С. В. Комаров, ведущий специалист отдела промышленного оборудования, ros-pipe.ru
Любые перемещения, возникающие вследствие внешних воздействий на трубопровод (например, сейсмических и др.), должны быть учтены при его проектировании, также следует учитывать и температурное расширение трубопроводов.
Строительные изделия, такие как трубы, оборудование, строительные конструкции, изменяют свои размеры в результате изменения температур. В настоящей статье затронуты вопросы компенсации теплового расширения и сжатия трубопроводов.
Вследствие изменения температуры рабочей среды в трубах возникают температурные напряжения, которые могут передаваться на арматуру, насосное оборудование и т.д. в виде реактивных сил и моментов. Это создает потенциальную опасность разгерметизации стыков, разрушения арматуры или оборудования.
Три наиболее часто используемых способа компенсации перемещений трубопроводов:
Выбор способа компенсации зависит от вида системы трубопроводов, ее схемы, а также от особенностей ландшафта, наличия рядом других коммуникаций и прочих условий.
Перечисленные выше примеры представлены в качестве общих инженерных решений и не должны рассматриваться как единственно верные для конкретной системы трубопроводов. Мы будем рассматривать способ компенсации расширения прямолинейных участков трубопроводов при помощи осевых сильфонных компенсаторов.
Расширение трубопроводов
Первым шагом для решения вопроса компенсации температурных перемещений является вычисление точного изменения длины участков трубопроводной системы в соответствии с предъявляемыми условиями безопасности.
Определение (расчет) теплового расширения трубопровода производится по следующей формуле:
где а – коэффициент температурного расширения, мм/ (м·°С); L – длина трубопровода (расстояние между неподвижными опорами), м; ∆t – разница значений между максимальным и минимальным значениями температур рабочей среды, °С.
Коэффициент температурного расширения берется из таблицы линейного расширения труб из различных материалов.
Как видно из таблицы, наиболее подвержены температурному расширению трубопроводы из полимерных материалов, в связи с этим способы компенсации полимерных труб несколько отличаются от способов компенсации стальных.
Значения коэффициента линейного расширения являются усредненными для каждого вида материала. Эти значения не должны применяться для расчетов трубопроводов из других материалов. Коэффициенты растяжения в разных источниках могут различаться на 5% и более, поскольку их вычисления проводятся при разных условиях и различными методами. Желательно применять для расчетов коэффициент линейного расширения, который представлен в технической документации производителя труб.
Рассмотрим реальный пример.
Возьмем прямолинейный участок трубопровода диаметром 219 мм из черной углеродистой стали длиной 100 м. Максимальная температура tmax = 140 °С, минимальная tmin = –20 °С.
Производим расчеты: ∆t = 140 – (–20) = 160 °С, изменение длины трубопровода: ∆L = 0,0115 × 160 × 100 = 184 мм.
Полученный результат говорит о том, что трубопровод при заданных значениях меняет свою длину на 184 мм. Для обеспечения правильной работы трубопровода подходит осевой сильфонный компенсатор условным диаметром 200 мм и компенсирующей способностью 200 мм (например, КСО 200–16–200). При подборе данного типоразмера компенсатора имеется запас компенсирующей способности, а это положительно скажется на сроке работы трубопровода.
В случае, если полученное значение ∆L будет превышать значение компенсирующей способности производимых типоразмеров компенсаторов, то следует уменьшить длину участка трубопровода между двумя неподвижными опорами пропорционально имеющейся компенсирующей способности, а затем подобрать необходимый сильфонный компенсатор, пользуясь вышепредставленным расчетом.
Таблица
Материал трубопровода
Коэффициент линейного расширения, мм/(м·°C)
Чугун
0,0104
Сталь нержавеющая
0,011
Сталь черная и оцинкованная
0,0115
Медь
0,017
Латунь
0,017
Алюминий
0,023
Металлопластик
0,026
Поливинилхлорид (PVC)
0,08
Полибутилен (PB)
0,13
Полипропилен (PP-R 80 PN10 и PN20)
0,15
Полипропилен (PP-R 80 PN25 алюминий)
0,03
Полипропилен (PP-R 80 PN20 стекловолокно)
0,035
Сшитый полиэтилен (PEX)
0,024
Установка сильфонных компенсаторов
Цель установки сильфонного компенсатора – это поглощение теплового расширения трубы. Обычно температура рабочей среды (жидкости) является основным источником изменения размеров трубопровода, однако в некоторых случаях температура окружающей среды может вызвать тепловое движение трубопровода, т.е. его удлинение или сжатие.
