Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов СНиП характеристики виды теплоизоляции и требования к ним

Ремонт тепловой изоляции.

Тепловая изоляция является одним из основных факторов определяющих надежность работы паровой турбины. В горячей части турбины(части высокого давления) паровые коробки – передают тепло излучением холодным деталям фундаментам стойкого подшипника, что вызывает их дополнительное расширение и как средство нарушение центровки, увеличение вибрации. При пусках и остановках турбины при внезапных сбросах создается наиболее сложное тепловое состояние турбины. Возникает изменение температурных полей, что приводит к деформации узлов. Тепловая изоляция должна отвечать требованиям:

— верхние и нижние крышки цилиндров и фланцевый выступ турбины обеспечивают наименьшие тепловые потери от горячих элементов турбины.

— сохраняет свои теплофизические и прочностные свойства в процессе длительной эксплуатации при повышенной градации.

— быть безопасным в пожарном отношении

— объем тепловой изоляции в паропроводах и трубопроводах в общем составляет 35-40%

Трудозатраты на выполнение работ по изоляции трубопровода составляют 50% от общего объема на энергоблоке. Потери тепла через изоляцию составляют 50% от всех изолирующих поверхностей электрооборудования. Тепловой изоляции трубопроводов предъявляются требования:

обеспечение минимальных потерь тепла и тем-ры на поверхности не выше 45 0

не изменять своих теплозащитных свойств при длительном воздействии температур, вибраций ударов возникающих в трубопроводах

иметь минимально объемную массу и возможность многократного использования

требования промышленной эстетики

Для тепловой изоляции трубопроводов применяют 5 основных типов теплоизоляционных конструкций:

из сборных элементов состоящих из скорлуп или цилиндров с последующим нанесением покрывного слоя

из штучных пористо-зернистых и пористо-волокнистых(скорлупы, цилиндры, сегменты)

из рулонных пористо-волокнистых изделий

из засыпных волокнистых порошкообразных и зернистых материй установленных путем набивки

из мастичных теплоизоляционных масс наполняемых напылением.

Тепловая изоляция наружных поверхностей котлоагрегата является составной частью его обмуровки. В котлоагрегате изоляция покрывается следующими элментами:

Данные типы элементов покрываются изоляцией 1 и 3 типов путем напыления асбестоперлитовыми массами. Данный тип изоляции обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, устойчив к вибрации, легко наносится на поверхность.

Ремонт тепловой изоляции.

В общем случае в объем трубопроводов ремонт тепловой изоляции следующими мероприятиями:

снятие верхнего покрывного слоя

разборка изоляционных элементов

расчистка поверхности трубопроводов от оставшейся изоляции.

восстановление арматуры поверхности трубопроводов

монтаж новых элементов тепловой изоляции, установка бандажа, покрытие нанесение изоляции покрывного слоя

нанесение бандажа на покрывной слой

Ремонт тепловой изоляции паровой турбины.

Изоляция цилиндров осуществляется методом напыления. Толщина напыляемого изоляционного слоя нормируется в зависимости от места цилиндра. Все подводящие патрубки, включая регулирующие клапана, изолируются как трубопроводы. В объем работ по ремонту тепловой изоляции паровой турбины проводятся следующие мероприятия:

Источник

Ремонт тепловой изоляции

— быть безопасным в пожарном отношении

— объем тепловой изоляции в паропроводах и трубопроводах в общем составляет 35-40%

обеспечение минимальных потерь тепла и тем-ры на поверхности не выше 45 0
не изменять своих теплозащитных свойств при длительном воздействии температур, вибраций ударов возникающих в трубопроводах
иметь минимально объемную массу и возможность многократного использования
требования промышленной эстетики

Для тепловой изоляции трубопроводов применяют 5 основных типов теплоизоляционных конструкций:

из сборных элементов состоящих из скорлуп или цилиндров с последующим нанесением покрывного слоя
из штучных пористо-зернистых и пористо-волокнистых(скорлупы, цилиндры, сегменты)
из рулонных пористо-волокнистых изделий
из засыпных волокнистых порошкообразных и зернистых материй установленных путем набивки
из мастичных теплоизоляционных масс наполняемых напылением.

барабаны
трубопроводы
коллекторы пароперегревателей
перепускные трубы

Источник

Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов: СНиП, характеристики, виды теплоизоляции и требования к ним

Необходимо учитывать не только конструктивные особенности оборудования и трубопроводов, когда выбирается подходящей тип изоляционного материала, но и другие факторы. Этого требует СНиП для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Рассмотрим факторы, влияющие на выбор изоляционных материалов.

