Телеинспекция частично заполненной канализации при помощи плавающего модуля (лодки)

Если телеинспекция трубопроводов без потока воды (или с потоком низкого уровня) осуществляется самоходными роботами и проталкиваемыми системами, то для обследования частично заполненных канализационных коллекторов (с уровнем заполнения 300 мм и выше) необходим плавающий модуль с видеокамерой. Ниже рассмотрены основные параметры плавающих модулей, определяющие их способность решать поставленную задачу.

Плавающий модуль (или лодка, или поплавок) с видеокамерой, предназначен для обследования частично заполненных самотечных коллекторов в промышленной, хозбытовой и ливневой канализации (водостоке). Обследуемые диаметры обычно начинаются от 500-600 мм, так как в трубопроводах диаметром до 400-450 мм, даже на половину заполненных, телевизионное обследование могут делать и самоходные роботы (а при заполнении существенно выше половины в такой трубе не проплывет ни один из известных нам поплавков с видеокамерой).

Максимальные диаметры для видеообследования плавающим модулем практически не ограничены (исходя из реально имеющихся задач), так как на поплавок можно поставить больше светильников, чем на робот. По крайней мере, обследование коллекторов диаметром три метра проблемой обычно не является, особенно с учетом их частичного заполнения. Коллектора диаметром свыше трех метров редко встречаются в канализации и водостоке, возможность обследования таких больших коллекторов нужно отдельно оговаривать с поставщиком оборудования.

Несмотря на кажущую простоту, вопрос создания безмоторного плавающего модуля для самотечных коллекторов (который должен еще и протягивать за собой кабель управления, являющийся одновременно тросом) достаточно сложен, так как задача эта почти не изучена и соответствующая теоретическая база для создания таких систем отсутствует. Аналогии с судостроением здесь просматриваются лишь по небольшому перечню из реально существующих вопросов. На практике у разработчиков уходят годы на отработку различных вариантов, испытание их в реальных условиях и создание, наконец, достойного образца, способного надежно работать в жестких условиях ливневой канализации или коллекторов промышленных и бытовых стоков.

Вариантов плавающих модулей, представленных на рынке, значительно меньше, чем вариантов самоходных роботов для теледиагностики трубопроводов, так как в Европе плавающие модули используются крайне редко, а делать их специально для России берутся далеко не все западные производители систем телеинспекции. Да и практический опыт эксплуатации таких систем у Европейских разработчиков отсутствует, что приводит к плачевным результатам при попытках их создания.

При решении вопроса о выборе плавающего модуля, прежде всего, нужно разобраться с диапазоном диаметров трубопроводов, в котором вы намерены работать. Если вас интересуют относительно малые диаметры, то желательно запросить у поставщика таблицу с указанием, при каком минимальном и каком максимальном заполнении трубы для каждого диаметра сможет работать их плавающий модуль. Известны случаи, когда лодку шириной 350 мм поставщик предлагает использовать в трубах диаметром от 350 мм. На практике это невозможно, точнее, может быть вам и удастся запихнуть этот поплавок в трубу на пару метров при строго определенном уровне заполнения, но работать в трубе у вас не получится. Реально такая лодка сможет использоваться, в лучшем случае, в трубах от 450-500 мм, да и то в очень узком диапазоне уровней заполнения.

Следующим вопросом является устойчивость лодки от переворачивания в потоке. Наилучшим вариантом здесь является «неваляшка», т.е. лодка, нижняя подводная часть которой значительно тяжелее верхней, надводной. Кроме того, желательно наличие «верхнего поплавка», т.е. легкой и объемной емкости в верхней части лодки. Без нее полностью перевернутая лодка так и останется плавать в перевернутом состоянии, даже если ее нижняя часть будет тяжелее верхней. Конструкция «неваляшки» позволяет даже опускать лодку через колодец в поток в вертикальном положении (носом вниз), после чего лодка сама выравнивается в потоке и занимает вертикальное положение. Конечно, «неваляшка» — не единственное решение, ряд производителей предлагает катамараны, которые также достаточно устойчивы в потоке, хотя при переворачивании и не возвращаются в нормальное положение. Но катамараны обычно требуют более широких коллекторов, чем «неваляшки».

