Робот для телеинспекции трубопроводов и резервуаров: как обследуют трубы изнутри

Свод правил СП 272.1325800.2016 называет эту работу визуальным обследованием трубопроводов. Это качественная оценка внутренней поверхности и эксплуатационных свойств трубы, которую получают при обходе или изнутри, с помощью дистанционно управляемых телевизионных установок. Свод утверждён приказом Минстроя России № 877/пр от 3 декабря 2016 года и действует с 4 июня 2017 года.

Установка для непроходных труб состоит из четырёх частей: телевизионной камеры, платформы для её перемещения, системы электропитания и передачи данных и пульта управления. Колёсную платформу называют краулером, а всю установку роботом телеинспекции. Оператор работает у колодца или в машине, в трубу спускается только техника. Свод требует обследовать трубопроводы по возможности телекамерами и посылать обходчиков в проходные коллекторы, только если камера не даёт достоверной картины.

Как устроен сам аппарат, какие у него приводы и камеры, разобрано на странице робот телеинспекции труб. Здесь речь о задаче: что обследуют, в каком порядке и чем. Направление входит в семейство «Удалённая инспекция», где роботы и камеры работают там, куда человеку лезть тесно или опасно.

Свод задаёт минимальные требования к оборудованию. Камера должна показывать трещины шире 0,5 мм, передавать форму трубы без искажений и снимать поверхность в цвете. Остальные параметры сведены в таблицу.

Непроходные трубы диаметром от 100 до 700 мм обследуют телевизионными установками. Свод различает три типа камер. Аксиальные смотрят только вперёд и рассчитаны на трубы Ду 50–100 мм. Камеры с поворотным объективом работают в трубах от Ду 100 мм и с лазерными датчиками измеряют повреждения. Специальные установки строят цифровую панораму стенки в трубах от Ду 150 мм.

Если платформа в трубу не проходит, камеру проталкивают гибким прутом. Для примыканий есть установки с двумя камерами: одна смотрит в коллектор, вторая со своим приводом заходит в боковую трубу.

Робота спускают в трубу только после подготовки. Сначала разбираются со стоками: лоток трубы осматривают обязательно, и если сеть работает, воду отводят так, чтобы не возник подпор. Затем трубу комплексно очищают. Стенкам дают просохнуть, иначе на кадрах будут блики, и в общем случае между очисткой и инспекцией проходит не больше 48 часов. На проезжей части работают, только согласовав это с автоинспекцией.

Камеру ведут по оси трубы. Начало и конец участка снимают круговым сканированием, первое соединение труб фиксируют полностью в осевом и радиальном направлении. Место повреждения сначала снимают вдоль оси, потом по кругу, причём круговое сканирование и съёмку деталей делают только при неподвижной камере. Скорость камеры не должна превышать 15 см/с.

Свод перечисляет, что регистрируют при обследовании. Это деформации, трещины, провалы, смещения труб, выступающие и повреждённые примыкания, а также видимый грунт и пустоты. Отдельно отмечают корни, отложения, грунт внутри трубы и места, где грунтовые воды проникают внутрь или стоки уходят наружу.

Каждому повреждению присвоен буквенный код: ВАА означает деформацию сечения, ВАВ трещины, ВАС разрыв трубы или провал. Единая кодировка нужна, чтобы результаты разных обследований можно было сравнить, а отчётные формы свода годятся для хранения данных в геоинформационных системах. Пульты зарубежных краулеров работают со своими каталогами кодов: у ROVVER X это PACP, WRc и другие.

Разбор видео постепенно отдают алгоритмам. Система ArtIST от IBAK с помощью искусственного интеллекта сама извлекает данные о состоянии трубы из записей обследования и готовит основу для отчёта. Задача та же, что у машинного зрения на производстве: камера даёт поток кадров, модель отмечает дефекты, а инженер проверяет размеченные места.

Телекамера на колёсах подходит не для всякой трубы. Какой метод выбирают под объект, показывает таблица; подробности ниже.

