тепловизионная дефектоскопия дымовых труб

Сидельников С. С., Лездин Д. Ю.

Наблюдение за правильной эксплуатацией и состоянием газоотводящих труб и газоходов тепловых электростанций является важной и актуальной задачей, так как при своевременном выявлении дефектов их устранение требует существенно меньших затрат, чем в случае, когда развитие дефекта достигло стадии, угрожающей разрушением объекта.

Анализ накопленной информации об эксплуатации и ремонте труб позволяет сделать вывод, что основные дефекты являются результатом некачественного строительства и неправильной эксплуатации труб. В частности, в результате снижения температуры дымовых газов ниже температуры точки росы из-за неплотностей наружных газоходов, разрушения или отсутствия теплоизоляции газоходов и присосов воздуха по газоотводящему тракту на поверхности и внутри футеровки происходит конденсация из дымовых газов коррозионно-активных агентов, ствол трубы получает повреждения из-за коррозии бетона и как следствие снижается надежность труб, находящихся в эксплуатации. Значительную опасность представляет то, что коррозия несущей конструкции протекает на внутренней поверхности и в большинстве случаев не видна при внешнем осмотре. Таким образом, при отсутствии контроля за состоянием конструкции, внутренние дефекты могут со временем достигать угрожающих масштабов и при этом оставаться необнаруженными.

Применение современных методов неразрушающего контроля, в данном случае инфракрасной техники, для определения технического состояния газоотводящих трактов и других сооружений тепловых электростанций позволяет оценить состояние сооружений во время нормальной эксплуатации. Несколько тепловизионных снимков дымовой трубы несут информацию о всем температурном поле ее поверхности. Дефектоскопия объекта обеспечивается расшифровкой теплового изображения, так как целый ряд повреждений проявляется в виде изменений температурного поля.

Использование компьютерного моделирования тепловых процессов, протекающих в дымовой трубе, в сочетании с тепловизионным обследованием позволяет повысить достоверность выводов в части определения характера дефектов и позволяет давать  количественные оценки износа конструкции.

Тепловой расчет дымовой трубы позволяет определить температуру ее конструктивных элементов для варианта их полного соответствия проектным параметрам. Таким образом, используя для расчета проектные параметры трубы, мы получаем "проектное" распределение температуры ее поверхности для текущих условий теплообмена и режима работы трубы. Сравнение данных тепловизионного обследования с "проектным" распределением температуры позволяет определить места и масштаб температурных аномалий, рассчитать изменение термического сопротивления конструкции трубы и сделать предположения о наличии тех или иных дефектов (рисунок 1). Принятие решения о возможном наличии дефекта и его характере делается с учетом особенностей конструктивного исполнения трубы, результатов визуального осмотра внешней поверхности трубы и с использованием накопленного нами статистического материала по дефектам дымовых труб.  

Дефектоскопия на основе сравнения экспериментальных данных с расчетными имеет ряд преимуществ как в части качественного так и количественного описания дефектов. В случае, когда оценка состояния объекта ведется только на основе выявления отклонений локальных температур от среднеповерхностных, а тепловые расчеты не проводятся, получение количественных оценок износа невозможно, а некоторые дефекты остаются необнаруженными.

Компьютерное моделирование дымовой трубы позволяет также осуществлять моделирование дефектов конструкции дымовой трубы. При этом проводится серия расчетов во входных данных к которым делаются изменения, соответствующие расположению, масштабу и степени развития дефектов, выявленных на первом этапе. Полученные результаты расчетов сравниваются с термограммами тепловизионных съемок. Таким образом, по совпадению аномалий на термограммах тепловизионной съемки и результатов расчета температурного поля внешней поверхности трубы окончательно делается заключение о характере дефекта, дается оценка его развития. Использование такой методики позволяет значительно повысить достоверность  и полноту заключения о состоянии трубы.

Обследование зданий тепловизором BALTECH TR-0110-ZERO

Исходными данными для программы расчета являются данные о проектной конструкции трубы (геометрия и использованные материалы), сведения о режиме ее работы на момент тепловизионного обследования (расход и температура дымовых газов) и метеорологические данные (температура окружающего воздуха и скорость ветра).

Компьютерная модель позволяет максимально автоматизировать процесс обработки данных. Результаты представляются в виде графиков, а также в виде развертки, несущей информацию о температурном поле поверхности всей трубы или выбранного участка. Расчет позволяет получить следующие результаты: распределение температуры по внешней поверхности трубы, изменение температуры дымовых газов по высоте трубы, распределение температуры по внутренней поверхности трубы, проектное значение сопротивления теплопередаче конструкции трубы. При сравнении экспериментальных данных с расчетными производится определение фактического значения сопротивления теплопередаче конструкции трубы и определяется отклонение этого параметра от проектного значения.

При проведении обследования могут быть выявлены следующие дефекты: уменьшение толщины и разрушение защитного слоя бетона, разрушение межсекционных швов, трещины несущего ствола с частичным или полным раскрытием; понижение сопротивления газопроницанию материала несущего ствола и футеровки, разрушение несущего ствола, разрушение футеровки, частичное разрушение или отсутствие теплоизоляции в прослойке между стволом и футеровкой, нарушение режима работы вентилируемого зазора. Расчет позволяет определить положение точки росы в дымовой трубе для различных условий ее эксплуатации.

По результатам обследования, расчетов  и анализа данных составляется отчет, включающий результаты визуального и тепловизионного обследований, карту дефектов, рекомендации по эксплуатации и ремонту, дефектную ведомость.

 
Рис.1. Сравнение данных тепловизионной съемки с результатами теплотехнического расчета и выявление дефектов на участке ствола дымовой трубы.