано устройство, оперативно накладывающее Внутри трубопровода временный бандаж -тонкую ленту из нержавеющей стали со специальным замковым устройством и подслоем из пористой резины. Робот доставляет бандаж к месту протечки и разжимает его таким образом, что стальная лента прижимает пористую резину к внутренней стенке трубопровода и надежно перекрывает течь, после чего может быть нанесено цементно-песчаное покрытие. Установка бандажа на большие свищи и трещины требуется и при других видах санации, например, при санации водопровода или газопровода по методу «Феникс», применяемому в Москве фирмой «Preussag».

Вскрытие боковых отводов после санации. При восстановлении старых трубопроводов путем их внутренней облицовки пластиком за один проход санируется участок протяженностью от 50 до 500 м. На данном участке возможно наличие боковых отводов, которые после проведения внутренней облицовки основной трубы пластиком оказываются заглушенными. Для восстановления работоспособности всей трубопроводной системы необходимо проделать отверстие в новой пластиковой облицовке в месте бокового отвода при помощи ремонтного робота с фрезерной головкой.

Удаление из труб посторонних предметов. Практика обследований коммунальных сетей Москвы при помощи телевизионных роботов позволяет сделать вывод о наличии в трубопроводах большого количества посторонних предметов, которые не только засоряют трубопровод и сокращают его проходное сечение, но и могут в ряде случаев приводить к аварийным ситуациям и к необходимости замены элементов трубопровода. Например, камень, находящийся под задвижкой, препятствует перекрытию задвижки и фактически требует ее замены. Для удаления посторонних предметов из трубопроводов перспективно использовать ремонтно-осмотровые роботы, оснащенные манипулятором и накопительным поддоном.

Эффективность применения телероботов НПО «ТАРИС». В сентябре 1998 г. при проведении подготовительных работ перед санацией трубопровода городского газоснабжения методом «Феникс» на ул. Стромынка возникла следующая проблема: примерно посередине между двумя раскопками, выполненными на расстоянии 220 м, в ходе телеинспекции обнаружили заглушенный боковой отвод (врезку) диаметром 150 мм. Для прокладки в трубопроводе пластикового рукава по методу «Феникс» было необходимо надежно заделать отверстие бокового отвода для гарантии работоспособности новой пластиковой трубы под давлением. Данная операция была выполнена в течение полутора часов при помощи ремонтного робота НПО «ТАРИС», недавно приобретенного подрядной организацией. Робот проехал по трубопроводу 108 м и установил внутренний бандаж из металла с подслоем пористой резины, полностью перекрыв отверстие врезки. Примечательно, что врезка находилась под оживленным перекрестком и для ее заделки с использованием откопки пришлось бы не только снимать и восстанавливать асфальтовое покрытие, но и перекрывать автомобильное движение, а также демонтировать светофор, что привело бы к осложнениям в отношениях с дорожными службами и к значительным финансовым затратам (по оценкам специалистов подрядной организации, не менее 45 тыс. р.)

Методом с использованием тканево-полимерных бандажей службами МГП «Мосводоканал» производились аварийные работы по ликвидации утечек под оживленными автомобильными трассами, например, под ул. Профсоюзной и ул. Алмаатинской. При этом робот вводился в трубопровод в удобном месте, в стороне от дорожного покрытия.

Для осмотра трубопроводов и проведения ремонтных работ на водопроводной сети города службой АУ «Мосводопровод» за сезон на ремонтном комплексе «Рокот-1» производства НПО «ТАРИС» было совершено более 60 выездов, общая длина пройденного роботом пути составила 9,6 км. Удаление при помощи фрезерного робота заусенцев и наплывов металла перед санацией водопровода на ул. Погодинской позволило избежать две лишние раскопки, подрезка наплывов металла на сварном шве и ремонтных штырей (затычек) перед санацией водопровода на ул. Саморы Машела предотвратила три дополнительные раскопки.

Использование ремонтных роботов НПО «ТАРИС» позволяет существенно сократить количество вскрышных работ, что не только способствует улучшению экологической ситуации и нормальному функционированию транспорта, но и дает значительный экономический эффект. Можно констатировать, что в условиях крупного города телеробот для ремонта окупается менее чем за два десятка выездов для устранения дефектов трубопроводов, если данный дефект находится в труднодоступном месте.

Выводы

В настоящее время, когда остро стоят проблемы безраскопочных методов ремонта трубопроводов, на-прямую связанные с экологией го-рода и высокой загруженностью ав-тотранспортных магистралей, ремонтные роботы для трубопроводов находят все более широкое применение, а высокая рентабельность отечественных робототехнических комплексов привлекает к ним внимание как крупных муниципальных предприятий, так и независимых подрядных организаций.