Визуально-оптический метод
Этот метод основан на регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с ОК. Это взаимодействие связано с оптическими эффектами: поглощением, отражением, рассеиванием, дисперсией, поляризацией и др. Преимущества данного метода – возможность диагностировать поверхности в труднодоступных местах, в том числе внутри закрытого пространства. Данный метод применим для измерения геометрических размеров объектов контроля и обнаружения поверхностных дефектов (забоины, разрывы, трещины, коробления и т.д.). Целью визуального контроля металла и сварных швов является выявление дефектов: коррозии, трещин, расслоений, вмятин, раковин, пор, западаний между валиками шва, шлаковых включений. Целью измерительного контроля является определение размеров дефектов, выявленных при визуальном контроле. Часто визуальному и измерительному контролю подвергаются сварные конструкции и особенно трубные элементы (тройники, фланцевые соединения, отводы, коллектора и т.д.). Кроме перечисленных отклонений измерительному контролю подвергаются гнутые участки труб и при этом проверяются: отклонения от круглой формы (овальность); толщина стенки в растянутой части гнутого участка трубы; радиуса гнутого участка трубы; высоты волнистости (гофры) на внутреннем гнутом участке трубы; предельные отклонения габаритных размеров.
К визуальной группе приборов относятся лупы, микроскопы, эндоскопы; а также измерительные приборы: штангенциркули, щупы, индикаторные толщиномеры, радиусные шаблоны, линейки, угломеры, уровни и т.д. Эти приборы и инструменты используют при проведении визуального и измерительного контроля [].
Существенным недостатком данного метода является узкий диапазон контролируемых параметров, жёсткие требования к чистоте поверхности и окружающей среде.
Средствами реализации визуальной диагностики являются телероботы, эндоскопы и бороскопы – приборы, построенные на базе волоконной и линзовой оптики.
В основе конструкции эндоскопа лежит оптическая система, которая позволяет передавать изображение участка осмотра на значительное расстояние (до нескольких метров). Эндоскопы подразделяются на линзовые, оптиковолоконные и комбинированные. Следует отметить, что по качеству изображения волоконно-оптические эндоскопы уступают линзовым, но позволяют передавать изображение без искажения при любом их изгибе. Схема гибкого волоконно-оптического эндоскопа показана на рис…
Диагностика визуально-оптическими методами, как и любыми другими, регламентируется нормативными документами [].
Рис. …. Схема гибкого эндоскопа [..]:
1 – объект контроля; 2 – призма; 3 – линза объектива; 4 – световод изображения; 5 – световод освещения; 6 – окуляр; 7 – система регистрации (глаз, фотокамера); 8 – источник света; 9 – линза; 10 – тепловой фильтр
Телевизионные роботы – перемещающиеся внутри трубопровода транспортные модули на колёсном, гусеничном ходу, салазках или плавающие. Робототехнические комплексы полностью герметичны и могут работать в частично заполненных водой трубопроводах, что даёт им преимущество перед другими средствами контроля.
На сегодняшний день существует следующая классификация телевизионных роботов []:
- переносные проталкиваемые телекамеры с черно-белым или цветным монитором, углом бокового обзора 630 с возможностью фокусировки изображения. Применяются для диагностики труб от 400 до 300 мм длиной до 100 м;
- дистанционно управляемые телекамеры с цветным монитором, углом бокового обзора 750С с возможностью фокусировки изображения. Предназначены для диагностики труб диаметром от 100 до 1200 мм на расстоянии до 1000 м, с возможностью подключения ПК;
- дистанционно-управляемые телекамеры с сателлитами (дополнительные телекамеры) предназначены для одновременного проведения телеинспекции основного трубопровода и ответвлений диаметром 100-200 мм и длиной 25-50 м;
- специализированные телекамеры (беспроводные и глубинные для скважин).
Современные телевизионные роботы могут совмещать функции контроля за техническим состоянием трубопроводов (обнаруживать и распознавать посторонние объекты, измерять толщину стенок и т.д.) и локального ремонта отдельных участков (например, Рокот-1, Р-200 и др.). Ремонтные телероботы комплектуются специальным оборудованием (например, фрезерной, заделочной и бандажной головками) и цветными телекамерами с возможностью фокусировки. В случае обнаружения дефектов в труднодоступном месте трубопровода, возможен ремонт мест утечек при помощи наложения роботом внутренних бандажей. При этом отпадает необходимость раскопок на крупных магистралях, на трамвайных или ж/д путях, на центральных улицах или площадях города. Робот вводится в трубопровод в удобном месте (через колодец или с раскопкой на газоне), проходит по трубе до недоступного сверху места дефекта и выполняет ремонт. Анализ литературных источников показал, что применение ремонтных робототехнических комплексов позволяет сократить расходы на проведение аварийных работ, соответственно на 10 и 70 % по сравнению с расходами на раскопку котлована в грунте и на асфальте. В настоящее время ремонтные роботы оснащаются оптической системой VideoRuler. Это система измерения величины объектов внутри трубопроводов. Система построена на основе телекамер TV6-70 и рабочей станции CD3 с программным обеспечением Telescan-Robot.
