Энергосбережению тоже надо учиться

Проблеме энергосбережения в России сейчас уделяется большое внимание. Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов может быть достигнута за счет широкого применения передовых технологий прокладки тепловых сетей. На сегодняшний день системы предварительно изолированных трубопроводов с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией признаны в мире самой экономичной технологией прокладки - тепловые потери составляют от 2 до 5% в зависимости от диаметра трубы при коэффициенте теплопроводности менее 0,033 Вт/м.К. Рассматривая проблемы применения таких трубопроводов в нашей стране полезно проанализировать опыт европейских стран, в частности Германии.

История централизованного теплоснабжения в Германии берет начало в 1880 г Протяженность теплосетей в настоящее время составляет примерно 100 тыс. км в двухтрубном исчислении. Внедрение новых технологий прокладки тепловых сетей в ППУ изоляции началось около 40 лет назад. Сегодня около 50 тыс. км теплосетей - это стальные трубопроводы в ППУ изоляции, около 25 тыс. км - гибкие трубы, остальные 25 тыс. км - традиционная прокладка (канальная, надземная и т.п.). Ежегодный объем строительства новых и замены старых сетей по технологии прокладки труб в ППУ изоляции составляет около 3000 км. За это время в Германии накоплен колоссальный опыт изготовления предизолированных систем, их проектирования, строительства и эксплуатации. Аккумулятором этих знаний является Ассоциация AGFW. Направлениями деятельности Ассоциации являются многочисленные вопросы, начиная с технологий производства и монтажа оборудования, нормативно-технической и энергетической политики, экономии тепла и заканчивая проблемами надежности систем, организации и безопасности труда, а также менеджмента знаний. Каждый этап внедрения труб с ППУ изоляцией регламентируется специальными документами Ассоциации AGFW, едиными для всей страны и обязательными для исполнения.

Обеспечение качества и как итог эффективное энергосбережение, является в Германии комплексным процессом, охватывающим все фазы создания теплосети:

■   проектирование;

■   проведение конкурса и размещение заказа;

■   заводское изготовление конструктивных элементов системы;

■   транспортировка и хранение;

■   монтаж;

■   приемка строительно-монтажных работ;

■   ввод в эксплуатацию;

■   эксплуатация.

При этом перед началом реализации необходимо выявить квалификацию поставщиков и строительных организаций. Персонал этих организаций должен быть обучен и обладать достаточным опытом, так же как и органы технического надзора и персонал эксплуатационных предприятий. Особое внимание надо обратить на документирование всего процесса - от проектирования до ввода в эксплуатацию.

Основу расчета статики предизолированных трубопроводов составляет выбор схемы прокладки трубопроводов, среди которых:

1. Условная прокладка - с ограничением протяженности участка между углами поворота. Данная прокладка удобна тем, что позволяет раскапывать трубопровод в любое время в процессе эксплуатации.

2. Горячая прокладка (с предварительным прогревом). Протяженность между углами и диаметр трубопровода не ограничены. Траншея засыпается при достижении температуры прогрева, определяемой проектом (приблизительно половина от рабочей температуры).

3. Холодная прокладка (без предварительного прогрева). Способ применим, если в процессе эксплуатации возникающие напряжения не превышают предел текучести стальной трубы. Ассоциация AGFW рекомендует применять этот метод для труб диаметром не более 400 мм и температуре не выше 120 ^ОС. При этом способе, как правило, применяют компенсационные подушки (предназначены для защиты полиэтиленовой оболочки трубопровода от возможных повреждений, которые могут возникнуть в результате линейных удлинений и сжатий труб в процессе их эксплуатации; эти подушки используют при бесканальном подземном способе прокладки трубопроводов. - Прим. ред.). При прокладке на малой глубине существует опасность выпучивания трубопроводов.

4. Прокладка с применением стартовых компенсаторов для ограничения продольных перемещений трубопровода.

Согласно руководящим документам Ассоциации AGFW в вариантах 1 и 3 допускается прокладка трубопроводов методом изгиба трассы с углами не более 3^О, при этом расстояние между изгибами не должно превышать 20 диаметров трубы.

Анализируя проекты на тепловые сети, разработанные российскими институтами, к сожалению, приходится делать вывод, что многолетний опыт наших западных коллег слабо учитывается в России. Практически все отечественные проекты выполняются по схеме холодной прокладки, что приводит к большим осевым нагрузкам. Трубопровод имеет большие смещения в областях скольжения. Тройники и тройниковые ответвления приходится усиливать. Строительство теплосети должно быть выполнено без отступлений от проекта по высотным отметкам, компенсирующие подушки должны быть предварительно напряжены. Очень высоки требования к геологическим изысканиям и качеству используемого для засыпки песка. При существующем отношении к строительству тепловых сетей в нашей стране это весьма проблематично.

Напрашивается естественный вывод - проекты должны выполняться с учетом всех особенностей, названных выше, и при этом должна выбираться оптимальная схема прокладки.