Целевое назначение самих изоляционных материалов.
Пространственную ориентацию.
Возможные атмосферные воздействия.

Какие требования предъявляются к тепловой изоляции трубопроводов и оборудования, рассмотрим ниже в данной статье.

Какую функцию выполняет защита?

Содержание

Одно из назначений тепловой изоляции оборудования и трубопроводов – в снижении величин по тепловым потокам внутри конструкций. Материалы покрываются защитно – покровными оболочками, которые гарантируют полную сохранность слоя, в любых условиях эксплуатации.

Большое внимание вопросам тепловой изоляции уделяют в разных направлениях промышленности и энергетики. В сооружениях и оборудовании в этих отраслях именно тепловая изоляция становится одним из наиболее важных компонентов.

Результатом становится не только снижение потерь по теплу при взаимодействиях с окружающей средой. Но и расширение возможностей по сохранению оптимального теплового режима.

Тепловая изоляция трубопроводов и её суть

Применяя изоляцию теплового вида, производители облегчают себе осуществление тех или иных процессов по технологии. Это решение широко используется во многих сферах промышленности:

Металлургической.
Пищевой.
Нефтеперерабатывающей.
Химической.

Но большего внимания изоляция удостаивается от представителей энергетики. В данном случае объекты теплоизоляции имеют вид:

Труб для дыма.
Устройств по обмену тепла.
Аккумуляторных баков, где хранится горячая вода.
Турбин с газом и паром.

Тепловая изоляция трубопроводов используется на аппаратах, которые располагаются как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это актуальное решение для теплоизоляции оборудования, например резервуаров, в которых хранится вода вместе с теплоносителями. Ряд жёстких требований предъявляется к эффективности изоляционных покрытий.

Какие именно требования предъявляются в данной сфере?

Перечень необходимых требований к материалам составляется на основе влажностных, механических, температурных и вибрационных нагрузок, которые испытывают конструкции во время монтажа. К теплоизоляционному покрытию предъявляется следующий ряд требований:

Эффективность в теплотехническом смысле.
Высокие показатели безопасности, в плане экологии и воздействия огня.
Долговечность вместе с эксплуатационной надёжностью.

Изоляция и СНиПы

СНиПы – это разновидности нормативных документов. В производстве они получили достаточно широкое распространение. Благодаря использованию СНиПов есть возможность выполнить теплоизоляцию по всем нормам относительно плотности. Учитывается и такой показатель, как коэффициент теплопроводности для различных типов.

Например, отдельные требования СНиП предъявляют к поверхностям, которые имеют температуру не больше 12 градусов. В данном случае обязательным требованием становится наличие пароизоляционного слоя.

Расчёт проводится по специальной процедуре с поверхностями, у которых нет определённого температурного режима. И которые слишком быстро меняют технические характеристики.

Порядок проведения расчётов

Без выполнения расчётов нельзя выбрать оптимальный материал, определить подходящую толщину. Без этого невозможно определить, какой плотностью будет обладать тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Среди факторов, оказывающих влияние на конечный результат подсчётов:

проведение тепла.
Способность защищать от деформаций.
Воздействия механического типа.
То, какой является температура на изолируемых поверхностях.
Вибрация на оборудовании и возможность его появления.
Температурный показатель в окружающей среде.
Предел по допустимой нагрузке.

Не обойтись и без учёта нагрузки, которая возникает при взаимодействии оборудования или трубопроводов с окружающим грунтом и транспортными средствами, которые проходят по поверхности. Специальные формулы используются для любых систем по передаче тепла, которые бывают стационарными, нестационарными.

Представляем серию формул для самостоятельного расчета толщины теплоизоляции.

Расчёт для теплоизоляции искусственно адаптируется ко всем условиям эксплуатации, характерным для того или иного и трубопровода или оборудования. Сами условия формируются при участии:

Строительных материалов для подготовки к сменам времён года.
Влажности, способствующей ускорению теплообмена.

Профессиональные компании предоставляют исполнителям инженерные данные для будущего строительства. Какие именно требования оказывают наибольшее влияние на выбор подходящих изоляционных покрытий?

Теплопроводность.
Звукоизоляция.
Возможность поглощать или отталкивать воду.
Уровень паропроницаемости.
Негорючесть.
Плотность.
Сжимаемость.

О толщине изоляции трубопровода и оборудования

Обязательно опираться на нормативы, чтобы определить допускаемую толщину для каждого конкретного оборудования. В них производители пишут о том, какая плотность сохраняется в тепловом потоке. В СНиПах приводятся алгоритмы решения разных формул вместе с самими формулами.

