Lokalizacja awarii w sieciach preizolowanych – aparatura

Rurociągi preizolowane posiadają wiele zalet, a jedną z nich jest system alarmowy. Za pomocą drutów zatopionych w izolacji można stwierdzić stan awaryjny i – co najważniejsze – dokładnie wskazać miejsce jego wystąpienia. Pozwala to zareagować na długo przed tym, nim z pozoru niewielka usterka spowoduje poważne szkody.

Za stan awaryjny dla systemu alarmowego w preizolacji przyjmuje się zawilgocenie izolacji, zwarcie lub przerwę drutu. Lokalizacja awarii polega na wskazaniu konkretnego punktu dla badanego rurociągu. W technologii rur preizolowanych wspomniane wcześniej nieprawidłowości lokalizuje się na podstawie pomiarów systemu alarmowego. Oznacza to, że prowadzone działania nie kolidują z pracą rurociągów. Skoro mowa o pomiarach – czas przyjrzeć się, jakich przyrządów używa się do lokalizacji stanów awaryjnych.

Lokalizatory awarii

Lokalizatory awarii to przyrządy przeznaczone do pracy ciągłej. Montuje się je w punkcie pomiarowym i podłącza pod system alarmowy podobnie jak w przypadku detektorów. Różnica polega na tym, że lokalizator – oprócz tego, że stwierdzi usterkę – dodatkowo na wyświetlaczu poda odległość do miejsca jej wystąpienia. Lokalizatory awarii można podzielić na dwa typy. Pierwszy z nich to urządzenia, które wyświetlają na ekranie tylko komunikaty. Po zamontowaniu lokalizatora należy ustawić go pod daną pętlę pomiarową. Dalsza obsługa sprowadza się do obserwacji wskazań przyrządu.

Gdy wystąpi awaria, na wyświetlaczu zostanie podana prosta informacja, np. przerwa 143 m. Drugi typ lokalizatorów awarii także podaje odległość do miejsca usterki, ale dodatkowo generuje wykres reflektometryczny. O działaniu reflektometrów będzie mowa nieco dalej, a teraz przyjrzyjmy się, jak lokalizator tego typu wyszukuje awarię. Podstawową zasadą jest tu porównywanie wykresów. Po podłączeniu i uruchomieniu na danej pętli pomiarowej, generowany jest pierwszy wykres reflektometryczny, który zostaje zapisany jako tzw. wykres wzorcowy.

Następnie urządzenie regularnie zbiera bieżący wykres systemu alarmowego i porównuje go z zapisanym wcześniej wzorcem. Dodatkowo wykresy są ograniczone krzywymi, stanowiącymi graniczne wartości odchyleń, po przekroczeniu których zgłaszana jest awaria. Fotografia 1 przedstawia ekran lokalizatora EMS 4000.

Ekran lokalizatora EMS 4000

Widoczne są tu długości mierzonych pętli, które w tym przypadku nie wykazują nieprawidłowości. Gdy sytuacja ulegnie zmianie, na czerwono wyświetlana jest odległość do miejsca awarii. Na fot. 2 widoczny jest wykres wygenerowany przez to samo urządzenie, zaznaczony linią niebieską. Widoczne żółte krzywe to wspomniane już wartości graniczne dla stanu awaryjnego.

Ekran lokalizatora EMS 4000 - wykres

Reflektometr (TDR)

Reflektometry opierają się na pomiarze impedancji falowej linii elektrycznej, która dla rur preizolowanych według różnych źródeł wynosi około 200 Ω. Same reflektometry działają na zasadzie radaru, stąd nazywane są również radarem kablowym. W badany ośrodek wysyłany jest impuls pomiarowy, a następnie odbierane są jego odbicia, które następują wskutek niejednorodności linii, a więc zmiany impedancji falowej. Dla nas ośrodkiem jest rurociąg preizolowany.

Pomiar wykonuje się pomiędzy miedzianym drutem alarmowym a metalową rurą przewodową. Impedancja ulega zmianie, gdy nastąpi przerwanie bądź zwarcie drutu alarmowego. Wpływa na nią także odległość drutu względem rury przewodowej oraz zawilgocenie izolacji. Te czynniki powodują częściowe lub całkowite odbicie wysłanego przez przyrząd sygnału. Wynikiem pomiaru jest wykres reflektometryczny wyświetlany na ekranie urządzenia. Wspomniane niejednorodności są przedstawione w postaci odchyleń dodatnich (np. przerwa) lub ujemnych (np. zawilgocenie).

Wysyłany sygnał pomiarowy charakteryzuje się m.in. szerokością impulsu wyrażaną w jednostkach czasu. Dla preizolacji najczęściej mieści się ona w zakresie od 0,9 do 500 ns (nanosekund). Wraz z jej wzrostem zwiększa się zasięg, jaki można skutecznie obserwować na wykresie, ale także tzw. martwa strefa. W czasie, gdy sygnał jest wprowadzany z urządzenia w badany ośrodek, powstają zakłócenia, które po pewnej odległości ustają. Droga potrzebna do stabilizacji impulsu to właśnie martwa strefa.

