Важной задачей, стоящей перед специалистами в процессе выполнения диагностики объектов нефтяной и газовой промышленности, является дистанционный визуальный контроль (ДВК) технического состояния узлов и агрегатов, оценка состояния поверхностей и сварных соединений, качества сборки. Необходимость выполнения визуальных инспекций регламентируется руководящими документами Госгортехнадзора России, Госатомнадзора России и Минстроя России. Одним из таких документов является "Инструкция по визуальному и измерительному контролю" - РД 34.10.130-96. Инструкция устанавливает обязательные требования к организации и порядку производства работ по визуальному и измерительному контролю, включая требования к подготовке и аттестации персонала, средствам контроля, организации работ, фиксации результатов контроля при изготовлении, монтаже, ремонте, реконструкции и эксплуатации оборудования. Особенности диагностики конкретных объектов отражены в специализированных документах: "Правила устройства и безопасной эксплуатации", в различных СНиП.
Визуальный и измерительный контроль проводится практически на всех этапах жизненного цикла отдельных деталей, узлов и агрегатов. Выполняется периодический входной контроль материала, подготовки деталей перед сборкой, контроль качества сборки, контроль качества сварных соединений, контроль в процессе эксплуатации с целью выявления изменений формы и обнаружения поверхностных дефектов в основном материале и сварных швах, образовавшихся в процессе работы данного элемента. Основные виды дефектов v трещины всех видов, коррозия, эрозионный износ, деформации, сколы покрытий, отложения сырья на стенках, сужение каналов, повреждения элементов автоматики.
Согласно требованиям руководящих документов визуальный и измерительный контроль проводится как с наружной, так и с их внутренней стороны изделий, что значительно осложняется ограниченным доступом во внутренние полости объектов.
В такой ситуации единственное решение - применение промышленных оптических и видео эндоскопических систем.
Выполнение ДВК на объектах нефтяной и газовой промышленности требует тщательного подбора оборудования. Это обусловлено тем, что многие установки по переработке нефти и газа - это сложные комплексы, состоящие из большого числа взаимодействующих подсистем, как правило, очень компактных по объему и имеющих ограниченный доступ через специальные контрольные отверстия небольшого диаметра. Такими объектами в первую очередь являются химические реакторы, теплообменники, сосуды высокого давления, компрессора, двигатели газоперекачивающих установок, узлы и агрегаты энергоустановок, парогенераторов.
На сегодняшний день уровень развития технологий в данной области позволяет выполнять визуальную инспекцию скрытых полостей в кратчайшие сроки и получать высококачественные видео и фото материалы о состоянии внутренних поверхностей. Работы могут проводиться в широком диапазоне погодных условий в присутствии агрессивных сред и механической нагрузки на зонды.
В результате подробного анализа опыта проведения технической диагностики на предприятиях нефтегазового комплекса, можно выявить основные типы используемых промышленных эндоскопических систем:
- Жесткие эндоскопы (бороскопы), в том числе составные (секционные);
- Гибкие оптоволоконные эндоскопы;
- Видеоэндоскопы.
В отдельную группу можно выделить самодвижущиеся роботизированные системы для диагностики протяженных объектов большого диаметра до 1,5 м (например, трубопроводов длиной до 500 м), проталкиваемые камеры для труб диаметром до 50 мм и длиной до 100 м., телескопические системы для осмотра колодцев, шахт, вертикальных резервуаров.
Особое значение придается приборам способным выполнять высокоточные измерения линейных размеров и глубин в зоне контроля. Приборы с возможностью измерения позволяют не только обнаружить дефект, но определить скорость его развития и степень опасности.
Существует большое количество компаний производящих оптические и видео эндоскопические приборы и оборудование. Крупнейшей за рубежом является компания Everest VIT. В России и странах СНГ лидером по серийному производству технических эндоскопов является петербургское акционерное общество ИНТЕК. Лидерство компании ИНТЕК обусловлено высоким уровнем оснащенности производства, применением передовых, высоких технологий, что позволяет компании производить все основные компоненты эндоскопического оборудования от волоконно-оптических жгутов и электронных блоков до периферийного оборудования. Продукция компании сопровождается программным обеспечением, в том числе для сохранения и просмотра изображений, измерения линейных размеров наблюдаемых объектов.
Далее проанализируем основные требования и особенности применения приборов каждой группы.