Для измерения толщины стенки трубопровода применяются фрезерные телероботы, оснащённые контактными ультразвуковыми датчиками, например, C-200D. Современные телероботы могут не только обнаруживать и идентифицировать дефекты, но и прогнозировать их появление. В последние годы за рубежом появляются многопрофильные диагностические комплексы, работающие по типу мини-лабораторий. В последние годы в Европе и США появились вращающиеся панорамные камеры цветного изображения – SlimLain Pan (Великобритания), Uemsi (США), HV 25 (Франция) и др.
На рис… представлены робототехнические комплексы, предназначенные для телеинспекции водопроводных, водоотводящих и водосточных сетей.
а) б)
Рис…Диагностические робототехнические комплексы
а – телеробот на колёсном ходу; б) – видеокамера для телеинспекции водозаборных скважин.
Телеинспекция может дать большое количество информации о состоянии трубопроводов. Этот метод позволяет обнаружить даже небольшие трещины и течи, засоры и посторонние предметы, определить точное местоположение и характер дефекта, определить состояние трубопровода вокруг дефекта для принятия решения о локальном ремонте, или о замене участка трубопровода. В результате, поиск и ликвидацию утечек ИС можно осуществлять без раскопки траншей большой протяженности с локальной раскопкой в установленном месте, или с применением бестраншейных технологий.
Инспекционный теледиагностический контроль должен проводиться в следующих случаях:
– для оценки состояния действующих сетей;
– для выявления состояния трубопровода перед проведением бестраншейной реновации сетей;
– после проведения восстановительных работ, как траншейными, так и бестраншейными методами;
– при приёме в эксплуатацию вновь построенных систем.
По результатам видео-диагностики должен составляться отчёт о состоянии трубопроводов (описание нарушений стыковых соединений, прогибы, изломы, деформация, и т.д.). Обнаруженные дефекты с помощью ТВ-роботов можно сгруппировать в две большие категории []:
– структурные (микротрещины, вызывающие локальную эксфильтрацию и инфильтрацию, продольные и круговые трещины, нарушение стыковых соединений в результате старения труб);
– функциональные (деформация образование ржавчины, биобрастаний и наносов на внутренней поверхности труб, проникновение корней деревьев, преждевременное разрушение материала труб и защитных покрытий, и т.д.).
Достигаемая точность получения информации телевизионными роботами достаточна для принятия решения о стратегии восстановления трубопроводов. Однако для принятия окончательного решения на ряду с телеинспекцией необходимы данные об уклоне трубопровода, характере и агрессивности грунта и подземных вод вблизи трубопровода.
Для выявления гомогенности грунта вблизи ветхих труб применяются радиоактивные или импульсные методы. Кроме обследования почвы эти методы позволяют получить исчерпывающую информацию об условиях залегания трубопроводов в грунте и об их техническом состоянии (степень износа стенок, наличие препятствий и т.д.).
При радиационном методе предполагается использование гамма-зондов или нейтрон-гаммма-зондов, которые вводятся в трубопроводы и размещаются на передвижном лафете у внутренних стенок.
Импульсный метод предусматривает использование георадаров с антеннами. При этом методе антенна может находиться над трассой, т.е. нет необходимости непосредственного контакта антенны со стенками трубы. Импульсный метод позволяет обнаруживать препятствия как большого, так и малого размера.
Тепловой метод контроля
Данный метод основан на регистрации температурных полей контролируемых объектов. Тепловое излучение создается любым объектом при температуре выше нуля градусов. Для визуализации этого излучения Вам необходима лишь инфракрасная камера.
По характеру взаимодействия теплового поля с ОК различают: пассивный метод контроля, который основан на использовании собственного теплового излучения и активный, когда объект нагревают или охлаждают от внешнего источника. В зоне дефектов наблюдается интенсивный отвод теплоты, возникают температурные градиенты, которые регистрируются тепловым приемником, а затем преобразуются в электрические сигналы. Этот метод применим к объектам из любых материалов, и позволяет выявить как поверхностные, так и внутренние дефекты в виде пустот трещин, расслоений и т.д. допускается дистанционное изучение температурных полей в инфракрасно диапазоне.
Тепловой метод контроля применяется при тепловизионном обследовании: для регистрации температурных полей на поверхности объектов контроля, для определения температурного состояния деталей в труднодоступных и опасных местах оборудования (пирометры, тепловизоры, термометры…). Пирометры и термометры позволяют практически непрерывно проводить измерения температуры, что повышает оперативность и достоверность контроля.
Недостатком тепловизионного метода – использование контактных устройств, что затрудняет контроль за движущимися объектами, при бесконтактных – предъявляются жёсткие требования к окружающей среде.
Одним из способов устранения утечек в ИС являются тепловизоры (FLIR T200, TVS600, HotShot LT и т.д.) как одно из прогрессивных способов бесконтактного измерения температуры. Для визуализации излучения в тепловизорах используется инфрокрасная камера, которая позволяет получать ясные тепловые изображения, мгновенно измерять минимальную разность температур и преобразовывать эти тепловые изображения в стандартный электронный формат, готовый для дальнейшей обработки.