CC BY
284
^КОЛОНКА ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Не делай ничего без необходимости, "лучшее - враг хорошего"
Одной из наиболее важных и актуальных проблем современности является повышение качества и надежности эксплуатации оборудования инженерных сетей систем жизнеобеспечения зданий и сооружений. Это вызвано постоянным ростом их энерговооруженности, оснащением их сложной техникой, внедрением автоматизированных систем обслуживания и управления. Современные тенденции в совершенствовании конструкции и технологии изготовления отдельных узлов оборудования систем жизнеобеспечения претерпели в течение последних десятилетий значительные изменения, однако не привели к существенному повышению их надежности и ресурса.
Одним из направлений повышения надежности эксплуатации оборудования инженерных сетей является организация системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Направления для деятельности системы ТОиР определены межгосударственным стандартом ГОСТ Р 53778-2010, регламентирующим деятельность по обследованию зданий и сооружений, вступившим в силу с 1 января 2011 г. [1], которым впервые введено понятие «комплексное обследование технического состояния», включающее обследование инженерных сетей. До этого основными документами являлись общий для всех СП 13-102-2003 [2], МГСН 2.102004 [3], а также РД 22-01-97 [4], распространяющийся на объекты, подлежащие экспертизе промышленной безопасности.
В стандарте [1] введены термины, которые определяют техническое состояние объекта исследования: исправное, нормальное, работоспособное, хорошее и пр., которые относятся к диагностическим терминам и предполагают применение современнейшего диагностического оборудования, методик обследования и квалификации персонала, что отражено в разделе 4 стандарта [1], где указаны основные требования к квалификации и опыту исполнителей. В п. 4.2 указывается периодичность проведения обследования, чего ранее в документах не встречалось. В п. 4.7 указывается на необходимость информирования в случае выявления аварийного состояния конструкций не только собственника и заказчика, но и органов испол-
нительной власти, что действительно является важным.
В качестве объектов обследования (см. разд. 5.4 -f 5.6 [1]) определены: система горячего водоснабжения; система холодного водоснабжения; система отопления; система канализации; система вентиляции; система мусоро-удаления; система газоснабжения; водостоки; электрические сети; средства связи; исследование звукоизоляции, шума и вибраций; исследование теплотехнических параметров ограждающих конструкций.
В соответствии со стандартом СТО 71.12.19 [5], упорядочивающих деятельность сервисных компаний ЖКХ, инженерные системы жилых зданий должны постоянно находиться в технически исправном состоянии и эксплуатироваться в соответствии с нормативными документами (ГОСТами, СНиПами, нормами, инструкциями и т.д.). Причем реконструкция, ремонт и наладка инженерных систем должна производиться специализированными организациями, которые несут ответственность за их безопасную, надежную, безаварийную работу. Сроки выполнения работ также являются нормативными (см. табл.1), что требует как высокой квалификации, так и соответствующего технического оснащения сервисной организации (управляющей компании и др.), правильной организации системы ТОиР.
Согласно ГОСТ 28.001 - 83 целью системы ТОиР является управление техническим состоянием изделий в течение всего срока их службы (или ресурса до списания) позволяющее обеспечить заданные высокие уровни готовности к использованию по назначению и работоспособности в процессе эксплуатации при минимальных затратах как времени так и средств на выполнение технического обслуживании ремонта.
До недавнего времени машины и оборудование, в том числе и инженерных систем, либо эксплуатировались до выхода их из строя [Реактивное профилактическое обслуживание (РП)], либо обслуживались по регламенту [сис-
1 С французского: Le mieux est I\'ennemi du bien. Впервые в мировой литературе эта мысль встречается в комментарии итальянского автора М. Джио-ванни (1574) к «Декамерону» Бокаччо.
тема планово-предупредительных ремонтов (ППР)], т.е. осуществлялось планово- профилактическое техническое обслуживание [6,7].