1. Жесткие (линзовые) эндоскопы
Жесткие эндоскопы имеют диаметр 3, 4, 5, 6, 8 и 10 мм, рабочую длину от 100 до 1500 мм. Оптическая трубка эндоскопов может вращаться на 360°. Направление обзора может быть прямым, а также составлять с осью эндоскопа угол 45, 70, 90 или 110°. Эндоскопы с качающейся имеют поворотную призму, положение которой изменяется дистанционно с помощью регулировочного кольца, установленного около окуляра. Это позволяет, применяя один прибор, существенно расширить угол обзора скрытых объектов и оценивать их состояние с разных углов зрения. Помимо жестких линзовых эндоскоп российские компании (ЗАО "Интек") производят жесткие сверхтонкие эндоскопы (диаметр рабочей части 2 и 3 мм) на основе кварцевого и градиентного волокна. Все указанные эндоскопы пригодны для работы в воздушной среде, а также в среде авиационного топлива, керосина, дизельного топлива, бензина, минерального и синтетического смазочного масла, гидравлических жидкостей, большинства промышленных органических растворителей, а также в воде. Эндоскопы сохраняют работоспособность при температуре от минус 40 до 120° С при давлении среды до 3 кгс/см2.
Для освещения зоны контроля применяются применяться стандартные источники света с ксеноновыми, галогенными или ультрафиолетовыми лампами мощностью 150, 200 или 300 Вт. Результаты осмотра могут фиксироваться с помощью 35-мм фотокамеры, цифровой фотокамеры, видеокамеры или передаваться на монитор с высокой разрешающей способностью. Основные типы жестких эндоскопов, применяемых в промышленности - серии TEKF (Everest VIT, Германия), KL (Интек, Россия).
2. Гибкие оптоволоконные эндоскопы
Основные характеристики: длина рабочей части от 0,5 до 3 м, диаметр зонда от 2,4 до 12.4 мм, углы поля в пространстве предметов 60, 90°, направление обзора 0°, 90° (с объективом бокового обзора), визуальная разрешающая способность на расчетном рабочем расстоянии 6 и более лин/мм, диапазон рабочих температур рабочей части эндоскопа -10° + 80° С, артикуляция - 2-х/4-х сторонняя, материал оплетки зонда - вольфрам, стойкость к агрессивным средам. Основные типы гибких оптоволоконных эндоскопов, применяемых в промышленности - серии FSR (Everest VIT, США), серии ART (Интек, Россия). Кроме гибких оптоволоконных эндоскопов, компания Интек выпускает единственные в мире полугибкие управляемы и неуправляемы эндоскопы серий ТЭУ и ТЭ.
3. Видеоэндоскопы
Переносные гибкие видеоэндоскопы предназначены для оптико-визуального контроля деталей в труднодоступных местах механизмов, машин и оборудования. Дистальный конец эндоскопов оснащен цветной видеокамерой с высокой разрешающей способностью, изображение от которой передается на на цветной жидкокристаллический экран. Например, в видеоэндоскопе VES4-10 фирмы ЗАО Интек использованы оптическая и телевизионная системы высокого разрешения. В сочетании с высококачественным световодом и галогенной лампой видеоэндоскоп обеспечивает яркость и четкость изображений рассматриваемых объектов на экране монитора. Набор сменных объективов, а также насадка бокового наблюдения позволяют выбрать наиболее приемлемые параметры оптической системы для конкретных целей обследования. Видеоэндоскоп обеспечивает вывод изображения на экран видеомонитора, на цветной видеопринтер, а также позволяет записывать процедуру обследования на видеомагнитофон. Рабочая часть эндоскопа выполнена герметичной, а блок управления выполнен в брызгозащищенном исполнении, что расширяет область применения изделия. Видеоэндоскопы изготавливаются диаметром от 4 до 10 мм, длиной от 1,5 до 30 м. Зона контроля освещается внешним металлогаллоидным источником света по оптоволоконному каналу. Освещенность осматриваемого объекта регулируется вручную или автоматически. Направление осмотра изменяется дистанционно путем артикуляции - изгиба дистального конца прибора. Питание видеоэндоскопов - от сети напряжением 100-240 В или от автономного источника напряжением 12 В. Рабочая температура приборов - от - 20 до + 80° С. Все принадлежности эндоскопов размещаются в надежном контейнере для хранения и транспортировки. Основные типы видео эндоскопов, применяемых в промышленности - серии VideoProbe XL-PRO, LongSteer (Everest VIT, США), VES, ВД, ВЧБ (Интек, Россия).
Регистрация результатов контроля
В процессе проведения дистанционного визуально-измерительного контроля оператор получает цифровые или аналоговые изображения объектов контроля и обнаруженных дефектов. Предварительная обработка изображений и запись для долговременного хранения производится либо непосредственно прибором, либо с использованием внешних устройств, например мобильным аудио-видео регистратором компании Интек. Основные функции подобных устройств - запоминание отдельных кадров видеосигнала от внешней ТВ камеры и голосовых комментариев к ним в CompactFlash Card произвольного объёма с последующим воспроизведением на встроенном ТВ мониторе. Устройство регистрации совместно с техническим видеоэндоскопом позволяет наблюдать на встроенном LCD мониторе изображения внутренних или труднодоступных пространств, обеспечивая запись выбранных кадров в виде BMP файлов на CompactFlash Card Type I. Для каждого кадра имеется возможность записать на CompactFlash Card звуковой комментарий в виде WAV файла.
Состояние парка оптических и видео систем
для визуального и измерительного контроля на предприятиях нефтегазового комплекса.
Согласно данным статистики количество аварийных ситуаций на объектах нефтегазопереработки и транспортировки возрастает. Во многом это связано со значительным износом основного оборудования и недостаточным оснащением диагностических подразделений. Руководители предприятий осознали необходимость приобретения современных приборов для оценки технического состояния производственных объектов. Оборудование для визуальных инспекций входит в перспективные планы по модернизации практически всех предприятий.
Многие уже давно и успешно применяют новейшие оптические и видеоситемы: Комиарктикойл, г. Усинск - оптоволоконный эндоскоп длиной 3 м, диаметр 7 мм; Московский НПЗ - видеоэндоскоп (30 м, диаметр 10мм); Рязанский НПЗ - видеоэндоскоп (30 м, 10мм); Новокуйбышевский НПЗ - видеоэндоскоп с функцией измерения (7,5 м, 6 мм); Киришинефтеоргсинтез - видеоэндоскоп 6 , 6 мм; Салаватнефтеоргсинтез - составные удлиняемые эндоскопы (10 м, 14 мм), (5 м, 9 мм); Лукойл-Пермнефтеоргсинтез - видеоэндоскоп (7,5 м, 6 мм); Уренгойгазпром - видеоэндоскоп 3 м, 6 мм; Астраханьгазпром - видеоэндоскопы (18 м, 10 мм) и другие.
Использование видеоэндоскопа на ПО "Нафтан" (г. Новополоцк, Белоруссия) на этапе ввода в эксплуатацию и в период полного останова объектов КГТУ, позволило без разборки двигателей провести визуальный внутренний осмотр и контроль состояния узлов двигателей. А именно: лопаток компрессоров и турбин, камеры сгорания, стоек узлов сопряжения опорных элементов, газогенератора и модуля свободной турбины. По результатам дистанционного визуального осмотра и контроля определялось техническое состояние агрегатов и в ряде случаев были обнаружены забоины и сколы покрытия на лопатках, посторонние мелко-дисперсионные включения в компрессорах двигателей, трещины в стойках узла сопряжения. Полученные в ходе ревизий и осмотров материалы позволили своевременно принимать решения о техническом состоянии агрегатов и замене отдельных узлов КГТУ. Тем самым были предотвращены производственные неполадки и аварийные ситуации, что позволило избежать значительных материальных убытков.
Работа Видеоэндоскопа была высоко оценен специалистами предприятий-изготовителей КГТУ (ЗАО "ЭНЕРГОАВИА", ТМКБ "СОЮЗ", АО "МОТОР-СИЧ"), также принимавших участие в пуско-наладочных работах на ПО "НАФТАН".
Специалисты КС-1,2 Антиповского ЛПУ ООО "Волгоградтрансгаз" высоко оценили возможности видео и оптоволоконных эндоскопов и приняли решение о закупке сразу нескольких систем. В соответствии со штатной процедурой осматривался лопаточный аппарат и камера сгорания газоперекачивающего агрегата ГТК-10И - жаровая труба камеры сгорания, переходной патрубок камеры сгорания, направляющие лопатки ТВД, пламяперекидная трубка камеры сгорания, рабочие лопатки ТВД, рабочие лопатки ТНД, направляющие лопатки ТНД, рабочие и направляющие лопатки осевого компрессора. Через имеющееся смотровое отверстие на корпусе турбогруппы ГТК-10-4 проведен осмотр рабочих лопаток ТВД, сварочный шов внутренней вставки.
На Нефтеперерабатывающем заводе управления Когалымнефтегазопереработка ТПП "Когалымнефтегаз" проведено испытание совместного использования новейшего видеоэндоскопа и прибора вихретокового контроля фирмы ZETEC (США) для инспекции трубных пучков аппаратов воздушного охлаждения бензиновых фракций установки ЭЛОУ-АВТ, трубных пучков теплообъемных аппаратов типа ТПГ-500.
На Московском НПЗ самый длинный видеоэндоскоп в России применяется для технической диагностики состояния узлов полипропиленового реактора и сосудов высокого давления.
Многочисленные отзывы с предприятий подтверждают эффективность применения подобного оборудования на предприятиях нефтегазового комплекса, а безаварийная работа основных производств в кратчайшие сроки компенсирует затраты на приобретение диагностического оборудования. Следует отметить, что продукция отечественных производителей успешно конкурирует с мировыми гигантами благодаря оптимальному соотношению между ценой и качеством приборов. Российские разработчики стремятся при максимально высоких технических характеристиках приборов сделать их доступными для каждого российского предприятия, стремятся создать все условия для надежной эксплуатации, обеспечивают гарантийное и сервисное обслуживание, обучение и сертификацию специалистов.
Менеджер отдела неразрушающего контроля ОАО "Пергам-Инжиниринг"
Специалист II уровня по визуально-измерительному контролю
Бондарев Олег Юрьевич