Высотное обследование дымовых труб с использованием беспилотника

выбрано
energybase

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

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

Обследования труб с целью определения их технического состояния и остаточного ресурса 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 03−610−031.

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 использованием БПЛА. Осмотры осуществляются с ходовой лестницы, светофорных площадок, а также с подъемных приспособлений или конструкций зданий, расположенных рядом с трубой. Визуальные наблюдения за состоянием элементов конструкций трубы с помощью БПЛА должны предшествовать подъему людей.

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 съемки 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.

Рис. 2. 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 фотографий дефектов и повреждений осуществляется по азимуту и высотному положению относительно начальной точки в основании трубы в центре ходовой лестницы.

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

При наружном обследовании несущих конструкций ствола трубы выявляются: состояние кирпичной кладки, бетона, плотности сцепления бетона с арматурой, наличие ее оголения и прогибов, наличие ее оголения и прогибов, наличие и ширина раскрытия вертикальных трещин, отслоения защитного слоя бетона, наличие и величина плохо уплотненных участков бетона, состояние конструкций. Проводится оценка степени коррозии металла, состояния антикоррозионных покрытий, повреждения ходовых лестниц. Кроме того, определяются целостность сварных швов, заклепочных и болтовых соединений, 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 и явные.
  3. По значимости: 1-й группы — угрожающие разрушением, ослабляющие конструкции и приводящие 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.

Рис. 4. Условные обозначения карты дефектов и повреждений дымовой трубы
Рис. 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 на начальном этапе экспертизы промышленной безопасности дымовых труб.

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

Рис. 5. 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 системе 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 диапазонов.

Рис. 6 Окно программы ГИС 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.

Рис. 7. Примеры 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 — инженер-фотограмметрист Радченко Е.С.

Статья была опубликована в журнале «Вестник промышленности, бизнеса и финансов».