Для выявления минимума толщины трубопроводов в том или ином случае определяют предел по допустимым значениям потерь на тех или иных участках.

Полиуретановая изоляция

Трубопроводы с данным типом изоляции используются, когда надо укладывать конструкцию над поверхности земли, бесканального типа. При изготовлении стараются внедрить как можно больше новых технологий.

Из материалов к процессу допускаются только обладающие максимально высоким качеством. Заблаговременно их подвергают испытаниям в большом количестве, согласно СП, тепловая изоляция оборудования и трубопроводов не допускает брака.

Использование пенополиуретана позволяет снижать тепловые потери. И обеспечивает долговечность для самого материала теплоизоляции. В состав пенополиуретана входят экологически чистые компоненты. Это Изолан-345, а так же Воратек CD-100. По сравнению с минеральной ватой, теплоизоляционные характеристики пенополиуретана гораздо выше.

ППМ и АПБ изоляция

На протяжении более чем тридцати лет в трубопроводах используется так называемая пенополименарльная изоляция. Основным видом в данном случае выступает полимербетон. Его характеристики можно описать следующим образом:

Включение в группу Г1 при испытаниях на горючесть согласно действующим ГОСТам.
Температурный режим эксплуатации, позволяющий поддерживать 150 градусов.
Наличие структуры интегрального типа, которая совмещает в себе функции покрытия для гидроизояции вместе со слоем изоляции от тепла.

Некоторые региональные производители до недавнего времени занимались выпуском армопенобетонной изоляцией. У этого материала очень низкая плотность. А теплопроводность, наоборот, приятно удивляет.

АПБ обладает следующим набором преимуществ:

Долговечность.
Гидрозащитное покрытие с высокой паропроницаемостью.
Оборудование не подвергается коррозии.
Способность трубопровода выдерживать высокие температуры.
Сопротивляемость огню.

Такие трубы хороши тем, что их можно применять для теплоносителя практически любой температуры. Это касается как сетей не только с водой, но и с паром. Вид прокладки не имеет значения.

Допустимо даже совмещение с подземной бесканальной и канальной разновидностями. Но продукция с ППУ теплоизоляцией всё ещё считается более технологичным решением.

О коэффициенте теплопроводности

Оборудование, пока оно эксплуатируется, становится возможным увлажнение – вот что больше всего влияет на расчётный коэффициент теплопроводности.

Особые правила существуют для принятия коэффициента, который предполагает увеличение теплопроводности изоляционных покрытий. Основываются при этом на ГОСТах и СНиПах, но не обойтись и без других факторов:

влажность грунта согласно СП.
Разновидности, к которой относится материал для теплоизоляции.

Коэффициент равняется единице, если речь идёт о трубах с ППУ-изоляцией, в оболочке из полиэтилена высокой плотности. Не важно, каков уровень влажности в грунте, где установлено оборудование. Другим будет коэффициент у оборудования и труб с изоляцией АПБ, имеющих интегральную структуру. И допускающих возможность того, что изоляционный слой может высохнуть.

1,1 – уровень коэффициента для конструкций, размещённых в грунтах с большим количеством воды, согласно СП.
1,05 – для грунтов, где количество воды не такое большое.

При практических расчётах используются специальные инженерные методики. Они обычно учитывают сопротивления внешним воздействиям из окружающей среды. Двухтрубная прокладка предполагает учёт взаимного теплового влияния каждого из элементов на другие.

Оптимальная толщина и дополнительные рекомендации

Одним из определяющих факторов при выборе подходящей толщины становится фактор стоимости. А данные показатели могут определяться индивидуально для каждого конкретного региона.

Есть и другие параметры, которые имеют значения. Вроде расчётной температуры теплоносителя. Важно и то, на каком уровне находится температура в окружающей среде.

Каких ещё правил надо придерживаться?

Производством оборудования и труб вместе с теплоизоляцией занимаются не только российские, но и зарубежные производители.

Некоторые технологические трубопрокатные линии способны за одни сутки выпускать общего объема до трёх километров трубопроката (с длиной самой трубы до 12 метров). Диаметр продукции находится в пределах 57-1020 миллиметров. Защитная обёртка бывает полиэтиленовой, либо металлической.

Но до сих пор существуют определённые недостатки, которые не удаётся устранить на этапе производства. Их выявили специалисты, путём неоднократных практических испытаний.

В процессе транспортировки труб с металлическим покрытием могут появляться деформации в изоляционном покрытии.
Полиуретановая изоляция отслаивается от трубы, которая подвергается термической обработке.
Защитная конструкция отсоединяется от внешних или внутренних слоёв трубы.