Оба этих подхода имеют недостатки: практика эксплуатации оборудования показывает, что половина из числа всех, обслуживание по регламенту выполняется без фактической необходимости; техническое обслуживание оборудования по факту его поломки приводит к возникновению аварийных ситуаций и к несанкционированной остановке функционирования системы. Однако система ППР на сегодняшний день во многом себя оправдывает по отношению к различному оборудованию в силу своих очевидных достоинств [6]:
1. Большого практического опыта использования (снижение эксплуатационных затрат по сравнению с системой РП от 15 до 40 %).
2. Хорошей методологической базе, позволяющей поддерживать заданный уровень исправности и работоспособности оборудования.
3. Гарантией изготовителя оборудования, предписывающей в том числе ППР в зависимости от наработки оборудования.
В системе ЖКХ, испытывающей значительные материальные трудности, сдерживающим фактором введения системы ППР является экономический - это весьма затратная форма технического обслуживания - предпочтение отдается системе РП.
Более прогрессивным является метод технического обслуживания оборудования по его фактическому состоянию (ФС) [7]. При этом сроки его проведения и виды определяются по результатам технической диагностики [8]. Для контроля состояния оборудования применяются различные диагностические параметры: тепловые, виброакустические, параметры движения, электрические параметры, мощность, расход и др.
Техническое обслуживание агрегатов и машин по фактическому состоянию предполагает решение следующих основных задач:
- измерение эксплуатационных параметров и оценка их соответствия допустимым нормам;
- контроль технического состояния и обнаружение дефектных элементов конструкций;
- прогнозирование остаточного ресурса оборудования, его элементов и узлов;
- уточнение состава и объема ремонтных работ, их планирование и исполнение.
Основная идея системы ТОиР по оценке ФС состоит в том, что техническое обслуживание базируется не на учете того, сколько оборудование проработало, а на его реальном техническом состоянии, выявленном в результате обследования. Причем, ремонту после оценки ФС подвергаются только те узлы, которые в
Таблица 1 - Нормативные сроки восстановительных работ в жилых зданиях
Вид неисправности
Срок устранения неисправностей, не более
КРОВЛЯ
Протечки в отдельных местах кровли_
1 сут
Повреждения системы организованного водоотвода (водосточных труб, воронок, колен, отметов и пр., расстройство их крепления)_
5 сут
САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Течи запорно-регулирующей арматуры в тех. подполье в помещениях Собственников и над ними
1 сут (в нерабочее время 1 ч)
Неисправности трубопроводов и их сопряжении (с фитингами, арматурой и приборами водопровода, канализации, горячего водоснабжения, отопления) аварийного характера_
Незамедлительно (в нерабочее время 1 ч)
Неисправности арматуры и технических устройств мусоропроводов_
1 сут
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Неисправности вводно-распределительного устройства, связанные с заменой предохранителей, автоматических выключателей, рубильников
3 ч
Неисправности автоматов защиты стояков и питающих линий
3 ч
Неисправности аварийного порядка (короткое замыкание в элементах внутридомовой электрической сети и т. п.)_
Незамедлительно (в нерабочее время 1 ч)
Неисправности системы освещения общедомовых помещений (с заменой ламп накаливания, люминесцентных ламп, выключателей и конструктивных элементов светильников)
1 сут
Неисправности автоматики и противопожарной защиты и сигнализации
Незамедлительно (в нерабочее вре-_мя 2 ч)_
ПРИБОРЫ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ВОДЫ, ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Неисправности приборов учета
5 сут (при наличии исправного прибора учета)
Примечание: сроки устранения неисправностей указаны с момента их обнаружения или заявки Собственника.
действительности требуют оперативного вмешательства.
Здесь важным является перечень диагностируемых параметров и критерии определения состояния. Для определения работоспособности любой технической системы, поиска дефектов и прогнозирования состояния необходимо измерять диагностические параметры. Измеряемые диагностические параметры выбирают из множества возможных параметров для исследования диагностических весов признаков, сформированных на этих параметрах. На основании информативности (диагностической ценности) признаков определяют окончательный состав измеряемых физических параметров, использующих в дальнейшем для диагностики неисправных состояний. При обследовании механизмов оборудования определяются так называемые первичные параметры их состояния: дефекты кинематических узлов, рабочих органов, креплений и т. д. визуально или с использованием каких-либо инструментальных средств или вторичные, предполагающей оценку технического состояния механизма без обследования, т.е. на эксплуатационных режимах.
