Обследование градирни: полная диагностика от каркаса до технологических элементов

Градирня работает в круглосуточном режиме, обеспечивая охлаждение оборотной воды на вашем производстве. Но как понять, что оборудование ещё надёжно, а не находится на грани аварии?

Техническое обследование градирни — это единственный способ получить объективную картину состояния оборудования и принять взвешенное решение: продолжать эксплуатацию, провести ремонт или построить новую установку.

В этой статье мы подробно расскажем:

• какие виды обследования существуют
• как проходит диагностика каркаса и технологических элементов
• что показывает реальный пример из нашей практики
• когда требуется экспертиза промышленной безопасности

Компания Агростройсервис проводит обследование градирен с 1992 года. За это время выполнено более 2000 проектов по всей России.

Почему возникает необходимость в обследовании градирни

На большинстве промышленных предприятий, использующих водооборотные циклы, эксплуатируются градирни, построенные 15, 20, а то и 30 лет назад. Даже при бережном отношении персонала и регулярном техническом обслуживании старение материалов неизбежно — это естественный физический процесс.

Основные причины, по которым необходимо провести обследование:

• Снижение эффективности охлаждения — температура оборотной воды на выходе выше расчётной
• Видимые повреждения конструкций — коррозия металла, трещины в бетоне, гниение деревянных элементов
• Истечение нормативного срока службы — для большинства конструкций это 15–25 лет
• Подготовка к реконструкции или капитальному ремонту — необходимо понять реальный объём работ
• Требования надзорных органов — при эксплуатации на опасных производственных объектах
• Аварийные ситуации — после нештатных нагрузок, стихийных бедствий, аварий

Виды обследования градирни

По объекту диагностики обследования делятся на два основных типа:

Оба вида могут проводиться совместно (комплексное обследование) или независимо друг от друга в зависимости от задач.

Обследование каркаса градирни

Зачем нужна диагностика несущих конструкций?

Исследование состояния опорных конструкций необходимо для определения возможности дальнейшей безопасной эксплуатации сооружения. Разрушение каркаса — это не просто потеря оборудования. Это угроза жизни персонала и остановка производства.

Этап 1: Визуальный осмотр

Первый шаг — детальный визуальный осмотр всех конструктивных элементов. Специалисты проверяют:

• Металлоконструкции — наличие коррозии, деформаций, трещин сварных швов
• Железобетонные элементы — сколы, крошение бетона, оголение арматуры, глубокие трещины
• Деревянные конструкции (в старых градирнях) — гниение, расщепление, потеря несущей способности
• Фундамент — просадки, трещины, размывы основания
• Болтовые соединения — наличие, затяжка, коррозия

Если при визуальном осмотре выявлены явные следы разрушения — дальнейшая эксплуатация установки может быть опасна. В этом случае обязательно проводится инструментальное обследование.

Этап 2: Инструментальное обследование

Инструментальное обследование выполняется специализированной организацией, имеющей необходимые лицензии и допуски. В ходе работ определяются:

• Остаточная прочность бетона — ультразвуковой или ударно-импульсный метод
• Степень коррозии металла — толщинометрия, визуально-измерительный контроль
• Величина прогиба балок и ригелей — геодезические измерения
• Состояние арматуры — магнитный метод контроля
• Несущая способность элементов — расчёт по фактическим данным

Что делать после обследования каркаса

Если состояние приемлемое — на основе данных отчёта разрабатывается проект модернизации. Согласно ему производится усиление или частичная замена повреждённых конструкций.

Если бюджет или технологический процесс не позволяют новое строительство — проводится реконструкция с максимальным сохранением существующих конструкций.

Более подробно об этом можно прочитать в статье о проектировании градирен.

Обследование технологических элементов

Второй тип обследования — ревизия состояния технологических элементов установки. Чаще всего к нему прибегают при значительном снижении эффективности охлаждения оборотной воды.

