Диагностика и почистване на градската канализационна мрежа

Преди години откриването и отстраняването на запушвания по канализационните колектори е изисквало извършване на дълга работа. В днешно време за обследване на запушени улични канализационни тръби се използват съвременни технологии за видеонаблюдение - Сlosed Circuit TeleVision, CCTV - система за телевизия със затворен контур. С нея точно се констатира проходимостта и запушването в канала, както и неговото вътрешно състояние - наклони на оттичане, разклонения, връзки, наличие на предмети, мазнини, строителни материали, пръст и камъни.

Текст: списание  Инфрабилд

Запушените канали и тръби могат да причинят много щети и неприятности на градското население. С правилна и навременна видеодиагностика на канализационните колектори с видимост до сантиметри се определя къде точно е пробленият участък. Така ремонтните действия се насочват точно към мястото на повредата, което спестява много време, разходи и труд. Видеодиагностика на канализационни тръби се прилага преди аварийни или планови ремонти, а и след завършване на ремонтни дейности. Чрез нея се проследява качеството на извършената работа, за да се отстранят евентуални пропуски. Така ремонтът ще бъде значително по-лесен, без да се налага извършването на изкопни работи. Елиминират се също и възможните рискове за работниците, участващи в обследването на канализацията. А именно те практически не присъстват по време на подземния работен цикъл.

Специално видеооборудване CCTV, движещо се по тръбопровода, предава видеоизображение за вътрешното му състояние на повърхността. Видеоизображението може да се записва на всеки електронен носител. Употребата на модерна роботизирана техника за видеодиагностика на канализацията e задължителна при съмнение за разместени тръби, пукнатини в тръбите, счупвания, прорастнали корени, препятствия. За отпушване на канализационна мрежа след извършена видеодиагностика се използва хидродинамичната технология-промиване с вода под високо налягане. Основната задача на отпушването е освобождаване на канализационните тръби от постоянната мръсотия и бактериите, които имат потенциал и условия за възпроизводство в канала.

Видове съвременни системи за видеодиагностика

Канализационните мрежи са предимно безнапорни, т.е. движението на отпадъчните води се осъществява под влияние на естествения наклон на канала. Към подземната канализационна мрежа спадат тръбопроводи с диаметри от Ø100 до Ø2000 mm. Това са тръбопроводите на гравитационната и дъждовна канализация. Най-ефективният начин за диагностициране на канализационни тръби е телеинспекцията CCTV, която е видеодиагностика на вътрешната повърхност на колекторите. В процеса на видеодиагностика на канализацията, видеокамера се въвежда и се премества във вътрешното им пространство. Видеото, получено по време на обследването, се възпроизвежда на системен монитор и се записва на цифров носител за по-нататъшен анализ и изготвяне на доклад. Такавидеодиагностиката се явява първата крачка при безизкопен ремонт и саниране на канали.Съществуват три вида специализирани системи, предназначени за видеодиагностика на канализация чрез избутване, роботизирани, използване на плаващ модул. При системите чрез избутване камерата е фиксирана върху стъкленопластов кабел и се придвижва през тръбопровода чрез избутване.

С този подход за видеодиагностика на канализационни тръби е включено ръчно регулиране на скоростта. Операторът има възможност да настройва осветлението на камерата и да записва видео. В роботизираните системи преместването на мини камерата се извършва от колесен робот. Тази видеодиагностика на канализационните тръби се основава на автоматична промяна на скоростта и промяна на посоката на движение. Операторът може да регулира ъгъла на оглеждане, светлината, да обработва информация, да изготвя отчети и т.н.Плаващият модул на системата за видеодиагностика се нарича „мини лодка” или „салче”. Такива устройства са предназначени за проверка на тръбопроводи без налягане и колектори с частично запълване, към които спада и канализацията. Модулът е изработен под формата на мини плавателен съд, на който са закрепени видео оборудване и осветителни тела.