Так, например, при обследовании систем отопления, горячего и холодного водоснабжения проводят оценку коррозионного состояния трубопроводов и нагревательных приборов. Коррозионное состояние оценивают по глубине максимального коррозионного поражения стенки металла и по среднему значению сужения сечения труб коррозионно-накипными отложениями в сравнении с новой трубой. Обследуют циркуляционные насосы, контрольно-измерительные приборы, водомерный узел, за-порно-регулирующую арматуру на вводе в здание или сооружение; устанавливают дефекты (свищи в металле, капельные течи в местах резьбовых соединений трубопроводов и врезки запорной арматуры, следы ремонтов трубопроводов и магистралей, непрогрев полотенцесу-шителей, поражение коррозией трубопроводов и полотенцесушителей, нарушение теплоизоляции магистральных трубопроводов и стояков), обследуют состояние крепления и опор трубопроводов; проводят инструментальные измерения: напора и температуры воды в подающей магистрали и на обратном трубопроводе (в тепловом пункте здания), подаваемой на водоразбор, сливаемой воды из водоразборных кранов и др.
Такие же подробные обследования и инструментальные измерения проводятся при диагностике технического состояния других объектов инженерных систем [1] - вентиляции, газоснабжения, водоотводящих устройств и пр.
Наиболее простыми и информативными параметрами для комплексной оценки состояния любого оборудования являются механическое состояние (вибрация), температурное состояние (поле температур) и электромагнитное (спектр излучения). Для определения этих состояний используется большой спектр диагностической аппаратуры, начиная от простейших измерителей параметров и физических величин, позволяющих определять общее состояние согласно существующим нормативным документам, до современных мультимедийных диагностических комплексов - анализаторов вибрации, тепловизоров, анализаторов качества электроэнергии и др., оснащенных специальным программным обеспечением, предназначенным для выявления неисправных узлов и деталей, причем многоканальных переносных и универсальных по отношению к объектам исследования.
Важным преимуществом технологии ОФС является то, что используемые при этом технические средства, как правило, позволяют не только производить измерения и контролировать состояние оборудования, но и обеспечивают решение задач по его оперативной наладке в процессе эксплуатации [например, балансировка стояков системы отопления, динамическая балансировка вентиляторов, ремонт тепловой защиты ограждающих конструкций, ремонт изношенной части водопроводной (или отопительной) сети, компенсация реактивной мощности в электрических сетях и пр.]. Таким образом, при технологии ОФС существенно меняет цикл работ при эксплуатации оборудования и инженерных систем в целом.
Современный этап комплексного обслуживания зданий и сооружений характеризуется новой законодательной базой [9-11], обеспечивающей приход на этот рынок услуг энергосервисных компаний. Основная задача энергосервиса - системная реализация энергосберегающих мероприятий в данной сфере. Среди организационно-технических мероприятий, проводимых энергосервисной компанией, такие как: проведение периодических энергетических обследований, составление и корректировка энергетических паспортов; постоянный мониторинг энергопотребления; внедрение современного энергосберегающего оборудования и др., напрямую связанные с применением технологии ОФС по отношению к инженерным системам зданий и сооружений. Одним из основных требований, предъявляемым к энергосервисной компании является наличие приборов, необходимых для инструментального обследования инженерных сетей (табл. 2) и высо-
кая квалификация персонала. Из таблицы 2 диагностики инженерных сетей и деятельность очевидно, что оборудование энергосервисной самой компании по ОФС. компании полностью обеспечивает проведение
Таблица 2 - Методы сбора данных при энергетическом обследовании зданий и сооружений
(портативные измерительные приборы)
Прибор Назначение
Выполняемые функции а в энергосбережении:
^ " Анализатор количества и показателей качества электроэнергии Трехфазный портативный анализатор типа ЛЯ.6 (ЛЯ.5М) предназначен для регистрации параметров сетей 220/380 В, а также высоковольтных сетей при наличии штатных измерительных трансформаторов.
