Jak probíhá tlaková zkouška otopných soustav: koncepce, normy a technologie – Maxim Fedorov na Ninefloor

Poprvé je navržena vědecká metoda destruktivního testování, podle které se armatury a potrubí testují společně, což odpovídá nejpravděpodobnějším scénářům vývoje havarijní situace. Základní část koncepce zahrnuje definici povinného algoritmu destruktivních zkušebních akcí při hydraulickém zkoušení polypropylenových trubek při zkušebním zatížení.

Polypropylenové trubky mají významnou nevýhodu – vysoké hodnoty koeficientu tepelného prodloužení. S rostoucí teplotou se vlastnosti materiálu mění a materiál se stává náchylným na zvýšený tlak v potrubí. V tomto případě se použití polypropylenových trubek stává nebezpečným. Jednou ze známých metod pro snížení tepelného prodloužení je vyztužení. Výztuž se provádí hliníkovou fólií nebo sklolaminátem. Vlastnosti polypropylenových vyztužených trubek nebyly plně studovány. Takové trubky musí mít dlouhou životnost, aby podniky mohly vyhodnotit jejich vlastnosti, především takové spolehlivostní charakteristiky, jako je bezporuchový provoz, udržovatelnost, trvanlivost a skladovatelnost. Neexistují žádné samostatné GOST pro vlastnosti a charakteristiky polypropylenových trubek, jejich typy v Rusku, stejně jako standardní metody pro provádění hydraulických zkoušek pro destruktivní testování ve výrobních závodech. Potrubní armatury pro různé účely se používají v průmyslu a v sektoru bydlení a veřejných služeb. Spolehlivý a bezpečný provoz podniku závisí na nepřetržitém společném provozu zařízení, potrubí a armatur. V tomto ohledu autoři navrhují při určování ukazatelů spolehlivosti uvažovat armatury a potrubí společně. Poprvé je navržena vědecká metoda destruktivního testování, podle které se armatury a potrubí testují společně, což odpovídá nejpravděpodobnějším scénářům vývoje havarijní situace. Základní část koncepce zahrnuje definici povinného algoritmu destruktivních zkušebních akcí při hydraulickém zkoušení polypropylenových trubek při zkušebním zatížení. Metody zkoušení pevnosti kulových kohoutů, potrubí a jejich spojů jsou popsány v příslušných mezistátních, federálních nebo průmyslových normách a předpisech. Je však vhodné zavést další normy pro provádění statických pevnostních zkoušek polypropylenových trubek. Nová norma nám umožní vyčlenit „vyztužené“ polypropylenové trubky jako samostatnou kategorii, definovat je a také nám umožní zohlednit vliv vnějších faktorů na stav potrubí, jejich spojů a armatur.