Рекомендации по установке
1. Устанавливая сильфонные компенсаторы, следует проверить соответствие их основных параметров указанным в проекте, таких как
2. Диаметр и давление трубопровода должны соответствовать выбираемому компенсатору.
3. При установке сильфонных компенсаторов необходимо монтировать не более одного компенсатора на участке трубопровода между каждыми двумя последовательно стоящими неподвижными опорами.
4. Скользящие опоры должны быть охватывающими (хомуты, рамочные и др.). Они не должны создавать большую силу трения. Целесообразно применение фторопластовых прокладок и т.п. При движении труб не должно быть заклиниваний и перекосов. Максимальный размер люфтов для Ду ≤ 100 мм – 1 мм, а для Ду ≥ 125 мм – 1,6 мм.
5. При проведении расчетов трубопроводов необходимо учитывать влияющие силы (силы трения, силы упругости сильфонов и др.).
6. При выборе места установки сильфонных компенсаторов нужно выбрать наиболее оптимальный вариант их расположения на трубопроводе.
7. При опрессовке труб давление не должно превышать 1,25 × Ру.
8. Процесс опрессовки проводить только после полного монтажа трубопровода.
9. Напряжения скручивания, угловые усилия, поперечные перемещения должны быть полностью исключены на участке трубопровода, на котором установлен осевой сильфонный компенсатор.
Определение точек установки компенсаторов и направляющих опор для трубы
Для обеспечения правильной работы трубопровода в рабочем режиме следует разделить систему на отдельные участки с целью установки на них сильфонных компенсаторов. Основная задача компенсаторов – контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами, перемещение должно происходить строго в осевом направлении для обеспечения жесткости конструкции.
Неподвижные же опоры предназначены для приема всех сил, действующих на трубопроводе.
Направляющие (скользящие) опоры для труб обеспечивают выравнивание движения сильфона компенсатора и предотвращают смещение относительно оси трубопровода. При отсутствии направляющих опор сильфонный компенсатор, обладающий высокой гибкостью в сочетании с внутренним давлением, может потерять устойчивость и деформироваться, что может привести к выходу из строя трубопровода.
Основная рекомендация состоит в установке осевого сильфонного компенсатора рядом с неподвижной опорой. Обычно осевой сильфонный компенсатор устанавливают на расстоянии не более 4Ду от неподвижной опоры. Данное условие обусловлено обеспечением жесткости конструкции.
Соблюдая правила монтажа сильфонных компенсаторов, вы продлите до максимума срок службы трубопровода, что сэкономит средства на его неплановый ремонт.
Схемы установки осевых сильфонных компенсаторов
Компенсатор в середине прямого участка трубопровода
Компенсатор в крайнем положении прямого участка трубопровода
Компенсатор на прямом участке Z-образного участка трубопровода
Компенсатор на Т-образном участке трубопровода
Расстояния между компенсатором и опорами трубопровода
Первая направляющая опора должна быть расположена на расстоянии не более 4 диаметров труб от сильфонного компенсатора. Расстояние между первой и второй направляющими 14 диаметров трубы.
L1 = 4Ду (максимум). L2 = 14Ду (максимум). L3 см. график – максимальное расстояние между осями направляющих опор.
Максимальное рекомендуемое расстояние между скользящими опорами приведено на графике. На нем отображена зависимость расстояния между опорами и давления в системе от диаметра трубопровода.
Данные расстояния получены в результате расчетов трубопровода на прочность и устойчивость и являются стандартными.
Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на состояние трубопровода при температурном расширении показаны на рисунке ниже.
Самокомпенсация трубопроводов
Наряду с использованием современных компенсаторов целесообразно применять эффект естественной компенсации или так называемой самокомпенсации. Этот эффект применим для любых способов прокладки теплосетей и широко используется на практике.
