Развитие современного городского хозяйства невозможно без нормального функционирования основных жизнеобеспечивающих систем - инженерных коммуникаций различного назначения. Существующие подземные трубопроводы снабжают жилые дома, промышленные предприятия горячей и холодной водой, обеспечивают водоотведение бытовых и производственных стоков. При этом доля труб в стоимости всей системы (как по капитальным, так и по эксплуатационным расходам) как правило достигает 70% и выше.
В процессе эксплуатации трубопроводы подвергаются как естественному, так и преждевременному износу, происходит образование отложений (накипь, коррозия). Вследствие чего уменьшается срок службы систем, увеличивается расход топлива, растут затраты электроэнергии. На сегодня большинство труб эксплуатируются со степенью износа 70-80%. Износ трубопроводов также ухудшает социальную и экологическую обстановку в городе, т.к. утечки приводят к подтоплению территорий, просадке дорожных покрытий, зданий и сооружений, загрязняют подземное пространство разными стоками.
Таким образом, в настоящих условиях является актуальным вопрос увеличения срока эксплуатации трубопроводов, их безаварийной работы, а также уменьшение затрат и повышение экологической безопасности ремонтных работ. Альтернативой традиционным методам ремонта (раскопки, полная замена старых труб) выступает применение бестраншейных технологий очистки и восстановления трубопроводов.
Суть бестраншейной технологии - полное восстановление структуры трубопровода путем устранения всех видов дефектов по его длине при сохранении исходных гидравлических характеристик течения потока жидкости. Бестраншейный метод восстановления трубопроводов наряду с оперативностью и экономичностью по сравнению с традиционными методамипозволяют также не нарушать сложившуюся экологическую обстановку [1]
Необходимо сразу отметить, что очистка и восстановление технологических трубопроводов требует серьезных предварительных проверок (научно-технических, экономических, организационных и т. д.) на которые может быть затрачено до 25% средств, выделяемых на ремонт объекта.
В мировой практике существуют 6 основных технологий бестраншейного ремонта изношенных подземных трубопроводов с применением различного оборудования[2]:
- «труба в трубе» - проталкивание во внутреннюю полость ремонтируемого трубопровода новой плети полимерной или металлополимерной трубы с близкой по диаметру размером; основным недостатком этого способа является уменьшение сечения трубы до 25%;
- то же, с увеличением диаметра на один сортамент, но с разрушением ремонтируемого трубопровода; здесь минусом выступает сложность, а во многих случаях невозможность разрушения стальных труб;
- нанесение на внутреннюю поверхность ремонтируемого (предварительно очищенного и промытого) трубопровода покрытия на минеральной основе (цементно-песчаное - ЦПП) или полимерного (трайтон); способ ЦПП считается наиболее простым и дешевым, однако возможно разрушение цемента со временем;
- «чулочная» технология - протаскивание внутрь ремонтируемого трубопровода синтетического чулка; после протаскивания чулок полимеризуется в среде горячей воды; главным недостатком является высокая сложность технологии работы с жидким клеем;
- технология «U-лайнер» - внутрь предварительно очищенного ремонтируемого трубопровода протаскивается U- образная полиэтиленовая плеть с последующим ее распрямлением с помощью теплоносителя определенной температуры для образования нового цельного полиэтиленового трубопровода; минус- возможность сдавливания пластиковой трубы при сбросе давления и ускоренное разрушение металлической трубы изнутри, т.к. в зазоре между трубами создаются условия для быстрой коррозии ;
- локальный ремонт трубопровода с использованием ремонтного робота; этот способ неэффективно применять для изношенных труб, затраты сравнимы с другими методами, а повторять ремонт нужно многократно[3].
Проведенный обзор и анализ методов санации трубопроводов позволяет сделать вывод, что наиболее простым и дешевым способом, на наш взгляд, является метод «нанесение покрытий» с применением рукавно-торовых технологий.
Данная технология предусматривает применение различных полимерных рукавов или торов с сохранением старого трубопровода в качестве остова конструкции.
Восстановление трубопроводов может производиться следующими способами:
- эластичный рукав может размещаться в трубе для формирования внутренней поверхности.
- рукав используется как технологический элемент для формирования покрытия.
По этой технологии рукав фиксируется непосредственно на стенках трубы под действием давления воздуха до 5 атм. Движущийся рукав обеспечивает продвижение эластичной оболочки по стенкам трубы и ее плотное прижатие. Оболочка состоит из двух компонентов - тканевого покрытия, для механической прочности и полиэтилена, обеспечивающего водонепроницаемость.
Однако нет информации по использованию этого метода при восстановлении трубопроводов тепловых сетей и горячего водоснабжения Тн2о-100-120С, т.е. имеется почва для изобретения эластичных оболочек для таких трубопроводов. При использовании рукава как элемента для формирования цементно-песчаного покрытия, недостатком является механическое или химическое его разрушение по истечению времени. Однако возможно разработка различных волокнистых наполнителей, например, на основе базальта для улучшения физико-химических свойств покрытия.
Наиболее современный метод получения волокнистых материалов - это метод с применением низкотемпературной плазмы. При этом широко применяются золошлаковые отходы.
Базальтовые волокна обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, имеют низкую, не возрастающую во времени гигроскопичность (0,5% в 8 раз меньше стекловолокна), высокой химической стойкостью к щелочным и кислотным средам и являются самым экологически чистым продуктом. Температура применения составляет от - 2000С до +9000С. Прочность базальтового волокна выше на 35% прочности волокон стекловаты. Композиции с базальтовым волокном имеют значительно больший ресурс эксплуатации по сравнению с материалами минеральной ваты. Волокна прочно сцепляются между собой силами естественного сцепления.
Исходным сырьем для получения базальтового волокна являются горные породы - базальты. Диаметр получаемых волокон может колебаться от 0,9 мкм до 80 мкм. Использование генератора низкотемпературной плазмы в этих целях обусловлено тем, что сам процесс является одностадийным с возможностью автоматического регулирования, экологически чистым, менее энергоемким по сравнению с традиционными методами [4].
Бестраншейные технологии позволяют в среднем на 30-50% снизить капитальные затраты по сравнению с традиционными раскопочными технологиями и не требуют многих дорогостоящих согласований на проведение работ.
Применение вышеописанных технологий на 25-40% сокращает потребление электроэнергии насосно-силовым оборудованием [5].
На сегодняшний момент следует обратить внимание на рукавно-торовые технологии, позволяющие недорого и в короткие сроки провести санацию трубопроводов. Они могут применяться в различных областях науки и техники: теплоэнергетика, медицина, строительство, ЖКХ и т.д.
Таким образом, улучшение состояния инженерных коммуникаций является общегосударственной проблемой, т.к. потери в трубопроводных системах наносят невосполнимый ущерб нашей экономике.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Агачев В.И., Виноградов Д. А. Состояние и перспективы бестраншейного метода восстановления систем водоснабжения и водоотведения //Водоснабжение и санитарная техника. - 2003.- №12.- С.17.
- Храменков С.В. Технология восстановления трубопроводов бестраншейными методами // Москва 2004, 237стр.
- Косыгин А.Б. Аварийный ремонт водопровода при помощи телероботов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - №2. - С.17.
- Буянтуев С.Л., Сультимова В. Д. Получение теплоизоляционных материалов из золошлаковых отходов ТЭС при помощи низкотемпературной плазмы// Строительные материалы.-М. -2004.-№ 10.-с.51
- Жданов О.В. Накипь и проблемы теплоэнергетики// Новости теплоснабжения. - 2006. - №4. - С.50.