Особености на видеодиагностиката с избутващи камери 

Когато тръбите са с малък диаметър, от Ø40 до Ø250 mm, се използва видеокамера със стъклопластово жило, комбинирано с намотан на барабан комуникационен кабел. Дебелината на жилото зависи от неговата дължина и варира от 7 mm с дължина 30–50 m, до 9 mm за жило с дължина 60–80 m. Ограниченията свързващи дебелината на използваното жило с неговата дължина, се дължат на факта, че с увеличаване на разстоянието, съпротивлението на избутване се увеличава. Това води до факта, че когато дължината на жилото е твърде голяма, видеомодулът спира и жилото започва да се огъва и усуква. По-модерните видеокамери са с въртяща се глава и резоюция - 800x600pix. При обследване на тръбите тя може да се завърти до ± 120°, което позволява да се изследва обекта на 360°. Камерата прониква навътре в тръбите, като осигурява цветна картина наблюдавана на цветен TFT дисплей с вградена система за видеозапис на SD картата във формат MPEG4/AVI.

Тя показва не само каква е проходимостта на самите тръби, но и тяхното състояние. Оглеждат се и връзките и снадките между тръбите и разклоненията. При забелязване на потенциално място за възникване на проблем се извършва оглед от всички страни с въртящата є глава. Видеомодулът е с осветление. Поставен е в специален защитен корпус от неръждаема стомана или алуминий. Обективът е защитен от високоякостен кварц или сапфирен кристал. Това гарантира, че модулът е устойчив на износване в резултат на триене със стените на тръбите и възможни въздействия в процеса на движение. Важни елементи на системите с избутване са устройства, които служат за центриране на камерата, докато тя се движи в тръбата. Това е необходимо, за да се осигури оптимална ориентация на обектива и равномерно оглеждане на стените на тръбите. Центраторите са предназначени за работа в тръби с определен диаметър. Устройствата за центриране могат да имат различна конструкция. Често срещани са централизаторите с четки, с колела, както и плъзгащи се центратори.

Особености на видеодиагностиката с роботизирани камери 

В роботизираните системи със самоходно шаси, тип количка, видеокамерата е с дистанционно регулеруема височина на вертикално и хоризонтално движение, както и с механизъм за въртене. Видеокамерата и светлинните устройства са фиксирани върху шарнирно-лостова конструкция, която позволява да се контролира позицията на камерата по време на огледа. За целта механизмът за повдигане на камерата е оборудван с електрическо задвижване. Има и опции с ръчна настройка, която се извършва преди роботът да бъде спуснат в тръбопровода. Наличието на тази функция позволява да се зададе желаната височина на модула, като го центрира в тръби с различни диаметри. Всички механизми за движение са херметизирани и могат да работят на дълбочина 5 m. Роботизираната камера дава възможност да се обследват градски канализационн колектори с диаметър от Ø100-2000 mm, като дължината на комуникационния кабел е до 300 m. Използваните кабелни макари са два вида - ръчни и с механизирано подаване и навиване на кабела. Макарите имат вграден редач и въртяща се контактна група. Подаването или навиването на кабела се извършва в зависимост от посоката на въртене на ходовите колела на робота.

Видеокамерата е снабдена със софтуер за видеодиагностика. Тя се състои освен от механизма за настройване на височината така и от следните други елементи. High definition color - висока резолюция на цвят и водоустойчивост. Индикатор за наклона и предавател за местоположението на GPS. Лазерно установяване на промени в диаметъра на тръбата и тяхната големина. Измерване на големината на чужди тела в тръбата. Eлектронен брояч на метрите, на които се намира. Светлинна насочваща ротация 360° - по вертикалата и 340° - по хоризонталата. Автоматично осветление. Автоматичен фокус на камерата с оптично и дигитално приближение. Висока устойчивост на кабела-голяма дължина. Система за контрол с видеозапис и снимки на DVD.

На европейския пазар се предлагат модели на роботизирани шасита с различни конфигурации по броя на задвижващите колела - до 8, и задвижваща електрическа мощност. Роботите за видеодиагностика, произведени от водещи производители на видеооборудване, притежават универсалност. Тя им позволява да функционират в канализационни тръби с различен диаметър. За тази цел роботите са оборудвани със сменяеми комплекти колела, а също така те имат възможност за регулиране и на габарита. С тях внимателно се проверяват тръбите, разклоненията, снадките, връзките с наличие на проблеми, които биха се задълбочили в близкото бъдеще.