Здесь работает основная масса краулеров. Пример серийной машины: ROVVER X компании Envirosight. По данным производителя, он уходит от колодца до 1640 футов, около 500 м, работает в трубах от 6 до 96 дюймов, это примерно 150–2400 мм. Камера поворачивается на ±145°, даёт 10-кратный оптический зум, а лазерные метки помогают замерить трещины. В мире работает более 4000 таких систем.

Для ответвлений выпускают краулеры с двумя камерами: основная ведёт машину, спутниковая заходит в примыкающую трубу. Так ищут, например, места, где новую газовую трубу проложили сквозь канализационное ответвление. По встроенному зонду с сигналом 33 кГц, 512 Гц или 640 Гц робот находят с поверхности и отмечают место дефекта над землёй.

После диагностики в ту же трубу спускают фрезерных роботов: они срезают отложения и корни и заново вскрывают примыкания после санации трубы чулком. Есть и автономные машины без оператора у пульта: RedZone Robotics заявляет, что её роботы обследуют участок коллектора за время от 10 минут.

В трубе, полностью заполненной водой, свод называет ультразвуковую диагностику. Пустоты за стенкой ищут геофизическими методами, а жёсткость трубы меряют механически. Напорные линии тоже проходят роботами после очистки: IBAK описывает случай, когда напорный канализационный трубопровод длиной 917 м очистили, обследовали и сняли его трассу.

Для стальных газопроводов и магистралей есть отдельный класс техники: внутритрубный инспекционный снаряд. Ростехнадзор в руководстве по безопасности 2023 года относит внутритрубное обследование к методам, которые выявляют коррозию и другие повреждения подземных стальных газопроводов без вскрытия грунта. После такого обследования шурфовое допускается не проводить.

Снаряды таких компаний, как NDT Global, несут ультразвуковые датчики и датчики рассеяния магнитного потока высокого разрешения, а также датчики акустического резонанса. Они находят потерю металла, вмятины и овальность. Не каждую трубу можно пройти снарядом: для таких участков ROSEN предлагает надземный контроль и расчёт целостности.

Обычная внутренняя проверка резервуара требует вывести его из работы, опорожнить, очистить, дегазировать и отправить внутрь людей. Square Robot проверяет наземные резервуары изнутри, пока те остаются в эксплуатации. Робот SR-3 подводит фазированный ультразвуковой датчик к критической зоне резервуара, а отчёты оформляют по API 653 и EEMUA 159. По данным компании, так обследовано более 400 резервуаров в 17 странах.

Краулеры iPEK работают на нефтегазовых объектах, нефтеперерабатывающих и химических заводах и электростанциях. Для таких площадок выпускают исполнение с сертификатом ATEX и контролем давления в корпусе.

Надземные трубопроводы, эстакады и наружные стенки резервуаров осматривают и с воздуха. Тот же принцип, камера плюс распознавание, переносят на склад, где инвентаризация склада дронами сверяет остатки без людей на высоте.

• Без подготовки нет картинки. Свод требует отвести стоки, очистить трубу и начать инспекцию в общем случае не позже 48 часов после очистки. На них уходит время сверх проезда робота.
• Камера видит только поверхность. Пустоты за стенкой, жёсткость трубы и трубы, полностью заполненные водой, требуют геофизики, механических методов или ультразвука.
• Диаметр и препятствия. Платформу ставят в трубы от Ду 100 мм; где она не проходит, камеру толкают прутом. У серийных краулеров нижняя граница около 4–6 дюймов.
• Длина кабеля. По своду кабель при работе из машины не короче 200 м, у серийного краулера до 1640 футов, около 500 м. Дальний участок обследуют из следующего колодца.
• Не каждая магистраль проходима для снаряда. Для таких труб применяют надземную оценку.
• Цифры производителей приведены с их слов. Время обследования RedZone и число резервуаров Square Robot взяты с сайтов компаний.