úvod

Trvanlivost potrubí je jednou z charakteristik ukazatele spolehlivosti, který je popsán v GOST [1, 2]. Doba bezporuchového provozu potrubí souvisí s materiálem a technologií jeho výroby. V systémech zásobování teplem, zejména v systémech vytápění, jsou ocelová potrubí a polypropylenové trubky standardní a obecně akceptované pro použití při teplotách do 95 °C. Ocelové potrubí musí projít hydraulickými zkouškami ve výrobních závodech a v budoucnu, například při použití v teplárenských sítích, musí podstupovat každoroční tlakové zkoušky na konci topné sezóny. Každoroční testování v provozu identifikuje problémy spojené s korozí, netěsnostmi v přírubových spojích a dříkech ventilů. Životnost potrubí samozřejmě závisí na podmínkách jeho použití a vlastnostech dopravovaného média. Životnost potrubí však v první řadě závisí na počátečních podmínkách, konkrétně na materiálu, výrobní technologii a zkouškách výrobků prováděných ve výrobním závodě. Pokud jde o polypropylenové trubky, věci nejsou tak jasné. Výrobní metoda vytlačování umožňuje specifikovat různá složení a tloušťky stěn. V současné době se však polypropylenové trubky ve své čisté formě nemohou vyrovnat s tepelnou roztažností z ohřátého chladicího média. Tepelná roztažnost může být tak významná, že způsobí destrukci okolního stavebního materiálu, pokud jsou trubky umístěny ve stísněném prostoru. Naopak podmínky kladení potrubí mohou způsobit destruktivní ohýbání, které nepochybně povede k nouzové situaci. Vyztužení polypropylenových trubek například hliníkovou fólií nebo sklolaminátem pomáhá takovým situacím předejít. To samozřejmě snižuje tepelné prodloužení, ale taková potrubí ještě neprošla životností deklarovanou výrobci. Kromě toho se hydraulické zkoušky prováděné výrobci provádějí podle metod vyvinutých samotnými podniky, takže je nutné takové hydraulické zkoušky standardizovat. Existuje tedy řada nevyřešených vědeckých problémů pro polypropylenové trubky, jmenovitě testování pevnosti polypropylenových trubek, včetně vyztužených, vývoj metodiky pro provádění takových zkoušek a doporučení pro další standardizaci.
Provoz potrubí je možný pouze s použitím armatur, zejména kohoutů a armatur, proto je nutné stanovit standardy spolehlivosti pro trvanlivost společného používání, konkrétně armatury jsou považovány za uzlové body a potrubí za komunikační vedení mezi uzlovými body. V tomto případě, při komplexním uvažování o systémech zásobování teplem jako o novém metodickém přístupu, je možné doporučit součinitele bezpečnosti podle vypracované GOST, jakož i další faktory spolehlivosti, které autoři zavedli do pojmů a definic pro efektivnější popis experimentálních dat.

Relevance výzkumného tématu

Polypropylenové trubky a kulové kohouty musí projít hydraulickým testováním ve fázi výroby ve výrobním závodě výrobce. V Rusku existuje norma GOST pro hydraulické testování, ale dosud žádný regulační dokument nedefinoval pojem „vyztužené“ polypropylenové trubky, ačkoli společnosti často klamou své klienty nesprávným používáním této definice. V článku byly během experimentální studie hydraulického zkoušení polypropylenových trubek stanoveny ukazatele spolehlivosti pro polypropylenové trubky od několika vybraných výrobců a autoři se snažili použít jako vzorky zahraniční i tuzemské výrobky. Proto je nutné vytvořit zkušební metodiku pro identifikaci klasifikace polypropylenových trubek podle stupně „vyztužení“. Metodika může být založena na stávajících federálních GOST [3], evropských [4,5] a průmyslových ruských normách [6,7].

Teoretická část. Metodologická východiska pro provádění výzkumu

Pro stanovení koeficientů spolehlivosti je nutné vypracovat teoretický základ pro provádění experimentálních prací. Je nutné se zaměřit na vývoj v oblasti potrubního průmyslu a armatury dostupné v Rusku a ve světě.

Při provádění hydraulických zkoušek autoři navrhují zaměřit se na základní vzorec stanovený v normách Evropské unie [4], který popisuje velikost přetlaku nad okolním tlakem při pokojové teplotě, jinými slovy, kolikrát je přetlak vody vyšší než atmosférický tlak:

kde K_Т=1,5 – koeficient přetlaku nad povolený tlak při pokojové teplotě P_St, index „T“ odkazuje na potrubí.

Přibližný vzorec navržený autory pro testování hydraulické pevnosti polypropylenových trubek:

kde K_TNET=1,25 – koeficient přetlaku nad povolený tlak při pokojové teplotě P_StV tomto případě je taková polypropylenová trubka po obdržení údajů o vzorku s minimálními ukazateli zkušebního zatížení definována podle vyvinuté metodiky jako pevná nedělitelná jednotka pro potrubí TNE T.

Vzhledem k tomu, že vyvinutá metoda zkoušek statického ohybu je nestandardní, lze vzorec pro zkoušky hydraulické pevnosti použít pouze jako vodítko. S přihlédnutím k doporučením pro zpracování experimentálních dat:

kde P_testA, P_testB, P_testС – průměrná hodnota zkušebního zatížení při přetržení potrubí v experimentu A, B, C, resp.

Jako první aproximaci tedy budeme uvažovat „vyztuženou“ polypropylenovou trubku malého průměru jako takovou, pokud splňuje podmínky experimentu:

Experimentální část studie. Vyvinutá metodika pro testování prasknutí polypropylenových trubek

Autoři vyvinuli metodu provádění hydraulických zkoušek polypropylenových trubek, celkový vzhled stojanu je znázorněn na obrázku 1.

Obr.1. Celkový pohled na statický zkušební stojan pro polypropylenové trubky

Algoritmus akcí podle vyvinuté metodiky (k provádění testů se používá ruční tlakový tester):

1. Nainstalujte potrubí, které chcete zkoušet, hermeticky;

2. Nalijte vodu do stojanu těsně nad odvodňovacími otvory;

3. Připojte ruční zkoušečku tlaku ke stojanu:

4. Otevřete vypouštěcí ventil a uzavírací ventily potrubí;

5. Načerpejte vodu do testovaného systému;

6. Zavřete vypouštěcí ventil;

7. Zapojte stojan do sítě a ohřejte vodu na zkušební teplotu;

8. Pumpujte vodu do systému na zkušební tlak;

9. Po dokončení testů nechte systém vychladnout na pokojovou teplotu a vypusťte vodu.

Algoritmy akcí byly vyvinuty s ohledem na [7] a částečně i na jednotlivé články a kapitoly [8].

Porovnání získaných výsledků testů od různých výrobců

Pomocí vzorce (4) získáme, vezmeme-li v úvahu, že (P_test)_min= 34,67 atm:

Na obrázku 2 nakreslíme čáru statického zatížení P_test=43,44 atm, podle kterého zjistíme, že polypropylenové trubky od výrobců 1 a 3 lze podle zkušebních údajů považovat za „vyztužené“.

Rýže. 2. Porovnání experimentálních dat

Doporučení pro další rozvoj metodické základny a jednotlivých testovacích metod

Autoři článku zdůrazňují, že vypracovaný metodický základ vyžaduje dodatečné testování a schválení za experimentálních podmínek. Minimální zkušební zatížení pro prasknutí polypropylenové trubky (P_test)_min je určující hodnota, proto je při experimentální práci potřeba velký vzorek. Chcete-li zahrnout řady „vyztužených“ polypropylenových trubek do samostatného GOST, musí být složeny v závislosti na podmíněném průtoku (jmenovitá velikost). Kromě toho je kategorie „vyztužená“ polypropylenová trubka rozdělena do podkategorií v závislosti na rozsahu mezi zkušebním zatížením P_test a maximum přípustné během experimentálních studií (P_St)_max. Jinými slovy, navrhuje se rozdělit podkategorie „vyztužených“ polypropylenových trubek mezi P_test a (P_St)_max takto, tabulka 2.

*ve druhém případě je třeba chápat, že hodnota je 0,0×[(P_St)_max-P_test] neznamená nic jiného než nepřítomnost dodatečné výztuhy a v tomto případě výrobce nemá právo deklarovat své „vylepšené“ schopnosti.

Závěry

1. Na základě analýzy autoři posoudili „vylepšené“ schopnosti polypropylenových trubek od různých výrobců v experimentálních studiích provedených během statických hydraulických zkoušek.

2. Na základě experimentálních studií byla stanovena TNE T, tato jednotka se ukázala jako polypropylenová trubka od výrobce 2. S ohledem na TNE T, minimální zkušební zatížení (P;_test)_min=34,67 atm, stejně jako zatížení, které určuje limit „vyztužených“ polypropylenových trubek prezentovaných výrobců (P_test) = 43,33 atm.

3. Na základě porovnání údajů bylo zjištěno, že polypropylenové trubky od výrobců 1 a 3 lze podle zkušebních údajů považovat za „vyztužené“.

Bibliografický seznam

1. GOST 27.002-2015 Spolehlivost v technologii. Termíny a definice, M.: Standartinform, 2016, – 28 s.

2. GOST 27.003-2016 Spolehlivost v technologii. Složení a obecná pravidla pro stanovení požadavků na spolehlivost, Moskva: Standartinform, 2018, – 23 s.

3. API Standard 598. Inspekce a testování ventilů, 2004, 20 s.

4. BS EN 12266-1: 2012. Průmyslové ventily – Zkoušení kovových ventilů Část 1: Tlakové zkoušky, zkoušky

5. Technické předpisy celní unie „O bezpečnosti zařízení provozovaných pod přetlakem“ (TR CU 032/2013), ze dne 18. listopadu 2013, 81 s.

6. Technické předpisy celní unie „O bezpečnosti strojů a zařízení“ (TR CU 010/2011), ze dne 18. října 2011, – 66 s.

7. GOST R 5725-2-2002 Přesnost (správnost a přesnost) metod a výsledků měření. Část 2. Základní metoda pro stanovení opakovatelnosti a reprodukovatelnosti standardní metody měření, – 43 s.

8. GOST 15.309-98. Systém pro vývoj a zavádění výrobků do výroby. Testování a přejímka vyrobených výrobků. Obecné požadavky, M.: Standartinform, 2008, – 16 s.

Autoři:

Osintsev K.V., Ph.D., docent, Katedra průmyslové tepelné energetiky, South Ural State University,

Kuznetsov N.A., inženýr, ChelyabinskSpetsGrazhdanStroy LLC

V Rusku mají kvůli chladnému klimatu všechny bytové domy a většina soukromých budov systém vytápění. Jeho provedení je vždy individuální, ale je zde jeden povinný požadavek: nepřetržitý provoz, který je zajištěn speciálními opatřeními. Pro pravidelné kontroly otopných soustav se používá metoda zvaná tlaková zkouška. Provoz jakéhokoli topného systému spočívá v pohybu ohřátého chladiva podél uzavřeného okruhu pod provozním tlakem. Je nutné, aby zůstalo hermeticky uzavřeno, i když je vystaveno hydraulickým rázům, ke kterým dochází během provozu. Metoda tlakové zkoušky uzavřeného systému s nuceným oběhem spočívá v čerpání tlaku v okruhu, který převyšuje provozní tlak o 20–30 %, s následným vizuálním a přístrojovým sledováním po určitou dobu. V důsledku toho je učiněn závěr o přítomnosti nebo nepřítomnosti úniků. Existují dvě možnosti testování: tlaková zkouška topného systému vzduchem nebo vodou. V prvním případě se pro vstřikování používá pneumatické čerpadlo, ve druhém čerpadlo hydraulické. Zkouška těsnosti celého topného systému je povinná:

• po instalaci;
• během přípravy na topnou sezónu;
• po instalaci nových prvků návrhu systému, například měřičů tepla;
• po dokončení oprav;
• v rámci preventivní kontroly při servisní údržbě.

Zkoušku tlaku vzduchu se doporučuje provádět pouze v krajních případech, kdy je nepohodlné nebo nemožné naplnit a vyjmout vodu, protože během provozu bude použit kapalný nosič tepla. Hydraulické testování výkonu systému lisováním trubek, kotlů, výměníků tepla a dalších prvků nám umožňuje identifikovat všechny závady zařízení a dosáhnout bezporuchového provozu.

Předpisy

Pracovní tlak a vypočítaný tlak pro provádění postupů závisí na výšce stoupání vody, to znamená na počtu pater. Analýzu provádí odborník na zkušebním místě. Rozdíl mezi tlakovou zkouškou topných systémů pro chaty a soukromé domy je v tom, že vyžaduje malý tlak asi 2 atmosféry, což umožňuje používat pouze přívod vody. V tomto případě by kapalina měla vyplnit celou strukturu bez vzduchových bublin. Ve vícepodlažních budovách je pracovní tlak asi 6–8 atmosfér, takže je zde vyžadována zkouška hydraulického tlaku čerpadla. Pro proces tlakové zkoušky existují dokumenty, které definují etapy, sled prací, dodržování bezpečnostních předpisů, požadované vybavení a způsoby zaznamenávání výsledků:

1. „Pravidla pro technický provoz tepelných elektráren č. 115 ze dne 24.03.2003. března XNUMX“, která byla vypracována a schválena Ministerstvem paliv a energetiky Ruské federace.
2. „Vytápění, větrání a klimatizace“ SNiP 41-01-2003.
3. „Vnitřní vodovodní systémy“ SNiP 3.05.01–85.

