Do diagnostyki systemu alarmowego w rurociągach preizolowanych często wykorzystywane są reflektometry TDR. Generują one tytułowe wykresy przedstawiające za pomocą krzywej przebieg impedancji falowej linii, która ulega zmianie w przypadku wystąpienia stanów awaryjnych.

Pomiar systemu alarmowego opierający się tylko na sprawdzeniu impedancji falowej linii jest obarczony bardzo dużym prawdopodobieństwem popełniania błędu. Wygenerowany wykres może sugerować pojawienie się stanu awaryjnego, który w rzeczywistości nie występuje. Dzieje się tak, ponieważ na impedancję ma wpływ wiele czynników, np. odległość drutu alarmowego względem rury przewodowej. Sprawdzenie impedancji falowej linii należy uzupełnić pomiarem rezystancji izolacji.

Połączenie tych dwóch czynności tworzy nieodzowny duet w ocenie stanu badanego rurociągu. W praktyce razem z reflektometrem, stosuje się miernik rezystancji izolacji. Są również urządzenia łączące obie funkcje, choć te w preizolacji są sporadycznie stosowane. W pierwszym rzędzie należy zmierzyć stopień zawilgocenia pianki PUR. Dopiero potem przystępuje się do analizy wykresów reflektometrycznych, która w dużej mierze zależy od uzyskanych wcześniej wyników. Taka kolejność pozwala wykluczyć złą interpretację, np. wskazanie miejsca wilgoci dla rurociągu preizolowanego, który jest w rzeczywistości suchy.

Diagnostyka w sieciach preizolowanych – ustawienia

Wygenerowany wykres reflektometryczny jest ściśle powiązany z sygnałem pomiarowym, emitowanym przez przyrząd. Czas trwania impulsu (szerokość sygnału) wpływa na kształt obserwowanej krzywej. Im większa wartość, tym zmiany impedancji falowej zobrazowanej na wykresie będą mocniejsze. Innym parametrem charakteryzującym pomiar reflektometryczny jest współczynnik propagacji sygnału. To prędkość, z jaką rozchodzi się impuls, która przekłada się z kolei na odczytaną z wykresu długość.

Należy nadmienić, iż wspomniana szybkość nie jest wartością stałą. W praktyce przyjęło się wykonywanie pomiarów reflektometrami przy jednym, przyjętym przez operatora, współczynniku propagacji sygnału, np. VOP 93,5%. Mówi się wtedy o tzw. długości reflektometrycznej, która określa drogę, jaką przebył sygnał pomiarowy przy konkretnych ustawieniach, a nie rzeczywistą długość badanego drutu alarmowego. Oczywiście otrzymany wynik musi być zbliżony do stanu faktycznego, a przy lokalizacji stanów awaryjnych stosuje się różne techniki pozwalające zminimalizować powstały w ten sposób błąd.

Diagnostyka w sieciach preizolowanych – interpretacja

Do niepokojących zmian impedancji falowej linii zalicza się te spowodowane przez zawilgocenie izolacji, zawarcie metaliczne bądź przerwanie drutu alarmowego w miejscu niepożądanym. Na wykresie TDR są one zobrazowane w postaci odchyleń dodatnich lub ujemnych. Zakończenie przebiegu sygnału charakteryzuje się skokiem krzywej ku górze (+). Za właściwy koniec przyjmuje się najwyższe wzniesienie na wykresie. Obraz przerwy jest pokazany na wykresie nr 1.

Wykres TDR w rurociągu preizolowanym

Zwarcie metaliczne drutu alarmowego z rurą przewodową daje efekt przeciwny. Krzywa wędruje ku dołowi (-), co przedstawia wykres nr 2. Także zawilgocenie powoduje odchylenie ujemne. W przypadku zwarcia wykres gwałtownie i głęboko opada, natomiast w miejscu wilgoci spadek jest łagodniejszy, a sama krzywa nieco zaokrąglona.

Analizując wyniki pomiarów reflektometrycznych, użytkownik ma do dyspozycji kursor, który można dowolnie przesuwać po wykresie. Zasada ustawienia kursora jest jedna dla wszystkich wymienionych przypadków. Polega ona na odnalezieniu punktu, w którym krzywa przybiera odchylenie dodatnie lub ujemne, np. koniec mierzonego drutu alarmowego jest tam, gdzie wykres zaczyna się wznosić.