Обнаружение и недопущение избыточного потребления энергии (кВ тч). Анализ графика нагрузки и обнаружение моментов времени, на которые приходилось максимальное потребление. Количественная оценка потребления энергии до и после усовершенствования систем для определения эффективности устройств энергосбережения. Расчет параметров батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности (квар). Анализ исправности счетчиков электроэнергии и обнаружение погрешностей. Контроль качества электроэнергии при сертификации ее качества.
Щ Тепловизор Съемка элементов зданий и сооружений в ИК-диапазоне, диагностика энергетического оборудования. Основное оборудование - тепловизор, который фиксирует инфракрасное излучение от какого-либо объекта, превращая его из теплового изображения в видимое
Выявляются источники тепловых потерь.
Измерение расхода жидкости без врезки на трубах
+1Ш 11 Ультразвуковой расходомер
Оперативное измерение объемного расхода и количества жидкости в сетях холодного и горячего водоснабжения.
Ультразвуковой толщиномер Применим для измерения толщины таких материалов как : сталь, чугун, алюминий, медь, латунь, цинк, кварцевое стекло, полиэтилен, хлорвинил, серый чугун, узловой чугун.
Для измерения толщины объектов, доступ к которым возможен только с одной стороны: трубы системы водоснабжения, отопления, канализации, теплообменные аппараты, отопительные приборы и др.
Используя электрохимические ячейки измеряют величины 02, СО, N0, N0^ Ы28, 802. Для замера параметров используется зонд.
Анализ дымовых газов для оптимизации процессов горения. Настройка всех типов промышленных котлов. Измерение концентраций отходящих газов в течение длительного времени. Контроль условий работы промышленных горелок любого типа. Измерения давления и скорости в воздуховодах и газоходах. Расчет потерь тепла с дымовыми газами, расчет к.п.д. котла.
Продолжение табл. 2
Инфракрасный и контактный термометры
Дистанционное и контактное измерение температуры
Используется для настройки коэффициентов отражения при тепловизионных исследованиях и _для измерения температуры поверхности объектов_
Термоанемометр-гигрометр
Измерение температуры, скорости движения воздуха внутри помещений в диапазоне окружающих температур от 0 до 50°С.
Для измерения скорости движения, температуры и относительной влажности воздуха внутри помещений с возможностью вывода информации на ПК._
Измеритель плотности тепловых потоков
Измерение плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380, через облицовку и теплоизоляцию энергообъектов при экспериментальном исследовании и в условиях эксплуатации. Приборы также позволяют измерять температуру воздуха внутри и снаружи помещения
Измерение плотности тепловых потоков, термического сопротивления и сопротивления теплопередаче при тепловизионном обследовании._
Люксметр
Измерение уровня освещенности освещенности в ед. люкс или фут-кандела. Спектральная чувствительность прибора соответствует относительной спектральной световой эффективности С.1.Е._
Замеры освещенности мест общего пользования с целью установления соответствия уровней фактической освещенности нормированным значениям СНБ 2.04.05-98 Естественное и искусственное освещение. Результаты измерений оценивают: соответствие уровня освещенности нормированным значениям, для создания комфортных условий; определение завышенных, по отношению к нормативным, фактических уровней освещенности, т.е. выявление нерациональных _расходов электрической энергии._
Акустические течеискатели (геофоны)
Позволяют обнаруживать утечку жидкости в трубопроводах и емкостях.
Эти приборы позволяют прослушивать грунт на большой глубине и точно определять место утечки. Течеискатели поставляются с различными типами микрофонов, для различных усло-_вий работы._
Важнейшими эксплуатационными параметрами, характеризующими состояние электромеханического оборудования (лифты, системы вентиляции и др.) являются вибрации.
