Высотное обследование дымовых труб с использованием беспилотника

Целью обследования трубы является определение дефектов и повреждений, влияющих на дальнейшую безопасность ее эксплуатации, и выявление причины повреждений.

Обследования труб с целью определения технического состояния и остаточного ресурса труб разделяются на плановые и внеплановые. Плановые обследования труб проводятся через год после пуска в эксплуатацию и далее через 5 лет для всех типов труб. Внеплановые обследования выполняются в случаях, указанных в РД 03-610-03[i].

При проведении высотного обследования труб используется беспилотный комплекс мультироторного типа Геоскан 401 с полезной нагрузкой для съемки в видимом и инфракрасном диапазонах. Комплекс позволяет выполнить следующий объем работ:

  • наружный осмотр всех конструктивных элементов трубы;
  • тепловизионное обследование железобетонной и кирпичной трубы (при необходимости);
  • определение крена (искривления) и осадки трубы при отсутствии соответствующих измерений;

Обследованию предшествуют осмотры наружной поверхности ствола трубы с ходовой лестницы, светофорных площадок, а также с подъемных приспособлений или конструкций рядом расположенных зданий и сооружений с использованием БПЛА. Визуальные наблюдения за состоянием элементов конструкций трубы с помощью БПЛА должны предшествовать подъему людей.

Беспилотный комплекс Геоскан 401

Рис. 1. Выполнение высотного обследования трубы с помощью беспилотного комплекса Геоскан 401

Полет комплекса выполняется в автономном режиме по заранее созданному полетному заданию с учетом параметров снимаемого объекта в ПО Geoscan Planner 2.0. Для обеспечения необходимого перекрытия между снимками, маршрут по которому полетит комплекс строится с учетом параметров камеры и объектива.

Для сьемки в видимом диапазоне используется двухосевой подвес с камерой Sony ILCE-7RM2 c объективом 85 мм. Для съемки в инфракрасном диапазоне используется двухосевой подвес с камерой Sony DSC-RX1 с объективом 35 мм, совмещенной с тепловизором FLIR Vue Pro 640.

Соответственно, если трубу необходимо снять в видимом и инфракрасном диапазонах, строится два полетных задания, с параметрами соответствующими установленной полезной нагрузке.

Экран наземной станции управления Geoscan Planner 2.0

Рис. 2. Экран наземной станции управления Geoscan Planner 2.0

 В результате высотного обследования комплекс получает набор геопривязанных снимков в видимом и инфракрасном диапазонах. Полученные данные используются для создания детальной 3D-модели в системе координат снимаемого объекта. Для получения 3D-модели в инфракрасном диапазоне, используются снимки видимого диапазона, совмещаемые с данными тепловизора в момент фотограмметрической обработки в ПО Agisoft Metashape. Трехмерная модель и изображение сооружения в развернутом виде, отображающие информацию инфракрасного диапазона, создаются в цветной палитре «Цвета каления железа» (Iron).

Дальнейшая привязка фото-дефектов и повреждений осуществляется по азимуту и высотному положению относительно начальной точки в основании трубы в центре ходовой лестницы.

Данные с камеры Sony DSC-RX1

Снимки, полученные при высотном обследовании дымовой трубыСнимки, полученные при высотном обследовании дымовой трубы

Данные с тепловизора FLIR Vue Pro 640

Снимки, полученные при высотном обследовании дымовой трубыСнимки, полученные при высотном обследовании дымовой трубы

Рис. 3. Пример снимков, полученных при высотном обследовании дымовой трубы

При наружном обследовании ствола трубы выявляется состояние несущих конструкций: кирпичной кладки, бетона, плотность сцепления бетона с арматурой, наличие ее оголения и прогибов, наличие и ширина раскрытия вертикальных трещин, отслоения защитного слоя бетона, наличие и величина плохо уплотненных участков бетона, состояние конструкций, оценка степени коррозии металла, состояние антикоррозионных покрытий, целостность сварных швов, заклепочных и болтовых соединений, повреждений ходовых лестниц, состояние вантовых растяжек, узлов их крепления и другие дефекты, различаемые и оцениваемые визуально.

Все визуально определяемые дефекты могут быть нанесены на карту дефектов и повреждений дымовой трубы на этапе высотного обследования.

Дефекты могут быть классифицированы по следующим критериям:

  1. По причине и времени: ошибки и просчеты при изысканиях и проектировании; ошибки и просчеты в процессе строительства.
  2. По характеру: скрытые; явные.
  3. По значимости: 1-й группы, угрожающие разрушением, ослабляющие конструкции и могущие привести к авариям; 2-й группы, не угрожающие целостности, но ослабляющие конструкции; 3-й группы, не приводящие к разрушению, но требующие дополнительных затрат в процессе эксплуатации.

Условные обозначения карты дефектов и повреждений дымовой трубыУсловные обозначения карты дефектов и повреждений дымовой трубыРис. 4. Условные обозначения карты дефектов и повреждений дымовой трубы

С целью получения своевременной информации о техническом состоянии дымовой железобетонной или кирпичной трубы в целом и имеющихся дефектах в ее конструкции в необходимых случаях (не реже одного раза в 5 лет) производится тепловизионное обследование.