Diagnostyka w sieciach preizolowanych – rzeczywistość

Wykresy reflektometryczne dla systemu alarmowego rurociągów preizolowanych przybierają różny obraz. Na prezentowanych dotychczas przykładach widać w miarę stabilny przebieg, a samo odczytanie charakterystycznych punktów nie sprawia problemu. Jednak często trafiają się trudne w interpretacji przypadki. Przykładem jest wykres nr 3, na którym krzywa to wznosi się, to opada.

Wykres diagnostyczny dla sieci preizolowanej

Ustalając koniec sygnału pomiarowego, trudno jest w jednoznaczny sposób określić punkt, w którym należy ustawić kursor. Jest też kilka odchyleń ujemnych, kształtem pasujących do opisu zawilgocenia. Wykres nr 4 to także przykład potwierdzający omówiony powyżej nierozłączny duet.

Wykres diagnostyczny dla sieci preizolowanej

Wykonany bowiem pomiar rezystancji izolacji, testerem LX9024, wykazał wartość > 200 MΩ. Wiedza ta pozwala stwierdzić, że widoczne na wykresie zaburzenia nie są spowodowane wilgocią. Każde odchylenie zarejestrowane przez reflektometr to zmiana impedancji falowej linii. Niestety dla rurociągów preizolowanych stosunkowo trudno jest zachować jej jednorodność, stąd nieregularny przebieg generowanej krzywej. Generalnie analizując wykresy reflektometryczne, należy zachować uwagę, zwłaszcza gdy zmiana impedancji falowej linii jest spowodowana przez wilgoć.

Kształt wygenerowanych odchyleń ujemnych zależy od wielkości zawilgocenia oraz od sposobu rozłożenia w izolacji. Duża wilgoć skupiona na małym obszarze jest dobrze widoczna na wykresach, np. zamoczona mufa z wkładką filcową przekłada się na obraz przypominający zwarcie metaliczne. Mniejsze lub bardziej rozproszone stany awaryjne są trudniejsze do zlokalizowania. Dobrze jest wtedy móc skorzystać ze sposobu opisanego poniżej.

Diagnostyka w sieciach preizolowanych – wzorzec

Obecnie wiele przedsiębiorstw ciepłowniczych w wytycznych odnośnie do odbioru nowych sieci preizolowanych stosuje zapis mówiący o konieczności sporządzenia wykresu reflektometrycznego systemu alarmowego. W założeniu wykonany pomiar ma być później wykorzystany jako tzw. wykres wzorcowy. Jednak aby tak się stało, należy dodać, iż wyniki pomiaru impedancji falowej muszą być dostarczone w edytowalnej formie elektronicznej.

Muszą to być zatem pliki skopiowane z przyrządu, którym był wykonywany pomiar. Do reflektometrów jest dołączone oprogramowanie komputerowe, które u większości producentów jest darmowe. Obróbka za pomocą programu niewiele się różni w stosunku do pracy na reflektometrze. Tu także do dyspozycji jest kursor, wyświetlana jest długość itd. To, w jakim stopniu można edytować wykres na komputerze, zależy od producenta przyrządu. Może więc zdarzyć się sytuacja, w której nie będzie możliwa zmiana np. czasu trwania impulsu.

Ważne, aby kolejne wykresy były zapisywane w tych samych warunkach co wzorzec, który w opisie powinien zawierać szczegółowe informacje, np. „(…) pomiar wykonano z węzła cieplnego w budynku X, podłączenie zacisków reflektometru w puszcze przyłączeniowej do drutu białego w rurociągu zasilającym (…)”. Oprócz tych informacji należy pamiętać, aby zachować identyczne parametry sygnału, tzn. szerokość czy współczynnik propagacji sygnału. Należy mieć również świadomość, że wykresy zebrane za pomocą różnych przyrządów nie są ze sobą kompatybilne. Oznacza to, że zapis wykonany np. reflektometrem Tracker Pro nie będzie obsługiwany przez oprogramowanie przeznaczone do urządzeń RiserBond i odwrotnie.