Эффект самокомпенсации или естественной компенсации термических расширений за счет упругости самого трубопровода применяется на участках, где трасса меняет свое направление (поворачивает).
Преимущество использования самокомпенсации:
Для осуществления эффекта естественной компенсации не требуется большого количества труб и специализированных опорных металлоконструкций. Снижение затрат на дополнительные металлоконструкции также может обеспечить установка сильфонных компенсаторов.
Грамотный проект трассировки трубопровода должен учитывать экономическую составляющую, т.е. должен быть выбран такой вариант, при котором система будет максимально надежной и простой в обслуживании при минимальных затратах на материал и работу.
Такой проект должен в первую очередь в максимальной степени использовать все естественные повороты и изгибы трубопроводов для компенсации температурных изменений труб. Рекомендуется применять сильфонные компенсаторы только после использования эффекта самокомпенсации или естественной компенсации.
Компенсаторы используют лишь в тех случаях, когда нет возможности применить эффект самокомпенсации, то есть при наличии длинных прямолинейных участков и также сложившихся условий расположения объектов и проходящих рядом коммуникаций.
Расположение опоры относительно компенсатора
Зависимость расстояния между опорами и давления в системе от диаметра трубопровода
Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на состояние трубопровода при температурном расширении
Недостатки использования самокомпенсации
П-образный или сильфонный компенсатор?
Не раз проектировщики сталкивались с вопросом «Какой компенсатор поставить – П-образный или сильфонный?»
Отвечая на этот вопрос, мы пришли к выводу, что в большинстве случаев следует устанавливать сильфонные компенсаторы.
Применение П-образных компенсаторов, расположенных вертикально и горизонтально, при прокладке трубопроводов различного назначения бывает неэффективным. Увеличение их количества не решает проблему безопасности, поскольку при движении поверхности земли (грунта) нет возможности определить, в какой точке и в какую сторону будут действовать силы на трубопровод. В большинстве случаев можно только предположить, в какую сторону будет двигаться грунт, и расположить два компенсатора горизонтально и вертикально.
Если идеализировать ситуацию, то необходимо чтобы П-образные компенсаторы устанавливали в одной точке через каждые 15–30° (от 0 до 180° – см. рис.) для осуществления «полной» компенсации. Проблема решается путем применения в данной ситуации всего одного сильфонного компенсатора.
Выше была рассмотрена ситуация с надземной прокладкой трубопровода. Для подземной прокладки существуют специальные сильфонные компенсаторы для газо- и нефтепроводов, их установка в определенных точках дает возможность обходиться без дорогих подземных железобетонных каналов. Таким образом, применение сильфонных компенсаторов экономит деньги и время без ущерба качества работы трубопроводов.
Сильфонные компенсаторы востребованы при прокладке промышленных и хозяйственных трубопроводов. Они нивелируют температурные напряжения, предотвращают деформацию сети и сопряженного оборудования. Устройства различаются габаритами, числом сильфонов, компенсирующей способностью.
Сегодня мы рассмотрим правила подбора компенсаторов, поговорим об их установке и эксплуатации. Материал будет полезен начинающим мастерам и опытным специалистам.
С какими средами могут работать компенсаторы?
При выборе оборудования учитывается специфика транспортируемого продукта. Она определяет материал, используемый при изготовлении сильфона и соединительных элементов.
Выделяют три типа компенсаторов.
Для сетей, транспортирующих выхлопные газы, предусмотрены особые компенсаторы. Они изготавливаются из стали AISI 32, востребованы при эксплуатации техники, оснащенной ДВС.
Из чего состоит типовое устройство?
В состав стандартного компенсатора входит четыре компонента.
Некоторые устройства имеют изоляцию. При ее изготовлении используются пенополиуретановые и пенополиминеральные составы. Материал устойчив к внешнему воздействию, сокращает тепловые потери. Он невосприимчив к температурным перепадам и высокой влажности, не является благоприятной средой для размножения насекомых.
Расстановка сильфонных компенсаторов на трубопроводе
Для малогабаритных сетей достаточно одного компенсатора. Устройство размещается в начале магистрали, фиксируется посредством сварки, фланцев либо муфт.
