Герметичность ради безопасности: измерение давления при тестировании трубопроводов

У нас под ногами расположена огромная отраслевая инфраструктура, без которой торговля и общество не могли бы полноценно функционировать. Миллионы километров трубопроводов транспортируют природный газ, биогаз, пресную и сточную воду. Обеспечение безопасности приобретает огромное значение, особенно в случае с такими опасными веществами как газ. Следствием протечки труб станут и потери ресурсов, и загрязнение окружающей среды. Компания UNION Instruments разработала комплекс для испытаний под давлением, который во много раз упрощает проверку на герметичность. В этом оборудовании используются чувствительные элементы от STS.

Комплекс PMS3000 был разработан UNION Instruments для последовательной реализации всех основных этапов процесса испытания трубопроводов на герметичность с использованием компонентов единой системы.

Области его применения разнообразны:

• подача газа в соответствии с DVGW G469- (A) A2, B2, B3, C3 и D2
• подача питьевой воды согласно DVGW W400-2 часть 16
• технологические процессы, промышленность
• трубопроводы централизованного теплоснабжения
• геотермальные датчики
• кабельные каналы
• канализационные трубы

Фото 1: диагностический комплекс для испытаний под давлением PMS3000 (источник: UNION Instruments)

Рассмотрим проверку герметичности трубопроводов с питьевой водой посредством сжатия (так называемое испытание давлением сжатия). Тестируемой средой в этом случае будет вода.

Для подачи питьевой воды часто используют пластиковые трубы. Если применить высокое испытательное давление, это приведет к увеличению объема среды. Это в свою очередь вызывает падение давления, что затрудняет испытание на герметичность. Кроме того, нужно убедиться, что в тестируемом трубопроводе нет воздуха. Специальная процедура сжатия гарантирует правильную оценку утечки. Соответствующие нормы установлены в документе DVGW W400-2 часть 16.

Для выполнения процесса сжатия в соответствии с W400-2 часть 16, кроме комплекса для испытаний под давлением PMS3000, понадобится комплекс для сброса давления DAK2000. Таким образом объем воды, подлежащий сливу, будет централизованно записан независимо от объема на выходе, а затем направлен в PMS3000. Эта Прямое соединение позволяет избежать ручных манипуляций и ошибок при передаче. Для повышения давления дополнительно понадобится насос. UNION Instruments предлагает различные варианты, совместимые с PMS3000.

Давление

Рис. 2: процесс сжатия в соответствии с W400-2 часть 16 (источник: UNION instruments)

Процесс сжатия (см. Рис. 2) довольно сложен и происходит в несколько этапов. Сама проверка на утечку длится от 3 до 4 часов. При использовании PMS3000 процесс делится на семь этапов. На первом — так называемый этап расслабления — измеряется статическое давление воды и температура труб. Далее идет фаза повышения давления. Испытательное давление примерно на 4 бар выше рабочего. Этот этап длится десять минут. С помощью PMS3000 можно наблюдать скорость повышения давления, что позволяет убедиться в отсутствии воздуха.

По достижении испытательного давление начинается фаза его поддержания путем непрерывной подкачки. На следующей фазе покоя наблюдается падение давления: не более чем на 20% от испытательного.

Затем давление снижается для проверки отсутствия воздуха. На этом этапе высвобождается вода, объем которой измеряется и передается на PMS3000. Сброс воды должен сопровождаться определенным падением давления. Если это не так, значит в испытанном трубопроводе было слишком много воздуха.

И только после завершения этой фазы можно начать основной 30-минутный тест. В трубе снова нагнетается давление. Если оно падает, то основной тест будет продлен до 90 минут. За этот период давление в трубе не должно снизиться более чем на 0,25 бар, иначе труба признается негерметичной.

Все данные по процессу испытаний хранятся на SD-карте комплекса и доступны в виде отчета в формате PDF.

Для измерения давления комплекс PMS3000 оснащен пьезорезистивным датчиком давления STS. Поскольку комплекс для испытания под давлением используется в самых разных сферах, требования к чувствительным элементам очень высоки. Они должны иметь возможность отображать диапазон давления от нескольких мбар до 1000 бар (например, для проверки герметичности гидравлических систем) и при этом работать с высокой точностью. Среди требований, изложенных UNION Instruments разработчикам STS, была стабильность в 5 мбар при изменении температуры окружающего воздуха на 15 кельвинов и испытательном давлении в диапазоне 20-25 бар.

Краткая характеристика системы PMS3000:

• прочный, водонепроницаемый и готовый к эксплуатации комплекс для испытаний под давлением
• встроенный принтер отчетов
• цветной графический сенсорный дисплей
• карта памяти SD 32 ГБ, читаемая с мобильного телефона через USB
• различные внешние разъемы
• руководства по процедуре испытаний DVGW G469 (A): 2010 и W400-2: 2004 хранятся в устройстве
• доступен полный набор соединительных компонентов и испытательных насосов для повышения давления
• встроенный пьезорезистивный преобразователь от STS с диапазоном давления от 100 мбар до 1000 бар (точность: ≤ ± 0,50 / 0,25% от полной шкалы)