Niestety w tym obszarze nie da się prowadzić analizy wykresu pod kątem poszukiwania awarii. W zależności od szerokości sygnału oraz typu urządzenia martwa strefa wynosi od kilku do nawet kilkudziesięciu metrów. Kolejną istotną wielkością charakteryzującą pomiar reflektometryczny jest tzw. współczynnik propagacji sygnału. Jest to stosunek szybkości, z jaką przemieszcza się sygnał w badanym ośrodku, w odniesieniu do prędkości światła. Reflektometry powstały z myślą o lokalizacji uszkodzeń na kablach, dla których ów współczynnik został wyznaczony.

Zastosowanie tego typu urządzeń zostało zapożyczone na potrzeby rurociągów preizolowanych, dla których nie wyznaczono szybkości przemieszczania się impulsu. Na szczęście reflektometry są stosowane od dłuższego czasu i udało się ten parametr ustalić, choć niejednoznacznie. Współczynnik propagacji sygnału jest przedstawiany w różny sposób, np. jako VOP, który podaje prędkość impulsu jako procent szybkości światła. Dla rur preizolowanych VOP wynosi między 90 a 93,5%. Wartość ta ma wpływ na odległość podawaną przez przyrząd. Urządzenie zna szybkość, z jaką przemieszcza się sygnał, mierzy czas, w jakim przebył drogę od momentu wysłania do odbicia od przeszkody i na tej podstawie oblicza rzeczywisty dystans.

Lokalizacja stanów awaryjnych polega na analizie wygenerowanego wykresu, wykonywanej przez operatora urządzenia. Reflektometry są przyrządami przenośnymi z własnym źródłem zasilania. Urządzenia te oferują pełną możliwość edycji wykresów oraz zapisanie ich do pamięci, a później przesłanie do komputera. Tam za pomocą dedykowanego oprogramowania mogą być w mniejszym lub większym stopniu ponownie edytowane. Można je także archiwizować w formie elektronicznej, np. jako wykresy wzorcowe. Do rodziny reflektometrów TDR zalicza się np. TrackerPro widoczny na fot. 3 z wyświetlonym wykresem.

TrackerPro z wyświetlonym wykresem

A-frame

Ramka służąca do punktowej lokalizacji uszkodzeń, nazywana też A-frame, nie stanowi odrębnego urządzenia, a jest osprzętem dodatkowym do lokalizatorów uzbrojenia podziemnego. Nie każdy lokalizator współpracuje z ramką, ale na rynku można znaleźć kilku producentów oferujących takie połączenie jak chociażby zestaw Ultra pokazany na fot. 4.

Ramka służąca do punktowej lokalizacji uszkodzeń

Lokalizację z wykorzystaniem A-frame wykonuje się na podziemnych rurociągach preizolowanych, gdy nastąpi przepływ prądu pomiędzy drutem alarmowym a gruntem. Takie zjawisko występuje zazwyczaj w sytuacjach, gdy zostanie uszkodzony płaszcz HDPE.

Wtedy wody gruntowe zaczynają penetrować izolację, powodując kontakt drutu z ziemią. Do takich sytuacji można zaliczyć również zawilgocony zespół złącza (mufa), choć nie jest to regułą. Aby zlokalizować usterkę, do drutu alarmowego podłącza się jeden z zacisków generatora, a drugi do niezależnego punktu uziemienia. Następnie w zależności od producenta urządzeń ramkę łączy się z lokalizatorem uzbrojenia i kalibruje.

Procedura szukania awarii polega na przejściu trasy rurociągu z jednoczesnym wbijaniem co pewien czas ramki do ziemi. A-frame posiada dwa metalowe szpikulce, które po wbiciu w ziemię odbierają sygnał nadawany z generatora, a „wydostający” się z rurociągu w miejscu usterki. Lokalizator uzbrojenia analizuje różnice potencjałów pomiędzy ramionami ramki i na wyświetlaczu pokazuje strzałki naprowadzające. Punkt, w którym następuje zmiana kierunków strzałek, to miejsce awarii.

Podsumowanie

Mogłoby się wydawać, że lokalizatory awarii są urządzeniami w zupełności wystarczającymi. W praktyce przyrządy te nie do końca się sprawdzają. Zazwyczaj nadzorują długie pętle pomiarowe, gdzie występują różnego rodzaju zakłócenia. Powoduje to niepewność co do wskazania przez lokalizator miejsca awarii, które zazwyczaj jest weryfikowane przy użyciu innych przyrządów i metod pomiarowych. Reflektometry są zdecydowanymi liderami. Połączenie możliwości, jakie oferują, w rękach wprawnego operatora dają bardzo dużą skuteczność lokalizacji. Ramka A-frame jest stosowana od niedawna, ale przez ten czas pokazała swoją przydatność w procesie wyszukiwania miejsc awaryjnych. Oczywiście zastosowany przyrząd to tylko jedna ze składowych, jakie wpływają na trafność lokalizacji.

Piotr Pacek

Przy opracowywaniu artykułu wykorzystano materiały firm: Doraterm, EMS, Levr, Springbok Instruments, Testeron.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij