Приборы и методы локации подземных инженерных коммуникаций
Сегодня, в силу многолетнего интенсивного освоения территорий, интерес к которым обусловлен наличием тех или иных полезных ископаемых, данная задача из городской черты перекочевала в «чистое поле». Особенно это характерно для нефтегазовых регионов. Здесь за годы освоения и эксплуатации месторождений, когда-то девственные территории в своих недрах скрывают замысловатую, многоэтажную сеть различных промышленных коммуникаций, как действующих, так и давно заброшенных. Эта непростая задача локализации местоположения, картирования и документирования этого многослойного лабиринта подземных продуктопроводов легла на плечи маркшнейдерско геологического обеспечения. Этой статьей мы попытаемся немного облегчить решение этой задачи хотя бы в рамках ориентации в широком ассортименте предлагаемых аппаратурных средств и технологий так называемого трассопоискового оборудования.
Среди большого многообразия оборудования для локализации пространственного положения подземных коммуникаций можно выделить основные типы аппаратуры, реализующие следующие физические методы:
- магнитные;
- радиоволновые;
- электромагнитные.
Как правило, выбор соответствующей аппаратуры определяется типом решаемой задачи. Для определения конкретного типа и даже марки аппаратуры необходимо учитывать условия ее применения. При проведении работ в городских условиях или на крупных промышленных объектах с большим скоплением подземных коммуникаций решающую роль играют помехоустойчивость и пространственная избирательность выбранной аппаратуры. На практике часто возникают сложные случаи, приводящие к неоднозначной интерпретации полученных результатов. Для уменьшения вероятности ложного определения положения подземных коммуникаций используют сочетания аппаратуры, реализующей различные физические методы. Это не всегда экономически оправдано. Поэтому производители данного типа аппаратуры часто идут по пути повышения потребительских свойств за счет реализации в одном приборе нескольких различных методов.
Существует несколько наиболее широко распространенных методов локации подземных коммуникаций:
1. Сканирующие радары (георадары).
2. Инфракрасная термография.
3. Акустическая локация.
4. Электромагнитная локация.
Более подробно остановимся на методе электромагнитной локации. Это универсальный метод локации и трассировки подземных коммуникаций. Достоинством этого метода является возможность получения «из под земли» большого объема информации, которая недоступна при использовании любой другой технологии. Этот метод имеет следующие отличительные характеристики:
1. Поиск с поверхности земли и определение наличия подземных коммуникаций;
2. Трассировка и идентификация определенных линий;
3. Измерение глубины залегания коммуникации непосредственно с поверхности земли;
4. Портативность оборудования;
5. Небольшой вес оборудования и возможность эффективного использования даже неопытным оператором (при выполнении большинства операций);
6. Возможность использования оборудования на всех типах грунта и даже под водой;
7. Небольшая стоимость оборудования и его отдельных компонентов для реализации данного метода.
В основу метода положена электромагнитная индукция. Локаторы определяют не положение труб и кабелей, а детектируют магнитное поле вокруг коммуникации, созданное переменным током, протекающим по ней. Наличие магнитного поля вокруг коммуникации с током и позволяет определять ее положение. В то время как возможна изоляция от электрического тока, невозможно изолироваться от магнитного поля. Изоляция коммуникации или присутствие различных типов грунта не изменяет вида поля. Переменный ток создает детектируемое магнитное поле или «сигнал». Он не только вызывает появление поля, но также и приводит к его реверсивным изменениям с осциллирующей частотой, что и обеспечивает возможность эффективной локации, используя электромагнитную индукцию.
Начнем с того, что все известные на сегодняшний день трассоискатели, как отечественного, так и зарубежного производства, функционируют по одному принципу – электромагнитной индукции. Все они реагируют на электрический ток, протекающий по коммуникации. Есть ток – работаем в пассивном режиме (без генератора), нет тока – создаем его с помощью генератора. Таким образом, можно прийти к выводу, что любым трассоискателем можно работать и добиваться равных результатов. Однако на практике все выходит гораздо сложнее, и малейшие особенности прибора позволяют значительно выигрывать в конечном результате. Наиболее эффективны приборы, позволяющие работать как в активном режиме, так и в пассивном, что предопределяет наличие у приемника 2-3 активных частот и промышленных частот 50 и 100 Гц. В настоящее время этими возможностями обладают приборы серии FM 9800 производства фирмы Seba dinatronic (Германия), RD400 Radiodetection (Великобритания), PL-960(920) FUJI TECOM inc., (Япония) зарубежного производства и серии «Успех АТГ» фирмы «Техно - АС» (г. Коломна), серии КП фирмы АНГСТРЕМ – ИП (г. Ярославль), серии «Абрис» фирмы «АКА-ГЕО» (г. Москва), «Поиск 210Д» «Связьприбор», серии «ТДИ» «Эрстед» и др.
Трассоискатели, как правило, обладают высокоизбирательным гетеродинным приемником, что обеспечивает высокую помехоустойчивость и чувствительность, дает возможность работать в условиях сильных внешних помех, при слабом уровне сигнала (глубина обнаружения коммуникации – до 6метров) и повышает шансы на успех в насыщенных коммуникациями районах. Вообще, последняя проблема сейчас имеет очень большое значение, т.к. в грунте иногда твориться нечто невообразимое: десятки лет коммуникации укладывались в землю, а схемы отсутствуют, и теперь, когда возникает необходимость, очень сложно копнуть, не задев при этом чьи-либо «интересы». Распутывать такие клубки – большое искусство. Удобнее всего это делать «на слух», опираясь на тональность сигнала приемника. Настоящий профессионал может с уверенностью отличить сетевой трубопровод от газового, а уж отличить силовой кабель от трубопровода не представляет никаких проблем. Именно этого «слухового» преимущества, когда по тональности звукового сигнала можно пройти по «своей» линии, исключив при этом «чужие», мы лишаемся, используя трассоискатели с микропроцессорной обработкой сигнала.
Вдобавок в Вашем распоряжении 2-3 рабочие частоты генератора для «активной» трассировки и возможность индуктивной наводки с помощью передающей антенны при невозможности непосредственного подключения к коммуникации. Импортные приборы для этих целей используют высокие частоты 10 кГц и выше. Основной недостаток метода электромагнитной локации заключается в том, что с ее помощью не может быть проведена трассировка пластиковых труб.
Для решения этой сложнейшей задачи применим только акустический метод локации, основанный на прослушивании с поверхности земли акустическим датчиком сигнала, создаваемого генератором звуковых импульсов в трубопроводе. Таким образом, для решения всего комплекса задач по локализации подземных коммуникаций в состав комплекта должен входить генератор звуковых импульсов. В настоящее время единственный отечественный такой прибор разработан и производится фирмой «ТЕХНО-АС» (г. Коломна). Зарубежный аналог RSP-3 (Seba dinatronic, Германия). Наличие акустического датчика у приборов серии «Успех АТГ», «Успех ТПТ» кроме трассировки трубопроводов из любых материалов, позволяет решать задачи по поиску мест разгерметизации трубопроводов и мест повреждения кабельных линий как индукционным, так и акустическим методом. Кроме того, наличие в комплекте датчика шаговых напряжений (ДШН) позволяет проводить поиск места понижения сопротивления изоляции внешних покровов коммуникаций, а также поиск места повреждения кабеля емкостным методом.
Таким образом, для решения задач, стоящих перед службами, эксплуатирующими подземные коммуникации:
- Локализация и проведение трассировки подземных коммуникаций;
- Контроля изоляции внешних покровов коммуникаций;
- Поиска несанкционированных врезок в трубопроводы;
- Поиска мест разгерметизации трубопроводов;
- Поиска мест повреждения силовых кабельных линий;
- Контроля состояния ЭХЗ,
наиболее подходят комплексные приборы. В состав таких приборов входят приемник (с наличием режимов работы на активных частотах и пассивных частотах 50, 100 Гц и «ШП» ); генератор (2-3 активные частоты); набор датчиков (акустический, электромагнитный, емкостной (ДШН) и др.)