МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ АВАРИЙНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЧАСТКОВ БЕТОННОГО КАНАЛИЗАЦИОННОГО ТРУБОПРОВОДА
MOBILE COMPLEX FOR DIAGNOSIS OF EMERGENCY TECHNICAL CONDITION OF SECTIONS OF CONCRETE SEWER PIPELINE

Настоящее изобретение относится к канализационной системе мегаполиса или крупного промышленного района и может быть использовано для диагностики аварийного технического состояния водоочистных сооружений и трубопроводов со сточными водами.
Известно, что в подавляющем большинстве водоочистные сооружения образованы из железобетонных канализационных тоннелей и/или трубопроводов. Причем крупные тоннели выполняют функцию канализационного коллектора. Как в упомянутых тоннелях, трубопроводах, так и в коллекторе движение сточной жидкости сопровождается биологическими процессами вследствие жизнедеятельности микроорганизмов, которые выделяют кислоты, разрушающие канализационные железобетонные конструкции. Появление кислоты связано с выделением из сточных вод газов, из которых наиболее агрессивные сероводород, углекислый газ, аммиак метан, кислород. Последние в зависимости от концентрации определяют взрывоопасность газовой среды, процессы ее разложения и процессы разложения органических веществ (аэробные или анаэробные). Появление агрессивных газов в канализационной системе, особенно коллекторов, также обусловлено сбросом сточных вод от предприятий, а также за счет смешения различных сточных вод с различными концентрациями составляющих их ингредиентов, образующих газы которые также участвуют в метаболическом процессе жизнедеятельности микроорганизмов, выделяющих кислоты. Соответственно в зависимости от концентрации газов в подводном пространстве коллектора либо тоннелей, представляющих собой тот или иной участок канализационной системы сточных вод, при безнапорном течении жидкости на его стенках и технологическом оборудовании образуется коррозия, приводящая к снижению их эксплуатационных свойств.
Стоит отметить, что широкое применение бетонных и железобетонных конструкций при строительстве канализационной системы выдвигает на первый план проблему обеспечения их долговечности.
В настоящее время диагностирование аварийного технического состояния участков канализационных трубопроводов, шахт и технологического оборудования в них стало одной из актуальнейших задач.
Известны мобильные комплексы для диагностики аварийного технического состояния канализационного трубопровода, включающие датчики технического состояния, размещенные на передвижных тележках, например технические решения, описанные в патентных документах US №7164476, опубл. 16.11.2007; DE №4313104, опубл. 27.10.1994; DE №19620239, опубл. 17.07.1997; DE №19651433, опубл. 11.12.1997; US №5745232, опубл. 28.04.1998; DE №20308761, опубл. 14.10.2004; DE №102005031783, опубл. 11.01.2007; DE №19521895, опубл. 19.12.1996; US №7131344, опубл. 02.06.2005. Датчики технического состояния представляют собой, как правило, лазерные источники и камеры для съемки облученной поверхности или источники электромагнитных волн и приемники отраженного электромагнитного излучения от стен трубопровода. К недостаткам подобных комплексов относится технологическая сложность, обусловленная необходимостью перемещения датчиков технического состояния внутри канализационного коллектора или трубопровода и невозможностью определения ими причин возникновения коррозии, а также они предназначены для диагностирования непротяженных участков канализационного трубопровода при непосредственном осмотре стен трубопровода.
Известны мобильные комплексы для диагностики аварийного технического состояния канализационного трубопровода, включающие датчики технического состояния, представляющие собой погружные измерительные приборы (например, RU 48026, опубл. 10.09.2005; RU 94309, опубл. 20.05.2010), измеряющие химический состав сточных вод для оценки возможности возникновения коррозии трубопровода. Однако они сложны в эксплуатации, обладают малой мобильностью и не позволяют судить о техническом состоянии поверхности подсводной части трубопровода, поскольку предназначены для определения наличия коррозии на подводной части трубопровода.
Задачей настоящего изобретения является создание нового мобильного комплекса для диагностики аварийного технического состояния бетонного канализационного трубопровода (коллектора) с достижением следующего технического результата: обеспечение оперативного процесса диагностирования технического состояния подсводной части внутренней поверхности протяженного участка канализационного трубопровода для определения причин возникновения коррозии на этом участке и передачи информации в удаленную базу данных для хранения, анализа и обработки.