Монтаж нескольких компенсаторов оправдан при значительной протяженности сети или наличии ответвлений. Магистраль делится на участки, за каждым из которых закрепляется отдельный модуль. Длина участка соответствует компенсирующей способности устройства.
Рекомендации по позиционированию изделий:
Корректное расположение компенсирующих элементов обеспечит долгую работу магистрали, снизит расходы на сервисное обслуживание.
Места вероятного размещения устройств:
При установке гильзованных компенсаторов учитывается направление движения среды. Соответствующие отметки присутствуют на корпусе устройств.
Каков ресурс сильфонных компенсаторов?
Срок службы изделий зависит от следующих факторов:
К преждевременному износу компенсаторов приводит:
Монтируемый компенсатор проходит тщательный осмотр. Наличие механических повреждений исключает эксплуатацию устройства.
Дефектное оборудование не подлежит восстановлению, отправляется на утилизацию.
Правила монтажа сильфонных компенсаторов
При проведении монтажных работ учитываются параметры оборудования, характеристики труб, особенности составов, прокачку которых планируется осуществлять.
Требования к формируемым узлам прописаны в проектной документации. Там указывается катет сварного шва, характер разъемных соединений, удаленность компенсатора от насосного и фильтрационного оборудования. Отображается тип и расположение опорных элементов.
При прокладке внешнего трубопровода обязательно утепление сформированных соединений.
Проведение монтажных работ
Установка сильфонных компенсаторов проходит в несколько этапов.
Герметичность узлов проверяется при пуске сети. Обнаруженные подтеки и запотевания подлежат устранению.
Число специалистов, участвующих в монтаже, зависит от сложности поставленных задач, параметров объекта, внешних факторов.
Нарушение допусков снизит эксплуатационные показатели узла, повысит риск аварийных ситуаций.
По завершении испытаний измеряется длина компенсатора. Увеличение параметра более чем на 15% свидетельствует об ошибках, допущенных при монтаже. В данном случае проверяется правильность расположения опор, выполняется замена устройства.
Требования к специалистам, выполняющим монтажные работы
Установку компенсаторов производит подрядная организация, имеющая соответствующую аккредитацию. Штат компании комплектуется сварщиками, слесарями, инженерами. Обязательно наличие отдела ОТК.
При подборе подрядчика учитываются следующие факторы:
Сотрудничество с ответственным подрядчиком – залог качественного и своевременного монтажа.
Где приобрести сильфонные компенсаторы?
Компания «КОМПЕНС» реализует компенсаторы для нефтепроводов, водонапорных и отопительных сетей. Продукция обладает высокими эксплуатационными показателями. Она удобна в монтаже, не требует периодического обслуживания, соответствует требованиям отраслевых нормативов.
Товар производится из марочной стали.
Подобрать подходящие решения помогут менеджеры «КОМПЕНС». Специалисты расскажут о действующих расценках, порекомендуют продукцию, соответствующую требованиям клиента.
Предприятие сотрудничает с частными лицами, коммерческими организациями, государственными учреждениями.
Заказы оформляются по телефону, посредством электронной почты либо формы обратной связи.
На участке трубопровода меж2-ух неподвижных опор разрешается монтировать только один компенсатор. Расстояние от компенсатора до неподвижной опоры не должно быть больше длины, равной четырем номинальным диаметрам трубопровода.
Перед монтажом компенсатор должен быть проверен на соответствие техническим условиям и на отсутствие дефектов или повреждений при перевозке.
При передвижении компенсатора во время установки должны приниматься меры, исключающие повреждение компенсатора и его загрязнение.
Перед монтажом компенсатор необходимо проверить на наличие/отсутствие заводской предварительной растяжки. Компенсаторы могут поставляться в свободном и полностью растянутом виде, что указывается в товарно-сопроводительных документах.
С целью правильной установки компенсатора, если это необходимо, направление потока указывается стрелкой на его кожухе или окончаниях.