Одним из самых проблемных узлов тепловых сетей, наиболее часто выходящих из строя из- за коррозии стальной трубы, является неподвижная опора. В Европе уже более 20 лет назад отказались от применения таких опор, предпочитая естественную компенсацию. Врезки делаются в так называемых естественных точках крепления. У нас их принято называть «мнимыми опорами». Мало того что неподвижная опора - удовольствие достаточно дорогое, она даже в предизолированных системах является местом проникновения блуждающих токов на стальной трубопровод и, как следствие, трубопровод преждевременно выходит из строя. Наша же задача, чтобы тепловые сети работали без замены в течение 50-60 лет.

С 1996 г. Ассоциация AGFW проводит сбор данных от теплоснабжающих предприятий о повреждениях на трубах с ППУ изоляцией с целью анализа тенденций развития причин неисправностей и при необходимости введения мер по их устранению. В сборе информации участвует все возрастающее число членов Ассоциации (в 2008 г. - 90%), данные охватывают около 10% всех тепловых сетей страны. Почти 80% всех повреждений были обнаружены с помощью систем оперативного дистанционного контроля (ОДК) изоляции. В остальных случаях повреждения выявлялись визуально или по результатам тепловизионной съемки.

Статистика повреждений показана на рис. 1 и 2. Все повреждения подразделяются на системно-обусловленные, связанные с неудовлетворительным качеством продукции и монтажных работ, и посторонние повреждения, которые были нанесены третьей стороной. Посторонние повреждения составляют около 15-20%. Среди основных причин системных повреждений:

·         негерметичность муфтовых соединений (45%);

·         дефекты сварных соединений на стройплощадке (14%).

По результатам анализа повреждаемости Ассоциацией AGFW был разработан и введен в действие ряд документов:

·         FW401 «Прокладка и статика труб в ППУ изоляции для сетей централизованного теплоснабжения»;

·         FW603 «Монтаж муфт на трубопроводах с ППУ изоляцией: аттестация монтажников»;

·         FW601 «Квалификационные критерии для предприятий, занимающихся прокладкой трубопроводов»;

·         FW605 «Монтаж муфт на трубах с ППУ изоляцией: требования к предприятиям».

Как видно из рис. 1 и 2, в результате в последующий период наблюдается резкое снижение повреждаемости. Снижению дефектов муфт также способствовало вытеснение из практики монтажа типов муфт, не допускающих проверку герметичности гидроизоляции до заливки смеси компонентов ППУ

Одной из основных составляющих строительства является монтаж теплосети и муфт. Следует обратить внимание на следующие особенности, отмеченные в Руководстве, подготовленном Ассоциацией AGFW.

1. В процессе монтажа рекомендуется маркировка зон крепления и скольжения трубопроводов, определяемых проектом с обозначением зон их предварительного напряжения.

2. Компенсационные подушки как важная составляющая проекта рассчитываются по своим правилам в зависимости от схем и условий прокладки. Основное правило - температура поверхности полиэтиленовой оболочки не должна превышать 50 ^ОС во избежание снижения усталостной прочности, что приводит к ограничению толщины подушек до 100-120 мм в зависимости от способа установки (кругового или бокового). Крепление подушек к трубе скотчем с защитой от проникновения песка полиэтиленовой пленкой (рис. 3).

3. При сварке полиэтиленовой оболочки и монтаже муфт необходимо защитить зону от воздействия ветра, влаги, пыли, солнца. Работы вести при температуре не менее 5 ^ОС. На оболочке не должно быть царапин, надрезов, следов удара, т.к. в этих местах возникает концентрация напряжений.

4. При сварке на стальном трубопроводе должны быть отключены смонтированные приборы системы ОДК во избежание их повреждения.

5. При сварке муфт должна контролироваться не только температура нагрева, но и температура остывания стыка (до температуры 90 ^ОС).

6. Заливка установленных муфт компонентами ППУ производится при температуре поверхности рабочей трубы от 15 до 45 ^ОС.

В связи с вышеприведенным анализом применения предизолированных трубопроводов в Германии хотелось бы поделиться следующими соображениями.

Всесторонний анализ причин повреждаемости трубопроводов тепловых сетей и дальнейшая разработка и внедрение соответствующих нормативных документов на все этапы жизнедеятельности труб в ППУ изоляции позволяют значительно снизить повреждаемость теплосетей уже через 11,5 года. В России с нами злую шутку сыграла отмена обязательности применения СНиПов, ГОСТов, Сводов правил. Старые нормативы отменены, а новых еще нет. Предполагается, что создаваемые саморегулируемые организации (СРО) смогут «сочинить» свои нормативные документы. Но сколько СРО, столько и своих нормативов. Ничего хорошего от такой политики ждать не приходится. Да и СРО в области теплоснабжения - перспектива достаточно далекая. Около 60-70% тепловых сетей по России, отслуживших свой срок, могут не дождаться «светлого будущего». На наш взгляд, Министерство энергетики РФ должно взять в свои руки и ускорить процесс разработки и внедрения новых нормативных документов, которые сделают новые законы «Об энергосбережении» и «О теплоснабжении» реально работающими.