В зависимост от диаметъра и конфигурацията на колектора се избират типът и моделът на робота. Избраният робот за видеодиагностика се потапя и отстранява от тръбопровода, използвайки специална лебедка. Започвайки от момента на потапяне, самоходната машина е включена и осигурява непрекъснато видеозаснемане. Захранването, управляващите сигнали и информацията от камерата се предават чрез гъвкав многожилен кабел с износоустойчива, херметична изолация. Всички данни, получени в он-лайн режим, се предават на контролния панел и благодарение на вградения софтуер се обработват цифрово. Ако е необходимо, възможно е графично да се покажат всички данни от диагностиката, като се посочат резултатите, параметрите и добавянето на текстови коментари. Роботизираните комплекси се управляват дистанционно от мобилни автолаборатории, което позволява пълен контрол на изпълнителните механизми. И благодарение на автоматичното LED-осветление, визуалното обследване е възможно и при липса на външни източници на светлина.

Скоростта и начинът на движение зависят от изпълняваните задачи и могат да достигнат до 27m/min. Високата резолюция на въртящата камера, която се управлява дистанционно от оператор, дава възможност за задълбочено обследване, приближаване на изображението и запис в цифров формат. Благодарение на лазерния измерител е възможно да се измери точния размер на дефекта. Високоточен сензор за наклона и специален софтуер осигуряват възможността да се начертае наклонът на тръбопровода. Точното местоположение се фиксира от радиофар. Големите канализационни колектори са изложени на рискове от пробиване и течове поради проникване на корени, камъни от извършвани наблизо строителни дейности, а при наместване на земни пластове, могат да се разместят връзките между самите тръби. Обикновено видеодиагностициране с роботи се извършва при чести запушвания. След приключилата диагностика се пристъпва към изготвянето на доклад с получените данни, съдържащ следната информация.

Адрес и датата, където е извършена диагностиката. Място на канализацията, която е инспектирана. Диаметър на тръбите и вида на материала. Посока на водата. Точното място в тръбопровода, където е проблемът. Снимка на проблема и ситуацията в тръбата. Наклон за канализацията. Обща дължина на инспектираното място. Видео-записите и протоколите се изготвят съгласно БДС EN13508-2. Те показват подробно всички характерни особености в обследвания участък-дефекти, отклонения, както и реалния наклон. На базата на така събраната информация се взема най-доброто проектно решение, съобразено с реалните условия.

Особености на видеодиагностика с плаващ модул на камера 

Системата за видеодиагностика, изградена на базата на видео модул движещ се с канализационния поток, има по-ограничена употреба от разгледните по горе две диагностики. Конструкцията на плаващия модул е миниатюрен плавателен съд. На неговия борд е монтирана камера за телеинспекция на тръбопроводи заедно осветителни тела. Такива устройства са създадени за изследване на свободно течащи-гравитационни, частично напълнени тръбопроводни и канализационни системи. Оптималната стойност на вътрешния диаметър на тръбите, изследвани с този метод, е в диапазона от Ø500 mm до Ø2000 mm.

Модулът има свойството за самостабилизиране, т.е. в случай на преобръщане, той винаги се връща в първоначалното си положение. Използваният кабел с дължина 600 m има необходимата якост на опън, а връзката му с модула се извършва с помощта на специални скоби за разтоварване на контактните връзки. За обследване на големи тръби, оборудването може да бъде комплектовано с допълнителни източници на светлина. Видеозапис на участък от канал или колектор може да бъде осигурен при скорост на потока не повече от 2 m/s, и запълване от 30% до 80%.

Технологии за почистване на градска канализация

Днес хидродинамиката е един от най-ефективните методи за почистване на градските канализационни системи. Ако по-рано преди години, за да се подготви хидродинамично почистване на канализационни тръби, е било необходимо да се извърши механично отстраняване на запушванията. Сега модерното оборудване позволява да се изключи този междинен етап. Производителите на машинно оборудване за хидродинамично почистване на канализация, предлагат голям набор от различни приставки с дюзи за лесно отстраняване на всякакви видове запушвания.