Главной проблемой считается способность металлических трубопроводов расширяться. Температурный нагрев приводит к тому, что качественные характеристики портятся. Потому важным фактором становится защита от таких видов воздействия.

На стабильность и устойчивость теплоизоляции объекта наибольшее влияние оказывает длина самой трубы. Не важно, для передачи какого носителя она используется. Чем больше длина – тем выше вероятность, что слой просто разрушится.

Потому и данный параметр необходимо выбирать как можно тщательнее. Сами специалисты разработали оптимальные показатели длины и диаметров труб, которые позволят сохранить конструкцию вне зависимости от того, в каких эксплуатационных условиях она находится.

Они опираются только на СНиП, ведь тепловая изоляция оборудования и трубопроводов особенно требовательна к соблюдению правил.

Источник

Часть 15. Работы по ремонту тепловой изоляции и обмуровки

1. При отсутствии на ремонтной площадке мостового, козлового или полукозлового крана, предусмотренного технологией производства работ, к трудоемкости настоящей части применяется коэффициент К = 1,1.

01 РЕМОНТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

На ремонт тепловой изоляции установлено три группы трудоемкости:

I группа — ремонт тепловой изоляции;

II группа — разборка (снятие) тепловой изоляции;

III группа — установка тепловой изоляции.

Состав работ I группы: разборка (снятие) изоляции с выборкой годного материала; сбор отходов в контейнер или специально отведенное место в пределах рабочей площадки; транспортировка материалов и изделий от склада электростанции (сетевого предприятия) на рабочую площадку; приготовление и подача растворов на рабочие места; укладка изделий с креплением их на трубопроводы и оборудование.

Состав работ II группы: разборка (снятие) изоляции с выборкой годного материала; сбор отходов в контейнер или специально отведенное место в пределах рабочей площадки.

Состав работ III группы: транспортировка материалов и изделий от склада электростанции (сетевого предприятия) до рабочей площадки; приготовление и подача растворов на рабочие места; укладка изделий с креплением их на трубопроводы и оборудование.

0101 Полуцилиндры

Средний разряд работ

Трудоемкость в чел.-ч на м 3 по группам работ

Известково-кремнеземистые, экранированные алюминиевой фольгой

Перлитоцементные, экранированные алюминиевой фольгой

0102 Сегменты

Известково-кремнеземистые, экранированные алюминиевой фольгой

Перлитоцементные, экранированные алюминиевой фольгой

0103 Плиты

Известково-кремнеземистые, экранированные алюминиевой фольгой

Перлитоцементные, экранированные алюминиевой фольгой

Минераловатные на синтетическом связующем

0104 Маты

Минераловатные с обкладкой металлической сеткой с двух сторон

Минераловатные с обкладкой металлической сеткой с одной стороны

Прошивные из штапельного волокна горных пород с обкладкой стеклохолстом с двух сторон

Прошивные из холстов микротонких, ультратонких и супертонких волокон с обкладкой стеклотканью с двух сторон

Муллитокремнеземистые типа МКРВ с обкладкой стеклотканью с двух сторон

0105 Матрацы

Прошивные из каолинового волокна с обкладкой стеклотканью КТ-11

Минераловатные в оболочке из стеклоткани

Минераловатные в оболочке из стеклоткани, фасонные

Минераловатные в оболочке из асбестовой ткани

Наполненные минераловатными плитами на синтетическом связующем в оболочке из стеклоткани

Наполненные волокном горных пород в оболочке из стеклоткани КТ-11

Наполненные волокном горных пород в оболочке из стеклоткани КТ-11, фасонные

Наполненные прошивными матами из волокон горных пород в оболочке из стеклоткани КТ-11

Наполненные готовыми матами из волокон горных пород в оболочке из стеклоткани КТ-11, фасонные

Прошивные из холстов микротонких, ультратонких и супертонких волокон в оболочке из стеклоткани

Прошивные из холстов микротонких, ультратонких и супертонких волокон в оболочке из стеклоткани, фасонные

0106 Шнуры

0107 Напыляемая изоляция

Асбестоперлитовая на асбесте III сорта

Асбестоперлитовая на асбесте V сорта

Асбестоперлитовая из готовых смесей

Асбестовая на асбесте III сорта

Асбестовая на асбесте V сорта

Асбестоизвестково-кремнеземистая из готовых смесей

0108 Засыпная изоляция

Асбестоперлитовая из готовых смесей

Асбестоизвестково-кремнеземистая из готовых смесей

0109 Прочая изоляция

Средний разряд работ

Трудоемкость в чел.-ч на м 2

Изготовление и установка съемного кожуха или футляра на арматуру

Снятие съемного кожуха или футляра с арматуры

Изготовление и установка металлических обечаек на прямые участки трубопроводов

Снятие металлических обечаек с прямых участков трубопроводов

Изготовление и установка металлических обечаек на криволинейные участки трубопроводов

