Обеспечение надежности трубопроводов в условиях крупных городов на примере предприятия ГУП «Мосгортепло»

С. Н. Щербаков, главный инженер ГУП «Мосгортепло»

В ведении ГУП «Мосгортепло» находятся около 5 000 км тепловых сетей, к которым присоединено почти 25 000 зданий. На балансе предприятия находится 5 400 центральных тепловых пунктов (ЦТП). Зона действия предприятия охватывает 560 км². В задачи предприятия входит эксплуатация ЦТП, тепловых вводов и разводящих сетей систем отопления и горячего водоснабжения в Москве.

ГУП «Мосгортепло», получая тепловую энергию от ОАО «Мосэнерго», обеспечивает потребителей теплом на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. За последние несколько лет предприятием ежегодно производился капитальный ремонт нескольких сотен ЦТП и перекладывалось по 400–500 км тепловых сетей, что позволило на данный момент значительно снизить объемы реконструкции и капитального ремонта и создать достаточно надежную систему теплоснабжения столицы, уже длительное время функционирующую без серьезных аварий.

Основной задачей ГУП «Мосгортепло» на сегодняшний день является обеспечение надежности тепловых сетей – это основная функциональная обязанность любой теплоснабжающей организации. Решение этой задачи проводится сразу по нескольким направлениям.

В таком крупном хозяйстве, каковым является ГУП «Мосгортепло», неизбежно возникают повреждения на подведомственных трубопроводах. Так, за отопительный сезон 2003–2004 годов было выявлено и устранено 341 повреждение, часть из которых не вызвали чувствительных отклонений режимов теплоснабжения. В среднем по предприятию на ликвидацию повреждения затрачивается от 2,5 до 4 ч.

Для оперативного обнаружения и устранения повреждений на предприятии создана мощная аварийная служба. Круглосуточно на дежурстве находится 27 аварийных бригад. Аварийная служба имеет на своем вооружении 136 единиц специализированной автотракторной техники. К ним относятся машины для доставки аварийных бригад, а также необходимого оборудования и материалов к месту повреждения, автокраны, передвижные электростанции, компрессоры, откачивающая и вентилирующая техника, а также техника для проведения земляных работ.

Особое место в техническом вооружении занимают передвижные диагностические лаборатории, оснащенные аппаратурой для точного определения места повреждения. При поиске места повреждения используются корреляционные приборы «Коршун» производства Украины и LC-2100, производства Японии, а также акустические течеискатели «Успех-АТГ-5» и ТА-12М отечественного производства. Для повышения точности при поиске места повреждения производится сравнение показаний приборов разных типов. При этом в среднем достигается точность более 80 %.

Правильная организация работы аварийной службы позволяет избежать серьезных перебоев теплоснабжения на подведомственной территории, а также оказывать посильную помощь смежным городским организациям в ликвидации крупных аварий.

В последнее время изменился подход к планированию и проведению планово-предупредительных ремонтов на тепловых сетях. Теперь при составлении планов капитальных ремонтов и модернизации одновременно учитывается несколько факторов для конкретного участка тепловых сетей :

- срок службы теплосети;

- диапазоны рабочих давлений и температур;

- статистика аварийных повреждений;

- результаты тепловой аэрофотосъемки;

- результаты диагностики.

Для получения этих данных ГУП «Мосгортепло» ежегодно заключает договоры с подрядными организациями.

Диагностика состояния трубопроводов проводится тремя организациями – ООО НПФ «Диатех», ЗАО «Элтест» и ЗАО «Теплосфера» – с целью получения результатов о фактическом состоянии обследуемых трубопроводов, а также об остаточном ресурсе того или иного участка в конкретно существующих условиях его эксплуатации. Кроме того, изучение этих условий позволяет провести дополнительные мероприятия для продления срока службы трубопроводов. Данные диагностики позволяют также выявить и локализовать зоны, наиболее подверженные разрушающим воздействиям внешних факторов. Ежегодно в ГУП «Мосгортепло» диагностируется около 300 км трубопроводов.

Тепловизионная аэрофото-съемка, ежегодно проводимая ЗАО ГНПП «Аэрогеофизика», позволяет получать карты интенсивности тепловых полей на территориях, где проложены тепловые сети предприятия. Совмещая эти карты с масштабными схемами тепловых сетей, удается определить места наибольших (сверхнормативных) утечек тепла. Дополнительное (наземное) обследование этих участков позволяет найти причину повышенных тепловых потерь и принять решение о необходимости проведения ремонта или других мероприятий.