Поставленная задача решена за счет того, что в качестве датчиков технического состояния применяют газоанализаторы, а портативный компьютер имеет дистанционную связь с удаленной базой данных. При этом портативный компьютер и датчики технического состояния размещены на транспортном средстве, имеющем схему как автономного электропитания, так и электропитания от внешних источников. Причем датчики технического состояния выполнены с возможностью их выемки из транспортного средства и установки их в зоне контролируемого участка канализационного трубопровода.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в мобильном комплексе для диагностики аварийного технического состояния канализационного трубопровода, содержащем портативный компьютер, датчики технического состояния, блок обработки и управления, с которым связаны эти датчики, при этом блок обработки и управления подключен к портативному компьютеру, оснащенному программами, позволяющими производить считывание информации из энергонезависимой памяти блока обработки, сохранение ее на жесткий диск портативного компьютера, конвертирование в формат, пригодный для последующей обработки стандартными программами, и просмотр получаемых результатов в графической форме в функции времени на экране портативного компьютера, СОГЛАСНО НАСТОЯЩЕМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ, в качестве датчиков технического состояния применены газоанализаторы, а портативный компьютер имеет дистанционную связь с удаленной базой данных, при этом портативный компьютер, блок обработки и управления и датчики технического состояния размещены на транспортном средстве, имеющем схему как автономного электропитания, так и электропитания от внешних источников, причем датчики технического состояния выполнены с возможностью их выемки из транспортного средства и установки их в зоне контролируемого участка канализационного трубопровода.
Также дополнительно могут быть применены датчики, измеряющие температуру и влажность и величину рН, точку росы
Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет обеспечить оперативный процесс диагностирования технического состояния подсводной части внутренней поверхности протяженного участка канализационного трубопровода, расположенного на большом расстоянии от удаленной базы данных, для определения причин возникновения коррозии на этом участке.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.
Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается следующим.
Данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники. Так, например, все известные мобильные комплексы для диагностики аварийного технического состояния канализационного трубопровода, рассмотренные выше в качестве аналогов и прототипов и характеризующие предшествующий уровень техники, направлены на работу непосредственно с уже проявившейся коррозией на подсводных стенах трубопровода и не позволяют выявить причину ее возникновения. Поэтому с их помощью возможно лишь диагностирование уже образовавшейся коррозии при непосредственном ее выявлении.
В заявляемом же изобретении ситуация иная.
2
2
3
В нем по полученным результатам измерений можно прогнозировать возможное возникновение коррозии, приводящей к аварийному техническому состоянию канализационных железобетонных коллекторов или трубопроводов, при одновременном выявлении причин ее образования. Для этого предложенный мобильный комплекс для диагностики аварийного технического состояния канализационного трубопровода содержит датчики технического состояния, представляющие собой газоанализаторы, предварительно настроенные на газы, вероятность появления которых в бетонного коллекторе или трубопроводе наиболее высока (например, сероводород HS). По результатам обработки данных, полученных от газоанализаторов, может быть установлена концентрация газов в местах измерения и возможность наличия процессов активного коррозионного разрушения бетона, т.к. известно, что при концентрациях HS более 5 мг/м и температуре свыше 25°С влажной газовой среды активность тионовых бактерий и грибов, вызывающих разрушение бетонных поверхностей, наибольшая. При температуре ниже 10°С активность бактерий сильно снижается.
Также может быть определен несанкционированный источник сброса агрессивных сточных вод по составу газовой среды по пути движения сточной жидкости. Известно, что при повышении концентрации стоков количество газов увеличится.
По результатам измерений можно выяснить причины возникновения коррозии, приводящей к аварийному техническому состоянию на контролируемом участке канализационного трубопровода, что позволит судить о скорости образования этой коррозии по изменению вызывающих ее причин.
Благодаря тому, что предложенный мобильный комплекс содержит транспортное средство, с его помощью можно диагностировать аварийное техническое состояние любых удаленных участков канализационного трубопровода, где не требуется постоянный контроль из-за малой вероятности возникновения аварийного технического состояния трубопровода, поскольку там практически отсутствуют шахты и источники сброса сточных вод.
Кроме того, предлагаемый мобильный комплекс целесообразно применять и на участках канализационного трубопровода, на которых используются датчики технического состояния для постоянного диагностирования технического состояния, но при этом необходимо постоянное обслуживание и контроль этих датчиков.
Использование мобильного комплекса позволит снизить количество стационарно установленных датчиков технического состояния либо исключить их вообще, что исключит необходимость их обслуживания.
Таким образом, предлагаемое изобретение направлено на обеспечение оперативного процесса диагностирования технического состояния подсводной части внутренней поверхности протяженного участка канализационного трубопровода, расположенного на большом расстоянии от базы данных и центральной диспетчерской эксплуатирующей организации, для определения причин возникновения коррозии на этом участке.
Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежом.
Фиг.1 - Мобильный комплекс для диагностики аварийного технического состояния участков канализационного трубопровода
Мобильный комплекс для диагностики аварийного технического состояния участков канализационного трубопровода (Фиг.1) включает транспортное средство 1, в котором размещены портативный компьютер 2, связанный с ним блок 3 обработки и управления и датчики 4 технического состояния, в качестве которых применены газоанализаторы. При этом транспортное средство 1 оснащено, например, принимающей/передающей антенной 5, обеспечивающей беспроводную дистанционную связь портативного компьютера 2 с удаленной базой данных, расположенной в центральной диспетчерской эксплуатирующей организации (на чертеже показано условно). По анализу данных можно сделать прогноз состояния канализационного трубопровода или тоннельного коллектора.