Zastosowanie

Do lokalizacji ewentualnych stanów awaryjnych z wykorzystaniem wykresów wzorcowych stosuje się porównanie wzorca z bieżącym przebiegiem impedancji falowej linii. W głównej mierze czynność tę wykonuje się za pomocą oprogramowania komputerowego, rzadziej bezpośrednio na reflektometrze. W programie jest możliwe przeglądanie kilku wykresów jednocześnie. Po nałożeniu ich na siebie analiza polega na wychwyceniu miejsca, w którym przebiegi wykresów znacząco się różnią. Obie linie są zbliżone kształtem, ale w miejscu wyraźnej zmiany impedancji falowej następuje znaczące odstępstwo od pierwotnego przebiegu. Porównanie można obejrzeć na załączonym wykresie nr 4.

Wykres diagnostyczny dla sieci preizolowanej

Czarna krzywa to pomiar wykonany we wrześniu 2015 r. przy rezystancji izolacji wynoszącej > 200 MΩ. Drugi wykres, koloru szarego, został zapisany w kwietniu 2016 r., miernik Levr LX9024 wskazał dla niego zaledwie 2,3 kΩ. Jak widać, nastąpił gwałtowny spadek rezystancji, co także obrazują nałożone na siebie wykresy reflektometryczne. W miejscu wystąpienia awarii szara krzywa gwałtownie opada względem poprzedniego zapisu (czarna linia). Zawilgocenie jest tak duże, że sygnał pomiarowy jest przez nie całkowicie tłumiony. Na wzorcowym wykresie jest widoczny koniec drutu alarmowego, natomiast późniejszy przebieg kończy się w miejscu odchylenia ujemnego.

Po przeanalizowaniu wyników pomiarów i dostępnej dokumentacji punktem zaznaczonym na wykresie kursorem zielonym w rzeczywistości okazała się studnia odwodnieniowa. Widok, jaki się ukazał po jej otwarciu, jest pokazany na fotografii. Poziom wody gruntowej sięgał niemal pod sam właz. Głębokość studni wynosi około 3,5 m, a wejście rur preizolowanych jest przy dnie, napór wody na zakończenia termokurczliwe był więc duży. Wystarczyło kilka miesięcy, by woda spenetrowała izolację.

Zawilgocenie widoczne na wykresie nr 5 jest bardzo duże i w tym przypadku lokalizacja byłaby możliwa także bez odniesienia się do wzorca. Jednak często zdarzają się sytuacje, gdy po podłączeniu reflektometru nie jest możliwe ustalenie miejsca awarii. Wtedy skorzystanie z metody porównania daje szansę na lokalizację.

Wykres wzorcowy nie musi być koniecznie zapisany dla nowych czy tylko suchych rurociągów preizolowanych. Punktem odniesienia do porównań może być dowolny pomiar, wykonany wcześniej. Dla zawilgoconych sieci przebieg impedancji falowej będzie zawierał istniejące miejsca awaryjne. O ile na chwilę pomiaru nie będą one widoczne, to sytuacja może ulec zmianie. Jeśli np. gdzieś na rurociągu jest nieszczelna mufa, to wraz z upływem czasu izolacja będzie coraz bardziej mokra, co w którymś momencie pojawi się na wykresie.

Podsumowanie

Reflektometry obok miernika rezystancji izolacji stały się drugim podstawowym przyrządem służącym do kontroli systemu alarmowego. Pomiar kończy się zazwyczaj zapisaniem wykresów TDR, które następnie trafiają do osób mniej lub bardziej zaznajomionych z ich interpretacją. Analiza przebiegu impedancji falowej linii nie jest szczególnie wymagająca. Odrobina doświadczenia oraz zachowanie rozwagi przynosi oczekiwany efekt, jakim jest lokalizacja pojawiających się stanów awaryjnych.

Wielu eksploatujących rurociągi preizolowane posiada reflektometry oraz pracowników do ich obsługi. W takich przypadkach można rozszerzyć ich wykorzystanie i tworzyć wykresy nie tylko całych pętli pomiarowych, ale także pojedynczych odcinków po rozpięciu drutów alarmowych. W przedsiębiorstwach, gdzie jednym z wymogów jest dostarczenie cyfrowych przebiegów wzorcowych, powinno powstać archiwum, gdzie skopiowane pliki będą przechowywane i dostępne w razie konieczności. Dla firm, które nie stosują takich wytycznych, jest to zapis godny rozważenia.

Piotr Pacek

Przy opracowywaniu artykułu wykorzystano oprogramowanie TrackerView – wykres 1, 2, 4 oraz WaveView – wykres 3.

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