Развитие системы АСУ на предприятии позволило произвести полную инвентаризацию всего оборудования и тепловых сетей, находящихся в ведении ГУП «Мосгортепло». Базы данных системы содержат полную информацию о каждом участке тепловых сетей – год строительства и последнего капитального ремонта, рабочие режимы (температура, давление), способ прокладки, сведения о материале труб и тепловой изоляции, даты и характер повреждений, способы их устранения, а также результаты диагностики с информацией об остаточном ресурсе каждого участка. Кроме того, в справочный раздел занесены основные технические характеристики используемых на предприятии трубопроводов.

При существующем уровне системы АСУ формирование планов перекладки тепловых сетей производится в автоматическом режиме. Также при помощи программных средств рассчитывается величина нормативных тепловых потерь на заданных участках.

Одним из важных факторов повышения надежности тепловых сетей является борьба с коррозией. По данным ВНИПИЭнергопрома, 54 % от общего числа повреждений являются следствием коррозии. Коррозия является основной причиной того, что в отличие от нормативного срока службы трубопроводов – 25 лет, фактический срок составляет 12–15 лет для магистральных трубопроводов и 7–8 лет для разводящих трубопроводов (данные Госстроя России).

Учитывая особо высокую энергонасыщенность территории Москвы и наличие агрессивных грунтов, ГУП «Мосгортепло» уделяет большое внимание защите трубопроводов от разрушающих факторов.

Аварийная служба ГУП «Мосгортепло» принимает оперативные решения по защите от коррозии блуждающими токами проблемных участков трубопроводов тепловодоснабжения, расположенных вблизи путей электротранспорта, силовых кабелей, в зонах действия станций катодной защиты других подземных металлоконструкций и трубопроводов. Критерием опасной коррозии для тепловых сетей является высокая коррозионная агрессивность грунта и наличие воды в канале (или заиливания канала) при канальной прокладке.

Коррозионная агрессивность грунта оценивается по значению удельного электрического сопротивления. Она определяется, как правило, на трассах действующих сетей в полевых условиях через каждые ~20–30 м длины трубопровода на расстоянии 2–4 м от оси трубопровода. Измерение сопротивления производится в период отсутствия промерзания грунтов на глубине заложения трубопроводов с помощью измерителей сопротивления заземления типов М-416, Ф-416, МС-08. В качестве электродов применяются стальные стержни длиной 250–350 и диаметром 15–20 мм. Расстояния между смежными электродами принимаются одинаковыми, глубина забивки электродов в грунт должна быть не более 1/20 расстояния между смежными электродами.

Коррозионные измерения для определения опасного действия блуждающих токов на трубопроводах производятся на проблемных, как было указано ранее, участках трубопроводов путем определения смещения разности потенциалов между трубопроводами и электродом сравнения. Как правило, используются медно-сульфатные электроды сравнения. Измерения потенциалов могут выполняться в тепловых камерах, на вводах тепловых сетей к потребителям, в шурфах с применением показывающих или регистрирующих приборов, имеющих входное сопротивление не менее 200 кОм на 1 В шкалы прибора. В случае воздействия на трубопроводы, например, переменного тока опасным с точки коррозии считается случай, когда разность потенциалов между трубопроводом и землей превышает 0,3 В.

После установления опасности коррозии трубопроводов под действием блуждающих токов специалистами аварийной службы принимается решение о применении мер противокоррозионной защиты, в частности, установке на трубопровод анодов-протекторов и изолирующих фланцев.

Электроизолирующие фланцы (изолирующий материал – фторопласт) выпускаются различных типоразмеров в зависимости от диаметра трубопроводов. Цель установки изолирующих фланцев – отсечь проблемный с точки зрения электрокоррозии участок трубопровода для недопущения распространения блуждающих токов по всей трассе.

Участок трубопровода, подверженный действию блуждающих токов, может быть защищен магниевыми или алюминиевыми анодами-протекторами по ГОСТу 51164-98.

В соответствии с ГОСТом 26251-84 протекторы могут иметь различную конструкцию. Удобны в использовании протекторы браслетного типа, например, алюминиевые протекторы типа ПВА или ПБАМЦ, выпускаемые под типовые размеры (диаметры) трубопроводов и устанавливаемые непосредственно на трубу.

Большое внимание аварийными службами ГУП «Мосгортепло» уделяется предварительной подготовке трубопроводов и материалов. Детали и элементы трубопроводов, которые используются при проведении аварийного ремонта, имеют согласно требованиям СНиП 3.05.03-85 и СНиП 3.04.03-85 защитное противокоррозионное покрытие, нанесенное в заводских условиях в соответствии с требованиями технических условий и проектной документации.