Снятие металлических обечаек с криволинейных участков трубопроводов

Установка усиленного каркаса из металлической сетки

Снятие усиленного каркаса, изготовленного из металлической сетки

Восстановление штукатурного слоя

Восстановление штукатурного слоя с окраской

Восстановление стеклотканевого слоя

Восстановление стеклотканевого слоя с окраской

Восстановление окрасочного слоя

Восстановление рубероидного или толевого покрытия трубопроводов

Средний разряд работ — 2,5

Трудоемкость в чел.-ч на м 2 по группам работ

Отдельные участки тепловой изоляции

1. При изготовлении и установке прочей изоляции разными организациями к трудоемкости таблицы 0109 применяются следующие коэффициенты:

2. В трудоемкости таблицы 0109 на восстановление покрытий учтена трудоемкость на нанесение (установку) нового покрытия. Трудоемкость снятия старого покрытия определяется с помощью коэффициента К = 0,25 к трудоемкости на восстановление соответствующих покрытий.

0110 Изготовление готовых изделий и порошков

Средний разряд работ

Трудоемкость в чел.-ч на м 3

Изготовление сегментов из теплоизоляционных плит вручную

Изготовление сегментов из теплоизоляционных плит механизированным способом

Изготовление диатомового порошка из боя кирпича на шаровой мельнице

Примечание. В трудоемкости раздела 01 не учтена трудоемкость изготовления и установки элементов крепления тепловой изоляции.

02 РЕМОНТ ОБМУРОВКИ

На ремонт обмуровки установлено три группы трудоемкости:

I группа — ремонт обмуровки;

II группа — разборка обмуровки;

III группа — установка обмуровки.

Состав работ I группы: разборка (снятие) обмуровки, подлежащей ремонту; сортировка с выборкой годных изделий; сбор отходов в контейнер или специально отведенное место в пределах рабочей площадки; транспортировка обмуровочных материалов и изделий от склада электростанции (сетевого предприятия) на рабочую площадку; приготовление и подача растворов (бетона); устройство обмуровки.

Состав работ II группы: разборка (снятие) обмуровки, подлежащей ремонту; сортировка с выборкой годных изделий; сбор отходов в контейнер или специально отведенное место в пределах рабочей площадки.

Состав работ III группы: транспортировка обмуровочных материалов и изделий от склада электростанции (сетевого предприятия) на рабочую площадку; приготовление и подача растворов (бетона); устройство обмуровки.

Источник

Обследование технического состояния и реконструкция тепловой изоляции эксплуатируемых магистральных теплопроводов

В современных условиях необходимым фактором экономически эффективного функционирования промышленных предприятий является рациональное использование тепловой энергии. Определяющая роль в снижении тепловых потерь промышленного оборудования и теплоизолированных трубопроводов принадлежит тепловой изоляции.

Опыт обследования промышленной теплоизоляции в натурных условиях, накопленный институтом Теплопроект, указывает на высокие сверхнормативные потери тепла в промышленности, обусловленные как неудовлетворительным техническим состоянием теплоизоляционных конструкций оборудования и трубопроводов, так и возросшими в последние годы требованиями к теплотехнической эффективности теплоизоляции.

Нормы плотности теплового потока с поверхности изолированных трубопроводов и оборудования на сегодняшний день определяются СНиПом 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с Изменением № 1 в части требований к теплозащите.

Реальная экономия топливно-энергетических ресурсов в промышленности и ЖКХ может быть достигнута за счет своевременного ремонта и реконструкции тепловой изоляции промышленных трубопроводов и оборудования.

В практике большинства промышленных предприятий ремонт тепловой изоляции действующего оборудования и трубопроводов чаще всего осуществляется в соответствии со старыми проектами, в которые заложены устаревшие нормативные требования по тепловой изоляции.

Анализ опыта эксплуатации теплоизолированных трубопроводов и оборудования показывает, что ремонт и реконструкция тепловой изоляции должны осуществляться на основе результатов систематического контроля технического состояния теплоизоляционных конструкций, современных нормативных требований и конструктивных решений с использованием новых теплоизоляционных материалов.

В настоящей статье на примере одного из нефтеперерабатывающих предприятий Татарстана приводятся методика и результаты обследования технического состояния теплоизоляционных конструкций, эксплуатируемых с 1965 года, магистральных теплопроводов, оценка соответствия фактических теплопотерь требованиям нормативных документов, рекомендации по их снижению и оценка экономической эффективности энергосберегающих мероприятий. Объектом обследования являлись теплоизоляционные конструкции магистральных паропроводов надземной прокладки диаметром 630 мм (труба № 4) и 820 мм (трубы № 1 и 2) для подачи перегретого пара под давлением соответственно 16 ати (П16) и 13 ати (П13) от ТЭЦ на промышленное предприятие. По данным диспетчерской службы ТЭЦ, в период обследования начальная температура подаваемого с ТЭЦ пара составляла: П16 – (268–276)°C, П13 – (248–256)°C. Расход пара в трубах № 1, 2 и 4 имел значения в пределах соответственно 60–80 т/ч, 108–114 т/ч, 40–42 т/ч. Паропроводы проходят по верхнему ряду многотрубной эстакады в пять ниток (трубы № 3 и 5 в период обследования были отключены). Требования к теплоизоляции обследуемых паропроводов в период строительства (1964–1965 годы) определялись Нормами проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей 1959 года. Согласно указанному документу проектные теплопотери при расчетной температуре окружающего воздуха -5°C для паропроводов диаметром 630 мм (Т=300°C) и 820 мм (Т=250°C) должны были составлять соответственно 385 ккал/м•ч (141 ккал/м 2 •ч) и 398 ккал/м•ч (122 ккал/м 2 •ч).

Теплоизоляция трубопроводов выполнена матами минераловатными прошивными плотностью 125–150 кг/м 3 на металлической сетке с защитным покрытием из оцинкованной стали или металлопласта.

Плотность утеплителя в конструкции с учетом монтажного уплотнения составляет 150–180 кг/м 3 . Расчетная толщина теплоизоляционного слоя при указанных исходных данных для паропроводов диаметром 630 мм и 820 мм составляет 150 мм.

Методика обследования технического состояния теплоизоляционных конструкций надземных трубопроводов предусматривает проведение следующего комплекса мероприятий:

— геометрические обмеры и визуальное обследование конструкций, обследование защитно-покровного слоя и деталей крепления, выявление повреждений защитного покрытия;

— термографирование (инфракрасный контроль) наружной поверхности теплоизоляционных конструкций, выявление участков нарушенной теплоизоляции;

— контактные тепловые измерения в характерных точках конструкции с учетом результатов термографирования поверхности теплоизоляции. Определение термического сопротивления в характерных точках конструкции;

— расчет фактических теплопотерь магистральных теплопроводов на основе полученных теплометрических и технологических данных, сопоставление их с нормативными показателями;

— технико-экономический анализ результатов обследования, рекомендации по дальнейшей эксплуатации теплоизоляционных конструкций.

Анализ полученных данных показал, что суммарная протяженность неизолированных участков трубопроводов и участков с нарушенной теплоизоляцией на обследованном контрольном участке паропроводов № 1, 2 и 4 составляет более 10% их общей протяженности.

Теплопотери неизолированных участков обследуемых теплопроводов при расчетной температуре окружающего воздуха +5°C составляют 12–14 кВт/м, что более чем в 30 раз превышает нормативное значение для теплоизолированного трубопровода.

При проведении геометрических обмеров выявлено значительное «провисание» теплоизоляционных конструкций на горизонтальных участках трубопроводов и, как следствие, уплотнение и уменьшение толщины теплоизоляционного слоя в верхней части конструкции и образование воздушной прослойки между трубой и теплоизоляционным слоем в ее нижней части, что существенно снижает теплозащитные свойства конструкции.

Измерения, проведенные на нескольких участках по длине паропроводов, позволили установить, что толщина теплоизоляционного слоя в обследуемых конструкциях изменяется по периметру и имеет значения в пределах от 30–50 мм (в верхней точке) до 200–250 мм (в нижней точке).

Инфракрасный контроль теплоизоляционных конструкций, проходящих по эстакаде паропроводов, проведен при помощи тепловизора «АGЕМА – 470» (Швеция ) с использованием автогидроподъемника АГП – 22. Обследование проведено по всей протяженности контрольного участка трубопровода в дневные и вечерние часы при отсутствии прямой солнечной радиации и температуре окружающего воздуха +15–18°C.