Компенсатор освобождается от транспортных ограничителей перед началом растяжки. Растяжку осуществляют на длину установочного расстояния Lуст, которое определяется следующим образом:
Если компенсатор поставлен в свободном состоянии, установку рекомендовано осуществлять в следующей последовательности:
Участки трубопровода до и после компенсатора должны быть смонтированы и закреплены в неподвижных опорах Н1 и Н2 таким образом, чтобы расстояние между торцами труб в месте установки компенсатора соответствовало монтажной длине компенсатора при температуре окружающей среды, соответствующей моменту закрепления компенсатора. Температура окружающей среды и значение монтажной длины компенсатора должны быть зафиксированы в акте. После стыковки с одним концом трубопровода, проверяются отклонения соединения компенсатора и трубопровода, которые не должны превышать следующих значений:
Зазор между компенсатором и трубопроводом (между фланцами или приварными патрубками) не более 2 мм. Стыковочные плоскости патрубков/фланцев должны быть параллельны. После устранения погрешностей, производится стыковка компенсатора со вторым концом трубопровода.
Все действия аналогичны примеру 1 с той разницей, что зазор между участками трубопровода Lмонт устраивается не в месте установки компенсатора. Компенсатор устанавливают в трубопровод перед выполнением растяжки и растяжка производиться совместно с участком трубопровода. Требования по соблюдению отклонений такие же, как описаны в примере 1.
По соосности
По параллельности
Ду ≤ 200 мм
2 мм
до Ду 65
± 0,5 мм
Ду ≥ 200 мм
3 мм
Ду 65÷125
± 1,0 мм
Ду 150÷200
± 1,5 мм
Ду 250÷500
± 2,0 мм
более Ду 500
± 2,5 мм
Ось участка трубопровода, на котором устанавливается сильфонный компенсатор и ось компенсатора должны совпадать.
Поверхности соединяемых фланцев должны быть строго перпендикулярны оси трубопровода.
Неподвижные и плавающие направляющие опоры обязаныустанавливаться как показано на рисунке справа:
Во избежание перекоса, затяжку гаек на шпильках стяжного устройства необходимо осуществлять последовательно или крестообразно с поворотом гайки на один оборот.
В случае, если компенсатор поставлен в предварительно растянутом виде, то после подгонки Lмонт к условиям установки, компенсатор монтируется как элемент трубопровода с соблюдением всех требований по соосности трубопровода и компенсатора. Транспортные ограничители удаляются только после окончания установки.
Компенсатор устанавливается на трубы для предотвращения теплового расширения В трубопроводе возникают напряжения, компенсатор отопления противодействует деформации за счет упругой оболочки. Контуры выходят из строя из-за нагрузки осевого сдвига и поворота, в зависимости от этого используются определенные типы разгрузочных вставок.
Устройства нужно устанавливать в системах:
Сильфонные установки надежно соединяют участки теплотрассы, если правильно подобраны и смонтированы. Конструкции гасят вибрацию с малыми и большими амплитудами, при этом размах колебаний не должен быть больше 10% от общих сдвигов компенсатора.
Универсальные или сбалансированные вставки используются, если типовые устройства не удовлетворяют требованиям или в сети есть риск скачка давления свыше допустимых показателей.
Компенсаторы для полипропиленовых труб
В процессе эксплуатации трубопроводы испытывают механические и тепловые воздействия, которые сокращают срок службы, а порой провоцируют разрывы. Для увеличения надежности и предотвращения аварийных ситуаций используются специальные устройства – компенсаторы. Особенно актуально их применение на коммуникациях из полипропиленовых труб, прочность которых ниже, чем у стальных аналогов.
Технические характеристики
Сильфонный компенсатор в действии Сильфоны выпускаются с применением рулонной стали толщиной 0,3 – 0,5 мм. Партия на выходе проверяется на стойкость к коррозии от хлора в условиях температуры +150°С. Герметичность испытывается гидростатической компрессией с помощью пузырьков азота, воздуха или гелия. В компенсаторах не допускается растяжение, протечки контрольного вещества и снижение напора.
Устройства исследуются на стойкость к нагреванию повышением температуры до +270°С и выдержкой в этих условиях не менее 1 часа. Проверяется внутренние разрывы, вспучивания и отслоения. Испытание на жесткость проводится сжатием и растяжением образца, значение должно соответствовать ГОСТ 286. 1997.
Продольные швы обечаек при изготовлении выполняются сваркой на одинаковом расстоянии один от другого. Металлические сильфоны производят способом формовки с калибровкой гофров. Устройства мелкого диаметра делают гидравлической прессовкой.