Тепловизионное обследование необходимо проводить при:

  • перегревах оболочки трубы относительно проектных величин, выявленных в ходе наружного обследования при помощи контактных приборов;
  • протечках конденсата, намокании наружной поверхности дымовой трубы и ее обледенении в зимнее время;
  • определении фактического состояния конструкции дымовой трубы (наличие проектных конструктивных элементов: теплоизоляции, прижимной кладки, ширины зазора и т.д.), при выявлении в ходе обследования в контрольных местах вскрытия футеровки, монтажных проемов, отбора проб из оболочки (на всю ее толщину);
  • значительном охлаждении относительно расчетных величин в газоотводящем стволе дымовых газов;
  • отсутствии эффекта в работе вентиляционной системы на трубах с противодавлением;
  • проведении ремонтных работ по восстановлению или повышению теплозащитных свойств конструкции дымовой трубы.

В ходе диагностики дымовой трубы при помощи тепловизора могут быть выявлены скрытые (внутренние) дефекты, которые невозможно определить традиционным способом обследования с подвесной оснастки, такие, как локальное отсутствие тепловой изоляции между стволом и футеровкой, места засоренности вентилируемого канала и др. Поэтому термографирование дымовой трубы целесообразно проводить как начальный этап экспертизы промышленной безопасности дымовых труб.

Тепловизионную съемку не рекомендуется выполнять в солнечную погоду при температуре воздуха выше 5°, чтобы избежать влияния солнечных лучей на термограмму.

 Фрагмент развертки 3D-модели дымовой трубы в видимом и инфракрасном диапазонах

Рис.5. Фрагмент развертки 3D-модели дымовой трубы в видимом и инфракрасном диапазонах

Как видно на примере Рис. 5, в инфракрасном диапазоне на высоте 140 и 150 м видны теплопотери, что может свидетельствовать о скрытых дефектах, вызванных проблемами на внутренней поверхности трубы.

Для удобной навигации по 3D-модели трубы был разработан специальный модуль в ГИС Спутник, позволяющий просматривать модель в одном окне в 3-х форматах отображения, синхронизированных между собой:

  • исходные снимки, соответствующие выбранному участку;
  • чертеж-развертка с координатной сеткой;
  • текстурированная 3D-модель трубы, привязанная к местности.

Данные можно комбинировать между собой и просматривать в одном окне слои видимого и инфракрасного диапазона.

 Спутник с модулем просмотра дымовых труб

Рис. 6. Окно программы ГИС Спутник с модулем просмотра дымовых труб

Для подготовки карты дефектов и повреждений дымовой трубы в программе есть функция обозначения участков с предполагаемыми дефектами на 3D-модели и указания их типа. Эта информация поможет специалисту, проводящему дефектоскопию, отметить в паспорте трубы все дефекты, требующие ремонта или повышенного контроля.

Примеры указания дефектов на 3D-модели трубыПримеры указания дефектов на 3D-модели трубы

Рис. 7. Примеры указания дефектов на 3D-модели трубы

Подводя итоги, стоит отметить, что данный метод значительно дешевле использования вертолета для высотного обследования дымовых труб и позволяет выполнить работы по обследованию в короткие сроки.

Используемая литература:

  1. Методические указания по обследованию дымовых и вентиляционных промышленных труб РД 03-610-0 Москва ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность» 2008 г., Ответственные разработчики: Б.А. Красных, А.И. Субботин, Н.Д. Богатов, Г.П. Зуев, B.C. Котельников, А.И. Перепелицын, А.А. Шаталов.
  2. Руководство по эксплуатации дымовых и вентиляционных труб. Москва 1993 г. Руководство разработано Макеевским инженерно-строительным институтом. Разработчики: доктор технических наук, профессор А.П. Кричевекий, кандидат технических наук В.И. Корсун.

Автор статьи: инженер–фотограмметрист Радченко Е.С.

тел.: 8 800 333-84-77

info@geoscan.aero

www.geoscan.aero

[1] РД 03-610-03. Внеплановые обследования труб выполняются в случаях:

  • при появлении сквозных разрушений внутренних газоотводящих стволов и их намокании со стороны межтрубного пространства;
  • при разрушении кладки ствола на глубину более 15 % сечения стенки на участке более 1/8 периметра ствола;
  • при выколах и отслоении защитного слоя бетона ствола с выгибом стержней вертикальной арматуры более 30 мм на участках более 1 м по окружности;
  • при появлении сетки трещин с раскрытием более 5 мм и отслоении защитного слоя бетона на площади более 10 % отдельной секции бетонирования;
  • при отклонении оси ствола железобетонной или кирпичной трубы от вертикали выше допустимого;
  • после технологических аварий, связанных с воздействием импульсных нагрузок большой мощности (газовый «хлопок», значительное увеличение температуры отводимых газов и т.п.);
  • при разрушении кирпичных оголовков;
  • при частичном разрушении стен кирпичного или железобетонного ствола площадью более 1 м2 и при падении разделительных стенок;
  • при обвалах участков футеровок;
  • при падении разделительных стенок;
  • при систематическом намокании или обледенении наружной поверхности железобетонного ствола;
  • при возникновении прогаров в стволах металлических труб;
  • при решении о консервации;
  • для определения необходимости реконструкции;
  • при пуске трубы после расконсервации;
  • при необходимости наличия заключения о состоянии сооружения для получения предприятием лицензии на эксплуатацию производств и объектов.

Author: admin