через какое расстояние ставятся компенсаторы на тепловых сетях
П-образный компенсатор
Здравствуйте! При нагревании трубопроводы системы теплоснабжения имеют свойство удлиняться. И то, насколько они увеличатся по длине, будет зависеть от их начальных габаритов, от материала, из которого они изготовлены, и температуры вещества, транспортируемого по трубопроводу. В потенциале изменение линейных размеров трубопроводов может привести к разрушению резьбовых, фланцевых, сварных соединений, повреждению иных элементов. Разумеется, при конструировании трубопроводов учитывается то, что они удлиняются при нагревании и укорачиваются при наступлении низких температур.
Самокомпенсация теплотрасс и дополнительные компенсирующие элементы
Существует в сфере теплоснабжения такое явление, как самокомпенсация. Под этим понимается способность трубопровода самостоятельно, без помощи специальных устройств и приспособлений, компенсировать те изменения размеров, которые происходят в результате теплового воздействия, за счёт упругости металла и геометрической формы. Самокомпенсация возможна только при наличии в трубопроводной системе изгибов либо поворотов. Но не всегда при проектировании и монтаже имеется возможность для создания большого количества таких «естественных» компенсаторных механизмов. В таких случаях актуально подумать над созданием и установкой дополнительных компенсаторов. Они бывают следующих типов:
Способы изготовления П-образных компенсаторов
В данной статье мы подробно поговорим о П-образных компенсаторах, которые на сегодняшний день являются самыми распространёнными. Данные изделия, покрытые полиэтиленовыми оболочками, можно применять на технологических трубопроводах всех типов. По сути, они являются одним из методов самокомпенсации — на коротком отрезке создаётся несколько изгибов в виде буквы «П», а затем трубопровод продолжает идти по прямой. Такие П-образные конструкции делаются из цельных изогнутых труб, из отрезков труб или отводов, которые сваривают между собой. То есть изготавливают их из того же самого материала, из той же марки стали, что и трубы.
Экономичней всего гнуть компенсаторы из одной цельной трубы. Но если общая длина изделия составляет более 9 метров, то их следует изготовлять из двух, трёх или семи частей.
• В случае, если компенсатор нужно изготовить из двух составных частей, то шов располагается на так называемом вылете.
• Трёхчастная конструкция предполагает, что гнутую «спинку» изделия будут создавать из цельного куска трубы, а потом к ней приварят два прямых отвода.
• Когда частей предполагается семь, то четыре из них должны быть коленцами, а остальные три — патрубками.
Важно помнить и то, что радиус сгиба отводов при заготовке компенсаторов из прямых частей должен быть равен четырём наружным диаметрам трубы. Это можно выразить следующей несложной формулой: R=4D.
Из скольких бы частей не изготавливался описываемый компенсатор, сварной шов всегда желательно располагать на прямом участке отвода, который будет равен диаметру трубы (но не менее 10 сантиметров). Впрочем, бывают ещё и крутозагнутые отводы, где прямые элементы отсутствуют вовсе — в таком случае можно отойти от вышеуказанного правила.
Достоинства и недостатки рассматриваемых изделий
Компенсаторы данного типа специалисты рекомендуют применять для трубопроводов небольшого диаметра — до 600 миллиметров. Участки в виде больших букв «П» на данных трубопроводах при возникновении каких-либо колебаний эффективно гасят их за счёт изменения своего положения по продольной оси. Это как бы не позволяет колебаниям «продвигаться» по теплотрассе дальше. В трубопроводах, требующих разбора для того, чтобы произвести очистку, П-образные компенсаторы дополнительно снабжают присоединительными деталями на фланцах.
П-образные изделия хороши тем, что они не нуждаются в контроле в период эксплуатации. Это их отличает от изделий сальникового типа, для обслуживания которых нужны специальные камеры ответвлений. Однако для обустройства П-образных компенсаторов требуется некоторое пространство, а в плотно застроенном городе оно находится не всегда.
У рассматриваемых компенсаторов, разумеется, есть не только достоинства, но и недостатки. Самый очевидный из них такой – для изготовления компенсаторов дополнительно расходуются трубы, а они стоят денег. Кроме того, установка данных компенсаторов ведёт к тому, что увеличивается общее сопротивление движению жидкости-теплоносителя. Плюс ко всему такие компенсаторы отличают значительные размеры, и потребность в специальных опорах.