Na základě všech norem lze při provádění tlakových zkoušek identifikovat následující akce:

• Postupné vytváření tlaku v systému, který převyšuje pracovní tlak.
• Udržování testovaného objektu po dobu asi půl hodiny s konstantním monitorováním tlaku.
• Aktivace výsledku.
• V případě potřeby odstranění závad.

Všechny potrubní prvky, které jsou v havarijním stavu, se po testování stanou nepoužitelnými, zatímco ty, které jsou v dobrém stavu, budou nadále fungovat.

Provádíme hydraulické tlakové zkoušky

Pokud je nutné zkontrolovat pracovní konstrukci, pak se tlaková zkouška topení provádí až po úplném vypnutí systému a vypuštění chladicí kapaliny. Jednou za 5–7 let se doporučuje dodatečně provést chemické nebo hydropneumatické proplachování uvnitř okruhu, aby se odstranily usazeniny, které narušují normální fungování. Tento postup je povinný po první instalaci. Dále je celý systém zkontrolován a vadné komponenty jsou vyměněny. Přes kulový vypouštěcí ventil začíná postupné plnění vodou zdola nahoru, aby se zabránilo tvorbě vzduchových bublin z přívodu vody s čerpadlem nebo bez něj. Všechny vzduchové ventily musí být otevřeny. Do zkušebního okruhu musí být zařazen manometr a jeho hodnoty musí být sledovány. Pokud vykazuje pokles tlaku, systém není utěsněn a vyžaduje opravu. V opačném případě se má za to, že testy byly úspěšné. Pokud je výsledek tlakové zkoušky negativní, zjistí se místa úniku vody a vymění se havarijní prvky. Poté se celý komplex činností znovu opakuje. Všechny výsledky zkoušek jsou ověřeny pracovníky, kteří je provádějí, a jsou potvrzeny oboustrannými podpisy ze strany zákazníka a dodavatele. Zpráva zaznamenává dobu práce, tlak použitý při výpočtech a dobu jeho údržby a výsledky. K provádění tlakových zkoušek v dětských a zdravotnických zařízeních a v bytových domech je povinná účast dozorových orgánů.

Tlakové zkoušky klimatizačních systémů

Dále je potřeba zkontrolovat těsnost klimatizačních systémů. Používají také tlakové testování podobné hydraulickému testování. Tento postup je nutné provést po jakékoli opravě, například po výměně chladiče. Pro kontrolu těsnosti pájení se do systému čerpá směs suchého dusíku s chladivem R22 nebo pouze suchý dusík. Je dosaženo zkušebního tlaku, po kterém se pomocí speciálního detektoru netěsností v prvním případě a jednoduše mýdlové pěny v druhém případě zaznamená nepřítomnost nebo přítomnost defektů. Systém se opravuje nebo uvádí do provozuschopného stavu.

Náklady na tlakové zkoušky

Odpovědnost za provádění pravidelných tlakových zkoušek leží na majitelích domů nebo na službách, které je obsluhují, například inženýrské sítě. To znamená, že majitelé domů se budou muset uchýlit k pomoci odborníků, kteří provedou celou řadu nezbytných postupů. V každém regionu existuje mnoho společností, které takové testy provádějí. Ti, kteří chtějí využít jejich služeb, mají zájem o profesionalitu personálu, dodržování hygienických a stavebních norem. Důležitým parametrem při výběru organizace je cena za tlakovou zkoušku otopné soustavy. Ve všech konkrétních případech se kalkuluje individuálně, kdy je po konzultaci s hostujícím specialistou vypracován kompletní seznam potřebných opatření a odhad. Konečné náklady budou záviset na stavu potrubí, seznamu provedených prací a sazbách zhotovitele. Pokud jsou tlakové zkoušky klimatizačních a topných systémů, ale i všech ostatních prvků provedeny správně a včas, je zaručena jejich bezproblémová a bezporuchová obsluha za provozu. Nezbytným požadavkem je dodržování regulačních norem a účast kvalifikovaného personálu na provádění všech prací.