Измерения вибраций проводят по ГОСТ 12.1.012 с применением мультимедийных виброизмерительных комплексов (рис.1). Оценку вибраций в жилых и общественных зданиях
проводят в соответствии с [12]. Как правило, при возникновении дефектов или ухудшении состояния оборудования (при разбалансировке валов, возникновении неисправностей подшипников или шестерней, расцентровке валов и др.) происходит изменение (возрастание) уровней механических колебаний. Вследствие этого измерение, контроль и анализ механических
колебаний агрегатов и узлов обеспечивают надёжную оценку их состояния. Вибрация и шум электромеханического оборудования являются универсальными параметрами функционально связанными с их техническим состоянием. Более того, эти параметры являются и показателями качества изготовления, сборки и ремонта.
___✓
Рисунок 1 - Вибродиагностический комплекс ВК-5 [8]
Характер и масштабы изменения вибрации во времени для каждого случая изменения технического состояния индивидуальны, конкретный вибрационный процесс содержит большой объем важнейшей информации, использование которой позволяет диагностировать техническое состояние оборудования и рационально устранять многие дефекты. Вибрация происходит под действием внешних вынуждающих сил, имеющих разные причины. В роторных машинах эти силы связаны, прежде всего, с процессом вращения валов. Чаще всего обекта-ми вибрационных измерений и исследований являются корпуса подшипников и валы роторов машин, подвергающиеся интенсивному изнашиванию в процессе их эксплуатации. Но и любой другой элемент машины может стать таким объектом для измерений, по разным причинам.
Таким образом, переход на технологию обслуживания оборудования «по состоянию» позволяет:
- контролировать реальное текущее техническое состояние оборудования и качество его ремонта;
- уменьшить финансовые и трудовые затраты при эксплуатации инженерных систем;
- продлить межремонтный период и срок службы инженерных сетей;
- сократить потребность в запасных частях, материалах и оборудовании;
- избавиться от «внезапных» поломок оборудования и последующих критических ситуаций;
- планировать сроки и содержание технического обслуживания и ремонта;
- повысить общую культуру технического обслуживания и квалификацию персонала.
Подготовка персонала обеспечивающего реализацию передовых технологий ОФС является на сегодня приоритетной задачей высшего образования [13].
Литература
1. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния: Введ. 25.03.2010. М. Стандартинформ, 2010. 60 с.
2. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений : Введ. 21.08.03 / Госстрой России. М. , 2004. 32 с.
3. МГСН 2.10-04. Предпроектные комплексные обследования и мониторинг зданий и сооружений для восстановления, реконструкции и капитального ремонта : Введ. 01.03.05 / МНИИТЭП. - М. , 2004. -114 с.
4. РД 22-01-97. Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями)/ Госгортехнадзор России ТОО ЭКЦ Металлург ЦНИИпроектстальконструкция, 1997. - 27 с
5. СТО 71.12.19 Организация технической эксплуатации инженерных систем жилых зданий. -2009 г., с изменениями Number 1 от "04" марта 2011 г.1991. 51с
6. Лепеш, Г.В. Сервис - система технического обслуживания /Г.В. Лепеш // Технико-технологические проблемы сервиса. -2015. - Number 2(32) - С. 3 - 6.
7. Романов Р. А., Севастьянов В. В.,Современные средства и методики диагностики строительных машин и оборудования/ Дорожная техника. 2007 СЕРВИС с 4-12. URL http://www.slavutich-media.ru (дата обращения 5.10.2015)
8. Лепеш, Г.В. Оперативный контроль и диагностика оборудования/Г .В. Лепеш, В.Н.Куртов, Н.Г.Мотылев и др.// Технико-технологические проблемы сервиса. -2009. -Number 3(9). С.8 - 16.
9. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года Number 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».
10. Приказ МЭРТ Number 174 от 11 мая 2010 года «Об утверждении примерных условий энергосервисного договора, которые могут быть включены в договор купли-продажи, поставки, передачи энергетических ресурсов».
11. Государственная федеральная программа РФ «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».
12. СН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий
13. Лепеш, Г.В. Подготовка специалистов в области энергоэффективности как приоритетная задача образования /Г.В. Лепеш //Технико-технологические проблемы сервиса. 2014 г. - Number 2(28). -С.3- 5.