Немаловажным вопросом является защита поплавка и видеокамеры со всех сторон от механических повреждений. Защита может представлять собой металл или особо прочный к ударам и истиранию пластик, при отсутствии выступающих электронных компонентов. Защита должна быть предусмотрена снизу — на тот случай, если плавающий модуль придется вытаскивать или протаскивать по дну трубы, что бывает нередко.

Должна быть защита с боков, так как в быстром потоке поплавок сильно бьется о стенки трубопровода. И должна быть предусмотрена защита сверху, так как нередко за время выполнения видеодиагностики уровень воды в канале может подняться и прижать поплавок к верхнему своду, вытаскивать его при этом нужно будет с усилием, и верх поплавка будет тереться о верхнюю часть трубопровода.

Если защиты сверху нет, то можно будет попрощаться с видеокамерой и светильниками в ситуации прижатия плавающего модуля потоком к верхнему своду.

А если при отсутствии верхней защиты поплавок может еще и переворачиваться (не «неваляшка»), то камера может пострадать и при переворачивании, так как велика вероятность ее контакта с дном канала при извлечении.

В плавающих модулях, как и в роботах, должна быть предусмотрена разгрузка основного кабельного разъема от усилия натяжения кабеля, которое может достигать 200 кг. Т.е. должно быть некое приспособление, обжимающее кабель рядом с основным разъемом и соединенное тросом с плавающим модулем таким образом, чтобы кабель рядом с разъемом образовывал небольшую петлю, и усилие натяжение передавалось через трос на прочные элементы поплавка, а не на разъем.

Форма плавающего модуля и выбор места крепления разгрузочного троса должны обеспечивать отсутствие подъема или опускания носа поплавка (что случается при неправильном выборе конструкции или места крепления троса и препятствует обзору), а также отсутствие переливания воды через видеокамеру, что также случается при удержании поплавка тросом в сильном потоке и также препятствует видеоинспекции.

Достаточно интересно, если производитель может предложить для плавающего модуля видеокамеру со стеклоочистителем. Здесь это важнее, чем в самоходных телероботах (хотя и менее важно, чем во фрезерных роботах).

Очень желательно, чтобы кабельный разъем основного кабеля системы был оснащен герметичной заглушкой, так как нередко (особенно при сильном потоке) лодку сплавляют только по течению, затем вынимают в следующем колодце и обратно (против течения) вытягивают только кабель с защищенным разъемом.

Сегодня существуют плавающие модули с системой телеинспекции, оснащенные, кроме того, ультразвуковой системой сканирования подводной части канала, а также лазерной системой для сканирования верхней (незаполненной) его части. Специальное программное обеспечение обрабатывает информацию, полученную от лазерного измерителя формы верхней части трубы и от подводного эхолота, и получает полную форму обследуемой трубы, ее подводной и надводной частей. Это дорогостоящее как при покупке, так и при эксплуатации, оборудование производится в Новой Зеландии и перепродается рядом европейских поставщиков. Поставки таких систем в Россию не известны.

В завершении можно отметить, что здесь описаны требования к высококачественному плавающему модулю, способному работать в самых различных (в том числе и очень сложных) условиях. Понятно, что стоит такое оборудование не дешево.

При этом никогда не нужно забывать, что при редком использовании и в случае острой необходимости плавающий модуль всегда можно сделать самим из подручных материалов (на базе той или иной имеющейся у вас системы телеинспекции трубопроводов), даже если он будет одноразовым. Но при этом желательно помнить об описанных выше принципах и соизмерять их с реальными условиями, имеющимися на обследуемом вами участке трубопровода, чтобы не повредить дорогостоящее оборудование для теледиагностики.