Основные размеры
Компенсаторы также ставятся на полипропиленовые трубы Применяется визуальный и инструментальный осмотр для определения внешнего вида. Зрительно устанавливается присутствие покрытия от коррозии на патрубках и сильфоне, маркировки. На корпусе не должно быть повреждений, вмятин, капель застывшего металла. Компенсатор для полипропиленовых труб отопления не должен иметь расслоений разного размера на концах патрубка.
С помощью измерения проверяют параметры:
Диаметры и длины сильфонных вставок определяются в зависимости от места установки, рабочих параметров теплотрассы и мощности отопительного оборудования. Инженерные работники проводят технический расчет и выбирают размеры устройства в соответствии с нормой.
Компенсаторы для полипропиленовых труб и способы их установки в систему отопления
Каждый из представленных типов устройств нашел широкое применение в комплектации трубопроводов отопления и горячего водоснабжения из полипропиленовых труб. Уже сложилась определенная методика применения устройств для установки в системах, и опытные проектировщики подскажут, как и каким образом выбрать устройство для монтажа.
Сильфонные устройства
Этот тип компенсаторов предназначен для установки в особо ответственных системах. Это связано с конструкцией устройства – основа его состоит из гофры из нержавеющей стали. Наружная часть выполняется из качественного алюминия. Основное назначение высокотемпературные трубопроводы и трубопроводы высокого давления. Применяются для работы с водяным насыщенным паром, водой, нагретой до 90-95 градусов, а также давлением до 16 бар. Для металлических сетей используются сильфоны с фланцевым типом соединения, для полипропиленовых основной тип соединения муфта с металлической вставкой под резьбу с одной стороны, а с другой стороны, стандартное гнездо для пайки.
П-образные вставки
Простой, но одновременно эффективный способ обеспечить защиту трубопровода при помощи вставки из обычных полипропиленовых труб и уголков. Суть метода заключается в сборе конструкции, напоминающую букву «П». Правая и левая сторона делаются из отрезков трубы 30-50 см. Перемычка внизу может равняться 15-20 см. Эта вставка делается в горизонтальный трубопровод. При нагревании и расширении горизонтальных труб они вжимают вертикальные отрезки, не нанося ущерба целостности всей конструкции.
Вставка типа петля
Для монтажа больших отрезков трубопроводов существует специальная вставка типа петля. Это готовый к использованию элемент, выполненный в виде петли. Вставляется в систему при помощи обычных соединительных муфт. Принцип действия напоминает действие пружины – при расширении соединяемых отрезков петля сжимается, при охлаждении разжимается. При этом не нарушается ни целостность, ни пропускная способность трубопровода.
Разновидности компенсаторов
Изделия выпускаются разного диаметра и длины Конструктивное решение компенсатора определяет назначение изделия и его смещение при работе. Выпускают устройства без тепловой и гидроизоляции либо предварительная защита предусматривается на корпусе в зависимости от вида теплотрассы (воздушная или подземная).
Разгруженные компенсаторы применяют в теплотрассе для предупреждения распорной нагрузки, сейсмические виды используются в районах предполагаемых землетрясений. Устройства внешнего давления ставят в магистралях, когда в окружающей среде присутствует высокий напор жидкости или газа или ощущается его недостаток.
Конструкции отличаются длиной и диаметром, числом сильфонов и видом стали, размером и маркой металла патрубков. Изделия работают на поворот, растяжение, сгиб, сжатие, выпускаются с соединительными фланцами или без них.
Осевой
Осевой компенсатор предназначен для установки на прямом участке трубы КСО компенсаторы для трубопроводов уменьшают осевой сдвиг трубопровода, снижают вибрацию и предупреждают разрушение от расширения при нагревании. Эффективность работы зависит от числа сильфонов и колец. Отличие от других типов заключается в резьбовом соединении с патрубками магистрали.
Осевые компенсаторы отличаются характеристиками:
Ограничитель движения и патрубок выполнены из оцинкованного металла, сильфон и внутренний экран – из нержавейки. Для защитного корпуса используется сталь, устройство выпускается односекционным и рассчитано на температуру энергоносителя до +90°С.