Транспортное средство 1 представляет собой автомобиль типа микроавтобуса, который оснащен схемой как автономного электропитания (не показано), так и электропитания от внешних источников (не показано). Кроме того, внутри транспортное средства 1 оборудован рабочий стол (не показано) для размещения и закрепления на нем портативного компьютера 2. Также транспортное средство 1 оборудовано отсеками (не показано) с элементами (не показано) крепления для блока 3 обработки и управления и датчиков 4 технического состояния для предотвращения их самопроизвольного перемещения во время транспортировки. При этом отсеки выполнены таким образом, что к ним обеспечен свободный доступ.
Портативный компьютер 2 оснащен программами, позволяющими производить считывание информации из энергонезависимой памяти блока 3 обработки и управления, сохранение ее на жесткий диск портативного компьютера 2, конвертирование в формат, пригодный для последующей обработки стандартными программами, и просмотр получаемых результатов в графической форме в функции времени на экране (не показано) портативного компьютера 2.
Датчики 4 технического состояния выполнены с возможностью их выемки из транспортного средства 1 и установки их в зоне контролируемого участка канализационного трубопровода (на чертеже показано условно). Причем датчики 4 технического состояния представляют собой газоанализаторы, настроенные на газы, вероятность появления которых наиболее высока. При этом эти газоанализаторы могут быть дополнены термометром, определяющим температуру газовой среды, точку росы, прибором для измерения влажности, аккумулятором или другим источником энергии (на чертеже не показаны). Каждый датчик 4 связан с блоком 3 обработки и управления с помощью проводных или беспроводных средств связи, например через передающую антенну (не показано), которой предварительно оборудованы эти датчики 4.
Зона (на чертеже показано условно) контролируемого участка канализационного трубопровода состоит из трубопровода 6, по меньшей мере, из двух последовательно расположенных на расстоянии друг от друга канализационных шахт 7, 8, посредством которых осуществляется доступ к контролируемому участку канализационного трубопровода 6 со сточными водами 9, текущими от одной шахты 7 к последующей шахте 8. Канализационные шахты 7, 8 конструктивно могут отличаться друг от друга, т.к. могут выполнять различные технологические задачи, например шахта может служить для спуска персонала в коллектор для проведения осмотра или для подключения сточных вод от вышележащего коллектора и т.д.
Предложенный мобильный комплекс для диагностики аварийного технического состояния участков канализационного трубопровода применяют следующим образом.
Диспетчер удаленно (на чертеже показано условно), на портативный компьютер 2 бригаде рабочих на транспортном средстве 1 передает информацию о местоположении и протяженности участка канализационного трубопровода 6, который подлежит диагностированию, а также информацию о предыдущих измерениях состояния данного участка.
На различных участках канализационного трубопровода 6 могут протекать различные по составу сточные воды 9, которые, в свою очередь, в результате массообменных процессов выделяют в подводное пространство коллекторов газы с различным составом и различными концентрациями.
Для измерения состава газов и их концентраций, а также их физических параметров на соответствующих торцах (на чертеже показано условно), например в канализационных шахтах 7, 8, контролируемого участка канализационного трубопровода 6, на перекрытиях с технологическим оборудованием (на чертеже показано условно) располагают, по меньшей мере, по одному датчику 4 технического состояния, которые извлекают из транспортного средства 1.
Информация от датчиков 4 технического состояния поступает в упомянутый блок 3. Результаты обработки передаются в портативный компьютер 2 для последующего анализа технического состояния участка канализационного трубопровода 6. Результаты анализа передаются в удаленную базу данных в центральной диспетчерской и могут выводятся на монитор диспетчера. По результатам анализа может быть установлена концентрация газов в местах измерения и наличие процессов коррозионного разрушения, а также необходимость вмешательства и ремонта.
Кроме того, используя результаты обработки, можно определить несанкционированный источник сброса агрессивных сточных вод путем определения времени сброса, времени их пребывания в трубопроводе/коллекторе, изменения концентрации по пути движения сточной жидкости, текущее состояние газового состава и т.д.
По полученным результатам диспетчер принимает решение о дальнейших действиях по эксплуатации контролируемого участка канализационного трубопровода 6.
По указанию диспетчера в канализационные шахты 7, 8 может спуститься работник и осмотреть визуально контролируемый участок канализационного трубопровода 6 в течение определенного времени. Это позволяет уточнить уровень разрушения канализационного трубопровода 6.
В частности, в качестве датчиков 4 технического состояния в предложенном изобретении может применяться совокупность двух приборов:
1. ВМ25 - прибор французского производства, который позволяет одновременно измерять концентрации 5 газов непрерывно в течение 40-120 часов.
2. ТЛАД MPS 430 - прибор отечественного производства и одновременно еще измеряющий температуру, влажность окружающей среды в течение более 600 часов.
Таким образом, достигается технический результат заявляемого мобильного комплекса для диагностики аварийного технического состояния участков канализационного трубопровода, который заключается в обеспечении оперативного процесса диагностирования технического состояния подсводной части внутренней поверхности протяженного участка канализационного трубопровода, расположенного на большом расстоянии от удаленной базы данных, для определения причин возникновения коррозии на этом участке.