Характерная термограмма наружной поверхности теплоизоляционных конструкций трубопроводов в цветном изображении представлена на рисунке. Справа от термограммы приведена цветная шкала (°C), позволяющая идентифицировать значение температуры в каждой точке термограммы. В окне 2 приводится та же термограмма в черно-белом изображении, что позволяет более точно определить положение фрагмента на поверхности объекта. В окнах 3, 4, 5 приводятся результаты компьютерной обработки термометрической информации, представленной на прямоугольном участке термограммы (окно 1), выделенном белыми линиями с точками 1, 2, 3, 4, 5. В окне 3 предложен профиль температур вдоль линии 1–5 в окне 1. В окне 4 описаны значения температуры в точках 1–5, а также минимальные, максимальные, среднеарифметические и среднеквадратичные значения температур вдоль линии 1–5 (2101) и по выделенной площади фрагмента (АК01). В окне 5 показана гистограмма, отображающая долю (процент от общей площади выделенного прямоугольника) участков, имеющих значение температуры в диапазоне, указанном на левой шкале.

Защитное покрытие теплоизоляции выполнено из оцинкованной стали и металлопласта, имеющих различные коэффициенты излучения. Это учитывается при анализе термограмм, который позволяет выявить участки конструкций с повышенной температурой поверхности и, следовательно, с пониженным термическим сопротивлением. Так, приведенная на рисунке термограмма показывает, что повышенные температуры наблюдаются по верхней образующей горизонтальных паропроводов, что согласуется с результатами геометрических обмеров конструкций.

Наличие наблюдаемых аномальных зон объясняется деформацией конструкций под воздействием собственного веса и деструктивных эксплуатационных факторов, к которым следует отнести: ветровые нагрузки, вибрации трубопроводов, механические воздействия при температурных деформациях труб, случайные механические воздействия. В процессе эксплуатации под воздействием указанных факторов происходит уплотнение и снижение толщины теплоизоляционного слоя в верхней части конструкции и образование воздушной прослойки между теплоизоляционным слоем и трубопроводом в нижней ее части.

При этом вследствие уплотнения и уменьшения толщины теплоизоляционного слоя, а также увеличения конвективной составляющей переноса тепла в конструкции снижается ее приведенное термическое сопротивление и существенно возрастают теплопотери теплопровода.

Пример термографического обследования наружной поверхности теплоизоляционных конструкций трубопроводов

Определение фактических теплотехнических характеристик теплоизоляционных конструкций предусматривает контактное измерение плотности теплового потока и температуры поверхности в характерных точках теплоизоляционной конструкции, определяемых с учетом результатов геометрических обмеров и тепловизионного обследования. По итогам проведенных измерений выполняется расчет фактического термического сопротивления теплоизоляционных конструкций и фактических теплопотерь паропроводов. Измерение плотности теплового потока производили при помощи дисковых термоэлектрических датчиков плотности теплового потока на основе батареи дифференциальных медь-константановых термопар с коэффициентом преобразования К=20-22 Вт/м 2 •мВ. Измерение температуры поверхности производили при помощи поверхностных термопар градуировки ХК и дистанционного термометра с лазерным целеуказателем «Кельвин». В качестве вторичного прибора использовался цифровой милливольтметр.

Измерения проводились на девяти контрольных участках теплоизоляции, не имеющих внешних нарушений. На каждом участке измерения проводили в верхней, средней и нижней точках по периметру конструкции.

Анализ полученных результатов показал, что измеренная плотность теплового потока в нижней и средней части теплоизоляционных конструкций паропроводов П13 и П16 не превышает нормативное значение в условиях обследования соответственно 123,5 Вт/м 2 и 132,2 Вт/м 2 при Твозд.= +20°C.

Измеренные значения плотности теплового потока в верхней части теплоизоляционных конструкций паропроводов в 1,34–2,2 раза превышает нормативное значение – 123,5 Вт/м 2 .

Результаты проведенного обследования показали, что неизолированные или имеющие разрушенную теплоизоляцию участки паропровода составляют до 10% его длины, в том числе неизолированные участки – до 5%.

Фактические теплопотери паропровода № 2 (П13) с учетом неизолированных участков и измеренных значений плотности теплового потока с поверхности паропровода с неразрушенной теплоизоляцией, приведенные к расчетным условиям (Tвозд.= +5°C) в расчете на 1 км паропровода составляют 1,104 Гкал/км•ч.

Изменение энтальпии пара на контрольном участке паропровода протяженностью 0,75 км, определенное по термодинамическим таблицам [2], по изменению его параметров составляет D i=25,6 кДж/кг. Балансовые теплопотери паропровода в окружающую среду при указанном выше расходе пара на контрольном участке составляют 3855498 кДж/км•ч (0,92 Гкал/км•ч).

Результаты расчета теплопотерь паропровода П13 по теплометрическим данным и по изменению термодинамических параметров пара на контрольном участке трубопровода имеют удовлетворительную для натурного обследования корреляцию. Величина фактических теплопотерь паропровода № 2 (П13) может быть принята как среднеарифметическое значение по результатам двух методов определения – 1,012 Гкал/км•ч.

Сверхнормативные теплопотери, отнесенные к нормам 1959 года, составляют – 0,614 Гкал/км•ч.

Ежегодный перерасход тепловой энергии при нормативном годовом числе часов работы 8 000 по сравнению с нормами 1959 года составляет 4 912 Гкал/км•год или в стоимостном выражении – 855 тыс. руб./год при стоимости тепловой энергии 174 руб./Гкал в период проведения обследования для предприятия, на котором расположены обследуемые паропроводы.

Нормативный тепловой поток для того же паропровода по действующим нормам СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с Изменением № 1 составляет 0,249 Гкал/км•ч. При этом годовой перерасход энергии на действующем паропроводе составит 6 104 Гкал/год или в стоимостном выражении 1 062 тыс. руб./км•год.

Для приведения тепловой изоляции в соответствие с требованиями норм 1995 года необходима полная ее замена. Проведенная оценка необходимых капитальных затрат и сроков их окупаемости показала, что при средней стоимости 1 м 3 смонтированной теплоизоляции 2,5 тыс. руб./м 3 капитальные затраты на замену теплоизоляции составят 1 602 тыс. руб., а с учетом стоимости демонтажа существующей изоляции – 1 750 тыс. руб. Окупаемость капитальных затрат, определенная без учета роста стоимости тепловой энергии, окупаемость банковского кредита и других ценообразующих факторов, составит 4,9 года. С учетом длительного срока эксплуатации трубопроводов и возможной необходимости замены в ближайшие годы самих труб, такие затраты представляются необоснованными.

Для магистральных теплопроводов большого диаметра, находящихся в длительной эксплуатации, альтернативным техническим решением является реконструкция и выборочный ремонт существующей теплоизоляции.

По результатам проведенного обследования повышенные потери паропроводов обусловлены высокой плотностью теплового потока в верхней части конструкции и наличием неизолированных участков трубопроводов и участков с разрушенной теплоизоляцией. Для обеспечения нормативного уровня теплопотерь может быть применено техническое решение, предусматривающее увеличение толщины тепловой изоляции в верхней части конструкции до 150–180 мм без демонтажа существующей теплоизоляции. Дополнительная тепловая изоляция может быть установлена поверх существующей теплоизоляционной конструкции, включая покрытие. Дополнительный теплоизоляционный слой из матов минераловатных прошивных с односторонней обкладкой из сетки № 20-0,5 или плит минераловатных на синтетическом связующем марки 125 толщиной 100 мм закрепляется в верхней части трубопровода на одну треть периметра существующей конструкции (по 500 мм в каждую сторону от верхней образующей конструкции). Рулонированные маты можно раскатывать в длину, а покрытие крепить самонарезающими винтами к существующему покрытию. В качестве дополнительного покрытия рекомендуется использовать оцинкованную сталь толщиной 0,35–0,5 мм по ГОСТ 14918-80. Ориентировочный объем дополнительной тепловой изоляции на 1 км длины паропровода для рассматриваемого объекта составляет 100 м 3 . При средней стоимости изоляции 2,5 тыс. руб./м 3 стоимость теплоизоляционных работ, включая установку лесов, составит 250 тыс. руб. Окупаемость капитальных вложений при этом менее 1 года.

В расчете на 10 км паропроводов диаметром 820 мм капитальные затраты на реконструкцию и ремонт составят 2,5 млн. руб., а ежегодная экономия за счет снижения теплопотерь – 9,6 млн. руб./год.

Таким образом, систематический контроль технического состояния и своевременный ремонт и реконструкция теплоизоляционных конструкций с использованием предлагаемого технического решения являются рентабельными энергосберегающими мероприятиями, позволяющими существенно сократить расходы по эксплуатации магистральных паропроводов при сравнительно невысоких затратах на реконструкцию тепловой изоляции.

Литература

1. Нормы проектирования тепловой изоляции паропроводов и оборудования электростанций и тепловых сетей. Госэнергоиздат, 1959.

2. СНиП 2.04.14-88. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М.: Стройиздат, 1989.

3. Вукалович М. П. и др. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Издательство стандартов, 1969.

Источник