Падение теплосъёма может быть вызвано:

• износом и загрязнением оборудования
• механическими повреждениями элементов
• неверным расположением элементов относительно друг друга
• нарушениями, допущенными при строительстве или ремонте

Что проверяется при технологическом обследовании

Чтобы выяснить причину, по которой происходит падение теплосъема, изучается состояние всех элементов:

Для каждого типа оборудования есть свои критерии оценки. Если комплектующие не отвечают им, то требуется либо обслуживание, либо замена. Именно обследование компетентными организациями позволит определить, как нужно действовать в конкретной ситуации.

Проведя все необходимые замеры и сравнив полученные результаты с расчетными, можно понять причину отклонения показателей работы градирни. Причем это может быть вызвано как ухудшением состояния оборудования, так и его неверным расположением. Бывает, что при ремонтах, а иногда и при новом строительстве, в проекте не выдерживаются нормы по расположению элементов относительно друг друга. Это делается для экономии материалов на несущий каркас. Например, снизив высоту градирни, расстояние от ВРС до оросителя максимально уменьшается, что ведет к недоохлаждению воды. Обследование выявит все эти нарушения.

По результатам данного осмотра, как и в случае с каркасом градирни, составляется отчет, позволяющий понять, какие нужно предпринять меры.

Проще всего, конечно, заменить все старые компоненты на новые. Но это самый дорогой вариант и совершенно не всегда необходимый. Зачастую, если ранее плановые осмотры проводились достаточно регулярно, можно обойтись текущим ремонтом и частичной заменой вышедших из строя запчастей.

Так, ороситель, если он не разрушен, можно почистить от отложений. Особенно это актуально для сетчатых блоков – их обслуживание гораздо проще трубчатых или формованных из ПВХ листов.

Водораспределительную систему следует промыть и заменить сломанные форсунки.

Восстановить герметичность обшивки также возможно без полной замены.

На вентиляторной установке выполняется техническое обслуживание электродвигателя. Рабочие колеса очищаются от налета и отложений, восстанавливаются необходимые значения углов атаки лопастей. На диффузоре устраняются повреждения, проверяется затяжка болтов, чтобы он оставался герметичным.

Что делать по результатам технологического обследования

Не всегда необходима полная замена оборудования. Зачастую можно обойтись обслуживанием и частичной заменой изношенных элементов:

Этапы проведения обследования градирни

1. Заключение договора и согласование сроков
2. Сбор исходных данных и проектной документации
3. Выезд специалистов на объект
4. Визуальный осмотр конструкций и оборудования
5. Инструментальные измерения и замеры
6. Обработка данных, расчёты, сравнение с нормативами
7. Составление технического отчёта
8. Выдача рекомендаций и технико-коммерческого предложения

Пример обследования градирни

Приведем пример обследования вентиляторной градирни. Далее по тексту предоставлены выдержки из отчета.

В рамках заключенного договора нами было проведено обследование четырехсекционной вентиляторной градирни, расположенной на предприятии в Свердловской области.

Исходные данные:

• Год строительства градирни — 2006 г.
• Общий размер градирни — 72 450 х 18 000 мм
• Размеры каждой из четырех секций градирни в плане прямоугольные — 18 000 х 18 000 мм
• Высота градирни — 23 900 мм
• За относительную отметку 0,000 принят верх чаши бассейна
• Градирня оборудована вентиляторной группой ВГ-104 с рабочим колесом РК-104/6, металлическим диффузором и электродвигателем ВАСВ 200-52У1 мощностью 200 кВт
• Общая гидравлическая нагрузка на градирню (по данным расходомеров) — 12 500 м³/ч. Гидравлическая нагрузка на секцию — 3 125 м³/ч
• Плотность орошения градирни — 9,65 м³/м²*ч

Визуальный осмотр

При визуальном осмотре градирни значительных повреждений каркаса не обнаружено. Для увеличения срока эксплуатации градирни рекомендуем провести восстановление антикоррозионного покрытия элементов с учетом требований СП 28.13330.2012 «Защита строительных и ограждающих конструкций от коррозии».