Фланцевый
Фланцевый компенсатор из резины Сильфон этого вида выполняется из резины или каучука, для фланцев сырьем служит жаропрочный металл, а корд делается из прочной ткани. Монтаж фланцевым методом значительно упрощает установку изделий. Компенсаторы используются в химически активной среде, применяются в теплоснабжении и кондиционировании, ставятся при реконструкции и ремонте котельного оборудования.
Фланцевые конструкции снижают вибрацию, уменьшают температурные сдвиги по длине, компенсируют отхождение от центральной оси трубопровода.
Фланцы бывают свободные и цельные по строению, к элементам труб крепятся шпильками, болтами с помощью шайб и гаек. Используются паронитовые прокладки, иногда ставятся стальные, из термо расширяющегося гранита или фторопласта.
Угловой
Угловой компенсатор КСП (поворотный) ставится в случае ограниченности места, когда есть возможность компенсировать только сдвиг по оси и оборот контура без перемены в плоскости. Содержит в составе сильфон, направляющий элемент и крепеж. Устройство предусматривает сдвиг трубы по выбранному углу, для этого стоят шарнирные или карданные ограничители.
Характеристики поворотных (угловых) компенсаторов:
Угловые конструкции применяются в составе теплотрассы и для перекачки нефти, газа, используются в химической отрасли.
Карданный
Карданный компенсатор Сильфонные компенсаторы трубопроводов уравновешивают передвижение контура в разных плоскостях, благодаря шарнирным элементам, изгибаются в направлении центральной оси. Смещение магистрали возмещается по осям X, Y, Z и в плане поворота из-за усадок, вибрации. Гибкая конструкция предусматривает деформацию в жестких контурах.
Сильфон делается из нержавейки, соединители, патрубки из хромированной стали. Ставится в проектное положение сваркой или с помощью поворотного фланца. Используется в системе любых трубопроводов.
Сдвиговый
Сдвиговые компенсаторы КССО компенсаторы уравновешивают сдвиг из-за продольного сжатия или удлинения контура под действием температуры, устраняют последствия несоосности. В конструкции есть гофрированная капсула, направляющая деталь и элементы крепежа. С помощью направляющих шпилек координируется продольное смещение.
Параметры сдвиговых компенсирующих устройств:
Сдвиговые устройства выполняются одно и двухсекционными, служат для компенсации напряжения в трубопроводах нефти, воды, пара, газа. Используются в разных промышленных отраслях и в энергетических комплексах.
Стартовый
Стартовый компенсатор применяется одноразово при запуске системы подачи горячей воды СКК компенсатор используется временно в качестве одноразового устройства при запуске отопительной магистрали или трубопровода горячей воды.
Стартовый компенсатор применяется при укладке контура бесканальным методом. Материал корпуса, патрубков и сильфона выбирается заказчиком.
Технология такелажных работ на трубопроводах
П-образные, компенсаторы устанавливают в горизонтальном положении и лишь в исключительных случаях, при отсутствии необходимой площади, вертикально или наклонно. Вертикальное или наклонное расположение компенсаторов нежелательно, так как в нижних точках происходит скопление конденсата, для отбора которого требуется установка дренажных штуцеров. Во всех случаях элементы компенсатора должны располагаться в одной плоскости.
К установке допускаются компенсаторы, прошедшие после изготовления контрольную проверку.
Все компенсаторы перед их окончательным креплением к трубопроводу должны быть растянуты или сжаты на величину, указанную в проекте (от 50 до 100% теплового удлинения участка трубопровода). Растяжку применяют для горячих линий трубопровода, а сжатие для холодных. Операция растяжки или сжатия называется холодным натягом трубопровода и производится для того, чтобы уменьшить напряжение в металле при тепловом удлинении трубопровода.
Она может быть выполнена предварительно, до установки компенсатора на место или непосредственно на трубопроводе. Для предварительной растяжки применяют винтовое приспособление. Перед растяжкой замеряют длину компенсатора в свободном состоянии, а затем путем вращения гайки разводят его на необходимую величину.
До установки компенсатора трубопровод должен быть уложен на все опоры, а неподвижные опоры его должны быть окончательно затянуты. Компенсаторы необходимо устанавливать не менее чем на трех подвижных опорах. Предварительно растянутый компенсатор вместе с распорным приспособлением устанавливают в проектное положение, после чего его соединяют с линией трубопровода на фланцах или прихваткой сварных стыков. Окончательно сваривают стыки или затягивают фланцевые соединения после сборки и выверки всего участка трубопровода. Распорное приспособление снимают с помощью грузоподъемных средств по окончании всех работ, связанных с монтажом компенсатора.
На растяжку компенсаторов независимо от способа ее выполнения составляют акт, в котором указывают строительные длины компенсаторов до и после растяжки.
При групповом расположении П-образных компенсаторов нескольких параллельных трубопроводов (один внутри другого) их предварительно не растягивают. При установке нерастянутого компенсатора трубопровод собирают обычным способом, но в одном из стыков (сварном или фланцевом) оставляют зазор, равный величине растяжки компенсатора. Стык, у которого будет произведена растяжка компенсатора, указывают в проекте. Если указания нет, то во избежание перекоса для растяжки не следует использовать стык, непосредственно прилегающий к компенсатору. Для этой цели нужно оставлять зазор в соседнем стыке.
После установки компенсатора в проектное положение, сварки всех стыков (кроме одного) и закрепления трубопровода на всех неподвижных опорах по обе стороны компенсатора стык стягивают до требуемого зазора, а затем его сваривают. Стык на фланцевом соединении стягивают с помощью удлиненных (монтажных) болтов или шпилек, устанавливаемых во фланцах в шахматном порядке. Между монтажными болтами или шпильками оставляют отверстия для установки постоянных болтов. Диаметр и количество шпилек для холодного натяга трубопроводов указаны в проекте. После затяжки фланцевых соединений постоянными болтами удлиненные шпильки удаляют и на их место устанавливают постоянные болты или шпильки.
Установка сильфонного компенсатора
Здесь должен стоять компенсатор Ориентирами врезки компенсаторов служат места размещения опор, когда магистраль поделена на участки и положение заранее определено. Поддерживающие элементы выверяются при помощи уровня в трех осях, чтобы обеспечить правильную работу теплотрассы. Трубы на опорах должны скользить без дополнительного трения, для этого используются хомуты с фторопластовыми прокладками.
Предполагаемые точки установки:
Курс передвижения энергоносителя учитывается при монтаже компенсаторов с защитными внутренними гильзами. Направляющие элементы предупреждают сдвиг труб по касательной прямой. Учитывается диаметр Ду в миллиметрах, рабочее давление и способность уравновешивать сдвиги. Диаметр должен соответствовать аналогичному параметру теплотрассы.
Расстояние между трубами
Компенсаторы устанавливают параллельно на участках магистрали Магистраль делится на участки, если одной сильфонной конструкции недостаточно для уравновешивания сдвигов или на теплотрассе есть ответвления. Длина отрезка не должна быть больше, чем может покрыть один компенсатор. Устройство на участке выбирается в соответствии с рабочими условиями и техническими характеристиками. Описание модели компенсатора приводится в рабочей документации при устройстве системы отопления.
Обычно сильфонное устройство врезается на расстоянии двух условных диаметров от подпорной детали. Если оно ставится между опор, расстояние до поддерживающих элементов выбирается 4 Ду. Такие размеры предупреждают изгиб трубопровода и сводят его до минимума.
Если несколько контуров из полипропилена ставятся параллельно, учитывается, что диаметр компенсатора немного превышает диаметр трубы. В этом случае сильфонные конструкции размещаются в шахматном порядке, а расстояние между трубами не увеличивается и делается по нормативам технического паспорта теплотрассы.
Рекомендации к монтажу
На период транспортирования к месту монтажа сильфонных компенсаторов и в период монтажа должны быть приняты меры, исключающие повреждения компенсаторов.
Правильная эксплуатация
При подземной прокладке труб компенсаторы утепляются пенополиуретаном Компенсирующие вставки теплоизолируются пенополиуретаном, если магистраль защищена от потерь тепла. Выполняется обязательная изоляция от протечек.
Материалы для гидроизоляции:
Изоляция ставится с учетом возможного смещения кожуха при расширении или сжатии трубопровода. Теплозащита проверяется и ремонтируется время от времени вместе с изоляцией магистрали.