Расчёты для П-образных компенсаторов
В России по-прежнему не стандартизированы параметры для П-образных компенсаторов. Их производят в соответствии с нуждами проекта и по тем данным, которые в этом проекте прописываются (тип, размеры, диаметр, материал и т. д.). Но всё-таки определять габариты П-образного компенсатора наобум, конечно, не следует. Специальные расчёты помогут узнать те габариты компенсатора, которые окажутся достаточными для компенсации деформаций теплотрассы из-за температурных перепадов.
При подобных расчётах, как правило, принимаются следующие условия:
• трубопровод изготовлен из стальных труб;
• по нему течёт вода либо пар;
• давление внутри трубопровода не превышает 16 бар;
• температура рабочей среды не более 2000 градусов по Цельсию
• компенсаторы симметричны, длина одного плеча строго равна длине второго плеча;
• трубопровод находится в горизонтальном положении;
• на трубопровод не действует давление ветра и прочие нагрузки.
Как мы видим, здесь берутся идеальные условия, что, разумеется, делает конечные цифры весьма условными и приблизительными. Но такие расчёт всё равно позволяют снизить риск повреждений трубопровода при эксплуатации.
И ещё одно важное дополнение. При расчётах изменения трубопровода под воздействием тепла за основу берётся наибольшая температура перемещаемой воды или пара, а температура окружающей среды, наоборот, выставляется минимальная.
Сборка компенсаторов
Собирать компенсаторы необходимо на стенде или на абсолютно ровной твёрдой площадке, на которой удобно будет производить сварочные работы и подгонку. Начиная работы, нужно точно нанести ось будущего П- участка и установить контрольные маячки для элементов компенсатора.
После изготовления компенсаторов нужно также проверить их размеры — отклонение от намеченных линий должно не превышать четырёх миллиметров.
Монтаж П-образных компенсаторов
Место для П-образных компенсаторов обычно выбирается с правой стороны теплопровода (если смотреть от источника тепла к конечному пункту). Если же справа нет необходимого пространства, то возможно (но лишь в качестве исключения) устроить вылет для компенсатора слева, не меняя в целом расчётные габариты. При таком решении с внешней стороны будет находиться обратный трубопровод, и размеры его окажутся чуть больше тех, что требовались согласно предварительным вычислениям.
Пуск теплоносителя всегда создаёт в трубах из металлов значительное напряжение. Чтобы справиться с ним, П-образный компенсатор в процессе монтажа следует растянуть по максимуму – это увеличит его эффективность. Растяжку делают после установки и фиксации опор с обеих сторон от компенсатора. Трубопровод при растяжке в зонах его приваривания к опорам должен оставаться строго неподвижным. П-образные компенсаторы сегодня растягивают при помощи талей, домкратов и прочих подобных приспособлений. Величину предварительной растяжки компенсирующего элемента (или величину его сжатия) следует обязательно указать в паспорте на теплотрассу и проектных документах.
Если планируется расположение П-образных элементов группами на нескольких трубопроводах, идущих параллельно, то растяжку заменяют такой процедурой, как натяжка труб в «холодном» состоянии. Подобный вариант предполагает и особый порядок проведения монтажных процедур. В данном случае компенсатор прежде всего следует установить на опоры и сварить стыки.
Но при этом в одном из стыков должен остаться зазор, который будет соответствовать заданной растяжке П-компенсатора. Для того, чтобы избежать снижения компенсационной способности изделия и предотвратить перекосы, для натяжения следует воспользоваться стыком, который будет находиться от оси симметрии компенсатора на расстоянии от 20 до 40 трубных диаметров.
Установка опор
Особо стоит сказать об установке опор для П-компенсаторов. Их необходимо смонтировать так, чтобы трубопровод перемещался лишь вдоль продольной оси и никак иначе. В таком случае компенсатор примет на себя все возникающие продольные колебания.