На обшивке градирни выявлены многочисленные подтеки. Основные места образования — стыки листов и места крепления обшивки к ригелям.

В результате протечек на внешней стороне обшивки наблюдается биологическое обрастание, а на металлоконструкциях градирни в зимний период эксплуатации образуется наледь. Рекомендуем восстановить герметичность обшивки градирни и мест её крепления.

На корпусах вентиляторов градирни наблюдается активный рост участков коррозии, особенно в конфузорной части.

Диффузорная часть корпусов вентилятора также имеет участки коррозии, но их количество и площадь значительно меньше. Чтобы не допустить сквозной коррозии и снижения эффективности работы всей вентиляторной установки, рекомендуем провести работы по восстановлению антикоррозионного покрытия.

Измерение параметров работы и расстояний между технологическими элементами градирни

В результате измерений получены следующие значения:

1. Высота воздуховходных окон — 3,8 м.

Согласно «Градирни промышленных и энергетических предприятий» (Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И., 1998), размер входных окон определяется отношением площади окон к площади градирни Kок = Sок/Sгр.

Наиболее оптимальным является значение Kок = 0,35 — 0,45. Именно при таком соотношении достигается лучшее распределение воздушных потоков в сечении под оросителем при минимальном сопротивлении на входе. Оптимальное значение коэффициента принимается равным 0,4.

Таким образом, высота окон рассчитывается по формуле hок = Kок*Sгр/2a = Kок*b/2, где a и b — стороны прямоугольной градирни.

Исходя из этого, рассчитываем рекомендуемую высоту окон для градирни с размером секции 18х18 м (Kок = 0,4, Sгр = 324, a и b = 18): hок = 0,4*18/2 = 3,6 м.

Фактическое значение равно 3,8 м и соответствует расчетному.

2. Угол атаки рабочих колес (измерение на хвостовой части) — 22,5℃.

Угол атаки рабочего колеса выставляется согласно паспортной документации производителя, чтобы при этом значении не допустить превышения номинального тока электродвигателя.

Для рабочего колеса РК-104/6 эффективный угол атаки лежит в диапазоне от 10℃ до 25℃, что соответствует фактическому значению. Ток двигателя не превосходит номинальный.

3. Расстояние от площадки оросителя до системы водораспределения — 4,2 м. На водораспределительной системе градирни Заказчика установлены сопла с чашечным отражателем.

Для данного типа сопел при направлении факела вниз расстояние от сопла до верха оросителя рекомендуется принимать не менее 1 м. Это позволяет обеспечивать равномерное орошение и эффективное охлаждение оборотной воды при напоре на соплах Hc = 2 — 4 м вод. ст.

Высота слоя оросителя составляет 1,35 м (3 яруса по 0,45 м).

Фактическое расстояние от ВРС до оросителя составляет 4,2 м – 1,35 м = 2,85 м, что соответствует рекомендованным нормам.

Испарение и капельный унос

Потери на испарение, капельный унос и продувку характеризуют водный режим работы градирни.

Количество испарившейся воды G_i на градирне определяется по формуле G_i = G_rC_ж(t1 - t2)/r, где

Gr — производительность градирни (м³/ч)

Cж — удельная теплоемкость воды (Мкал/час)

(t1 — t2) — перепад температур (℃)

r — удельная теплота парообразования (ккал/кг)

Gi = 12500*1*10/595 = 210,08 (м³/ч)

Количество испарившейся воды Gi на градирне определяется по формуле Gi = GrCж(t1 — t2)/r

Потери на капельный унос в вентиляторных градирнях Gу зависят от типа водоуловителя и составляет в среднем 0,1–0,2% от расхода оборотной воды («Градирни промышленных и энергетических предприятий» (Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И., 1998)).

G_у = 0,001 * 12500 = 12,5 м³/ч

Водоуловитель «Полуволна» ВП 10.5.1,85 обеспечивает эффективность каплеулавливания до 99,99%. При скорости воздуха в свободном сечении градирни 2 м/с эффективность каплеулавливания составляет 99,95%. Таким образом, при данных параметрах.

G_у = 0,0005 * 12500 = 6,25 м³/ч

Потери воды на унос ветром через воздуховходные окна Gок при средней скорости ветра 3 м/с составляет 0,02–0,05% от общего количества оборотной воды («Градирни промышленных и энергетических предприятий» (Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И., 1998)).

G_ок = 0,0002 * 12500 = 2,5 м³/ч

Общие расчетные потери на капельный унос и испарение составляют G_о = G_i + G_у + G_ок = 210,08 + 6,25 + 2,5 = 218,83 м³/ч

По данным завода расход подпиточной воды в летний период года составляет 190 - 210 м³/ч

Данное значение соответствует расчетному. Отклонение в пределах допустимого в зависимости от метеорологических условий.

Общие рекомендации

 По результатам обследования рекомендуется:

• провести восстановление антикоррозионного покрытия несущих конструкций, связей и ограждений с учетом требований СП 28.13330.2012 «Защита строительных и ограждающих конструкций от коррозии».
• провести работы по восстановлению антикоррозионного покрытия корпуса вентилятора
• провести ревизию системы ВРС, восстановить антикоррозионное покрытие
• установить новые сопла взамен сломанных и выбитых
• восстановить герметичность обшивки
• для снижения капельного уноса заменить существующий каплеуловитель на ВП 10.5.1,85 «Полуволна» с максимальным коэффициентом каплеулавливания.
• опустить слив системы водного охлаждения электродвигателей ниже уровня площадки водоуловителя
• выполнить раскладку блоков в соответствии со схемой без наличия щелей и пространств, не закрытых водоуловителем

Кроме того, были даны рекомендации по работе градирни в зимнее время, меры по снижению обледенения.

В конце обследования было предложено технико-коммерческое предложение со стоимостью предлагаемых работ.

Экспертиза промышленной безопасности

Описанные выше типы обследования являются добровольными и обычно инициируются собственниками оборудования.

Однако в некоторых случаях получение документа, подтверждающего, что промышленный объект соответствует нормам безопасности, обязательно и закреплено законодательно.

Процесс получения такого документа называется прохождением экспертизы промышленной безопасности.

Согласно федеральному закону № 116, такой экспертизе подлежат:

• проектная документация на строительство, расширение, реконструкцию, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию опасного производственного объекта
• технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте
• здания и сооружения на опасном производственном объекте
• декларация промышленной безопасности и иные документы, связанные с эксплуатацией опасного производственного объекта

Градирни часто расположены именно на опасных производственных объектах: нефтеперерабатывающих заводах, химических производствах, тепловых и атомных электростанциях. Поэтому в составе данных производств они также попадают под требования ФЗ, и все предписания, указанные в нем, относятся и к охлаждающим установкам.

Однако при техническом перевооружении проектная документация экспертизе не подвергается. При этом при строительстве новой градирни на опасном объекте вся документация в обязательном порядке проходит указанную экспертизу. Оценку соответствия нормам может выдавать только специализированная аккредитованная организация. Однако если организация или структура, в которую она входит, владеет объектом, для которого проводится экспертиза, то ей запрещено выполнять данный вид работ.

Результатом экспертизы является заключение, которое предоставляется в соответствующий орган власти в области промбезопасности. Там оно рассматривается в соответствии с установленным законом порядком.

Если опасный производственный объект не прошел экспертизу промбезопасности, то на него налагаются существенные штрафы. А в случае грубых нарушений такому предприятию грозит административное приостановление деятельности.

Более подробно об экспертизе промышленной безопасности можно прочитать в соответствующей нормативной документации.

Таким образом, при новом строительстве следует обратить внимание на необходимость прохождения экспертизы промышленной безопасности, а перед проведением капитального ремонта рекомендуется выполнить полное обследование градирни, которое позволит получить наилучший результат.

Для вызова специалистов или заказа оборудования звоните 8-800-222-45-62 или 8-8313-34-75-40 или отправьте свой запрос на электронную почту acs@acs-nnov.ru.