Почистващата сила на водата е произведение на налягане по дебит. Стандартната технология е промиване с вода под високо налягане - 150-300at с дебит 350-50 l/min. Taка водата излита със скорост 300 m/s, придобивайки режеща способност. За целта се използва специална високонапорна помпа, монтирана на камион, и специални дюзи с различна форма, прикрепени към края на маркуч. Изборът на дюзата и интензивността на налягането зависят от поставената цел. Известни са следните видове дюзи. Универсални - за почистване на цялата вътрешна повърхност на тръбата. Дънни - за почистване на дъното от тиня, пясък, камъни, тухли, утайки и др. Пробивни - за премахване на стари задръствания, канализационни запушвания. Верижни - за борба с корените на дърветата и твърдите отлагания по стените на тръбите.

В канализационната тръба, благодарение на реактивната сила, дюзата изпълнява постъпателни и ротационни движения - отрязва отлаганията от стените и премахва запушванията. Участъкът на тръбопровода, който ще се почиства, се локализира с помощта на пневматични тапи. Стените на тръбопровода се почистват от отлагания под действието на вода, подадена под налягане до 150 at. Получената смес се отстранява от тръбопровода с помощта на вакуум помпа. Хидродинамичното почистване на канализационните колектори премахва всякакви отлагания до 99% от общия обем, без разрушаване на материала на тръбата. Предимствата за почистване под високо налягане, са ефективното отстраняване на всякакви отлагания, независимо от техните физични свойства и химичен състав. От друга страна процесът е екологично чист - без прах, използване на чиста вода без добавки. 

Съществува пряка зависимост между сечението на канала и големината на машината за отпушване и прочистване. В зависимост от диаметъра на тръбите се използват следните каналопочистващи автомобили. Малки каналопочистващи автомобили със система под налягане с Ø13 mm - за сградни канализационни отклонения, почистване на връзки на улични оттоци, улични канали с малки диаметри до Ø 400mm. Комбинирани каналопочистващи машини със система за почистване под налягане, и вакуум система за изчерпване на утайка-използват се както аварийно при отпушване на улични канали, така и за профилактика на улични канали също до Ø 400 mm. Каналопочистващи автомобили с рециклиране на водата-използват се предимно за профилактика и отпушване на улични канали с над Ø 400 mm. Като допълнение към дейностите, извършвани от каналопочистващите машини се прилагат и механични методи за отпушване. Например, такова е механичното почистване с хидравлична лебедка.

Преимуществото на хидравличната лебедка е, че за разлика от почистването със струя под налягане, чрез нея е възможно почистването на големи по обем, маса и габарити на предмети от каналите-павета, тухли, кълбовидни образувания от корени и др. Тя се използва за елиминиране на сложни аварийни блокирания в канализационните тръбопроводи. За почистване на дъждовната и отклоненията на битовата канализации с диаметър до Ø 200 mm, се прилага механичният метод за почистване. За целта се използва механично задвижвана стоманена гъвкава спирала, която получава въртеливо движение от електродвигател и с помощта на редуктор се подава в канала. На винтов принцип пружината навлиза в него и го отпушва, като пробива боклуци и други затлачени обекти. Има възможност в началото на пружината да се поставят различни видове приставки за по-добра ефективност, в зависимост от запушването и геометрията на канала. Разстоянията на които достигат пружините са доста сериозни-до 60 и повече метра. Докато пружините за отпушване се въртят пробивно и разбиват замърсителите по пътя си в канала, те разбиват отлаганията по стените му.

Впоследствие, когато канала се отпуши, се вкарва допълнително количество вода за промиването му. Това също спомага и за по-добро отпушване, тъй като нови замърсители няма да прилепват по старите отлаганията на стените. Механичният метод за почистване е ефективен при сложно разположение и почистване на дълги участъци от тръбопроводи. Сред предимствата на този метод са, голямата дължина и лекота на преминаване през сложни наклони, извивки и свързвания. В допълнение, работата не изисква използването на обемисто оборудване, което увеличава мобилността и опростява процеса на почистване.