Трубы для сетей ГВС имеют наружное и внутреннее цинковое покрытие, нанесенное методом горячего цинкования. Данный тип покрытия определяется санитарными требованиями, обусловленными контактом внутренней поверхности трубы с питьевой водой. Толщина цинкового покрытия составляет не менее 60 мкм. Для трубопроводов ТВ и ЦО используются трубы с наружным противокоррозионным покрытием на основе эпоксидной эмали ЭП 969 салатной. Выбор данной защитной системы проведен из рекомендованных СНиП 2.04.07-86* и РД 153-34.0-20.518-2003 систем покрытий с учетом требований монтажа и условий дальнейшей эксплуатации.

На ряде объектов ГУП «Мосгортепло» в различных префектурах города были проведены также работы по борьбе с внутренней коррозией и отложениями.

Рисунок 1. Перекладка тепловых сетей в СПЭ и в ППУ-изоляции по ГУП «Мосгортепло» в натуральных показателях

Метод, предложенный научным центром «Износостойкость» Московского Энергетического института, основан на использовании поверхностно-активного ингибитора коррозии, молекулы которого обладают способностью разрыхлять и отслаивать поверхностные коррозионные и накипные отложения.

При реализации метода реагент вводится в замкнутую систему теплоснабжения, где происходит его взаимодействие со всеми элементами контура. Реагент не токсичен и, помимо удаления отложений, обладает свойством создания на обрабатываемой поверхности защитного покрытия толщиной 10 мкм. Данное покрытие предотвращает коррозию и образование накипных отложений на обработанной поверхности.

Метод доказал свою действенность на ряде объектов ГУП «Мосгортепло», но не получил должного распространения из-за отсутствия понимания и финансирования со стороны жилищных организаций, системы теплоснабжения которых являются составной (и не меньшей) частью замкнутого контура ЦТП – разводящая теплосеть – система отопления здания.

Важные качественные изменения произошли и в технологии реконструкции тепловых сетей. Выполнив за последние годы основные объемы работ по замене изношенных московских трубопроводов методом традиционной прокладки, ГУП «Мосгортепло» сегодня активно внедряет вместо стальных труб, изолированных минеральной ватой, трубопроводы, выполненные по современной технологии, изолированные пенополиуретаном (ППУ) и имеющие специальную полиэтиленовую оболочку, особую конструкцию стыковых соединений и систему сигнализации (рис. 1, 2). За последние несколько лет предприятием переложено 110 км тепловых сетей в ППУ-изоляции, при этом в 2003 году – 21,8 км.

Рисунок 2. Общая протяженность трубопроводов с применением новых технологий в ведении ГУП «Мосгортепло»

Нашли свое применение в процессе реконструкции и трубы Casaflex, изготовленные из гофрированной нержавеющей стали. Они обладают по сравнению с трубами ППУ еще и такими важными достоинствами, как гибкость и возможность уменьшения стыковых соединений за счет увеличения общей длины выпускаемых заводом трубопроводов до 200 м. Такие трубопроводы рассчитаны на температуру 130°C и давление до 25 атм. В 2003 году этими трубопроводами уже реконструировано 11 км теплотрасс. Еще 100 км внутриквартальных теплосетей с температурой теплоносителя до 95 0C было заменено на гибкие трубопроводы полной заводской готовности из сшитого полиэтилена (СПЭ). Срок службы таких трубопроводов измеряется десятками лет и характеризуется почти полным отсутствием эксплуатационных расходов.

Трубопроводы, изготовленные с применением современных полимерных материалов, дают и выраженный энергосберегающий эффект в виде снижения тепловых потерь. По данным ВНИПИЭнергопром, 300 км теплосетей, уложенных подобными трубопроводами, позволяет экономить до 400 Гкал/ч присоединенной мощности. Поэтому в ближайшие планы ГУП «Мосгортепло» входит реконструкция теплотрасс с использованием ежегодно до 50 км трубопроводов ППУ и до 150 км трубопроводов из СПЭ производства отечественных заводов «МосФлоулайн» и «Газтрубпласт».

Литература

1. Рекомендации по применению изолирующих фланцев на трубопроводах / ОНТИ ВНИИСТ. М., 1983.

2. СНиП 3.04.03-85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

3. СНиП 3.05.03-85. Тепловые сети.

4. ГОСТ 26251-84. Протекторы для защиты от коррозии. Технические условия.

5. ГОСТ Р 51164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии.