Система оперативного диспетчерского контроля в тепловой сети

Назначение и область применения

При подземной прокладке трубопроводов без специальных средств затруднительно определить факт и место прорыва тепловой сети. При этом происходят значительные потери как тепловой энергии, так и теплоносителя. Поэтому в зимний период нередко приходится видеть раскопанные теплотрассы во всю улицу в поисках течи. Дефекты в высокоэнергетических теплотрассах могут развиваться стремительно, что нередко приводит к серьезным последствиям. Эксплуатировать теплотрассы без on-line системы диагностики равносильно ситуации с бочкой пороха и подожженным фитилем. Выход один — внедрить систему СОДК. Благо, что современные методы стали заметно эффективнее и дешевле. Предлагаемым методом можно локализовать дефект лишь с точностью до сегмента. Определить конкретное место намокания можно при помощи других технических средств: рефлектометрами, течеискателями.

Принцип работы

В основу работы системы положено свойство ППУ изоляции увеличивать электрическую проводимость под воздействием влаги. В сухом состоянии ППУ изоляция имеет сопротивление в несколько МОм. При попадании влаги в теплоизоляцию проводимость последней увеличивается. Этот факт и фиксируют приборы.

Зафиксированные значения омического сопротивления теплоизоляции вместе со вспомогательной информацией периодически через автономный LoRa радиомодуль передаются на верхний уровень.

Частота опроса настраивается при инсталляции системы. По умолчанию опрос происходит два раза в сутки.

Экспериментально установлено, что при сопротивлении теплоизоляции на участке трассы не более 300 метров, равном:

более 100 кОм	отлично
от 50 кОм до 10 кОм	норма
от 50 кОм до 10 кОм	внимание
от 10 кОм до 5 кОм	тревога
менее 5 кОм	намокание

ПО верхнего уровня позволяет на карте города выводить соответствующую информацию в удобном для пользователя виде.

Диагностируемые дефекты

Трубопроводной арматуры:

• Нарушение герметичности стальной трубы.
• Повреждение полиэтиленовой наружной оболочки.
• Обрыв сигнального проводника.
• Дефекты коммутации сигнальных проводников.
• Замыкание сигнального провода на трубу.

Системы:

• Напряжение батареи.
• Код состояния АУ (автономного устройства).

Структура системы

ПИ-трубы, используемые в тепловых сетях, состоят из стальной трубы, трубы-оболочки из полиэтилена и вспененного полиуретана в качестве изоляции. В этой пене обычно в горизонтальной плоскости располагаются 2 медных проводника сечением 1,5 мм² с погонным сопротивлением от 0,012 до 0,015 Ом/м. Принято различать сигнальным (основной) и транзитный (обратный) проводник. В принципе они идентичны. Транзитный проводник нужен лишь для контроля основного проводника на обрыв за счет «петли».

Автономные устройства (АУ) представляют собой герметичные цилиндры с резиновыми заглушками, работают от литиевых батареек в автономном режиме 3 — 6 лет в зависимости от частоты опроса. АУ располагаются в коверах, устанавливаемых на улице, либо в помещениях насосных и тепловых пунктов.

Упрощенная структура сети LoraWAN

Данные с АУ собираются базовыми станциями (БС). Дальность связи зависит от многих параметров: высоты и типа антенны БС, рельефа местности, уровня помех. Реальная дальность связи в городских условиях колеблется в интервале 0,5 — 5 км. Максимальная дальность связи на открытом пространстве — 30 км.

Данные с БС через GPRS/ETHERNET модемы собираются на сервере ПО верхнего уровня. Доставка данных для конечных пользователей может выполняться различными способами. При наличии большого количества пользователей — WEB технологии, для офисных применений — приложения на компьютере.

Монтаж

Монтаж трубопроводов, их теплоизоляция производятся согласно нормативным требованиям с учетом рекомендаций заводов изготовителей труб с ППУ.

Коммутация сигнальных проводников

Правила эксплуатации

Во время эксплуатации необходимо следить за уровнем разряда батарей. Повышенный разряд батарей может быть связан с попаданием влаги в АУ. С целью устранения этого дефекта достаточно просушить плату феном. Периодически необходимо проверять соединения сигнальных проводников во избежание ложных срабатываний.

Во время эксплуатации тепловых сетей ремонт связан не столько с восстановлением функционала, сколько с сушкой пены. Причины могут быть самые разные: строительные ошибки при герметизации муфт, разрыв теплопровода, неаккуратные земляные работы вблизи труб и многое другое. При попадании влаги оптимальным вариантом является ее удаление до нормальных показателей сопротивления. Достигается это различными способами: от просушки при раскрытой оболочке до замены изоляционного слоя. Контролируется степень сухости импульсным рефлектометром.