Сегодня для одного П-компенсатора необходимо устанавливать не менее трёх качественных опор. Две из них следует располагать под теми участками компенсатора, которые состыкуются с основным трубопроводом (то есть под двумя вертикальными палочками буквы «П»). Допустимо также монтировать опоры на самом трубопроводе поблизости от компенсатора. Причём между краем опоры и сварным стыком должно быть хотя бы на полметра. Ещё одна опора создаётся под спинкой компенсатора (горизонтальной палочкой в букве «П»), как правило, на особой подвеске.
Если теплотрасса имеет уклон, то боковые части П-образных элементов должны располагаться строго по уровню (то бишь уклон должен соблюдаться). В большинстве случаев компенсаторы в виде буквы «П» устанавливаются горизонтально. Если же компенсатор устанавливается в вертикальном положении внизу обязательно должна быть организована соответствующая дренажная система.
• технические параметры компенсатора, предприятие-изготовитель и год производства;
• расстояние меж опорами, производимая компенсация и величина растяжения;
• температура окружающей атмосферы в период, когда проводились работы, и дата установки.
Что касается, например, компенсирующей способности П-образного изделия, то она имеет чёткую зависимость от ширины, от радиуса изгибов и вылета.
Правила по монтажу компенсаторов
Правила по монтажу и установке компенсаторов.
1. Сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы следует монтировать в собранном виде.
2. Осевые сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы следует устанавливать соосно с трубопроводами.
Допускаемые отклонения от проектного положения присоединительных патрубков компенсаторов при их установке и сварке должны быть не более указанных в технических условиях на изготовление и поставку компенсаторов.
3. При установке линзовых, волнистых и сальниковых компенсаторов, а также арматуры направление стрелки на их корпусе должно совпадать с направлением движения вещества в трубопроводе.
4. При монтаже сильфонных и линзовых компенсаторов следует исключить скручивающие нагрузки относительно продольной оси и провисание под действием собственной массы и массы примыкающих трубопроводов, а также обеспечить защиту гибкого элемента от механических повреждений и попадания искр при сварке.
5. Монтажная длина сильфонных, линзовых и сальниковых компенсаторов должна быть принята по рабочим чертежам с учетом поправки на температуру наружного воздуха при монтаже.
6. Для компенсации температурных деформаций трубопроводов при монтаже П-образные, сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы должны устанавливаться с растяжением (сжатием) на указанную в проекте величину. Если температура воздуха в момент монтажа отличается от принятой в проекте, то величину растяжения (сжатия) компенсатора следует увеличить (если в проекте указано растяжение) или уменьшить (если указано сжатие) на значение (мм):
7. При монтаже сальниковых компенсаторов должны быть обеспечены свободное перемещение подвижных частей и сохранность набивки.
8. Монтаж односекционных осевых сильфонных, линзовых, сальниковых и П-образных компенсаторов с приспособлениями для растяжения производят в такой последовательности (черт.1,а):
Растяжение компенсаторов до монтажной длины следует производить с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсатора или натяжными монтажными устройствами.
Черт.1. Последовательность операций (1-5) при монтаже компенсаторов:
а) компенсатор одной стороной присоединяется сваркой или на фланце к трубопроводу;
б) участок трубопровода с присоединенным компенсатором устанавливается в направляющих и скользящих опорах и закрепляется в неподвижной опоре.
В зависимости от условий монтажа (например, для П-образных компенсаторов) могут производиться сначала установка трубопровода в направляющих и скользящих опорах и закрепление его в неподвижной опоре, а затем присоединение к этому участку компенсатора;
в) с помощью распорных приспособлений компенсатор подвергается растяжению на проектную величину. Допускается производить предварительную растяжку компенсатора до его присоединения к трубопроводу;
г) участок трубопровода с другой стороны, свободно лежащий в направляющих и скользящих опорах, подтягивается к свободному стыку компенсатора и присоединяется к нему сваркой или на фланце;
д) присоединяемый участок трубопровода закрепляется в другой неподвижной опоре;
е) с компенсатора снимается устройство для предварительной растяжки.
11. Монтаж осевых сильфонных компенсаторов без приспособления для растяжения производят в такой последовательности (см. черт.15,б):
а) участок трубопровода с одной стороны от компенсатора устанавливается в направляющих и скользящих опорах и закрепляется в неподвижной опоре;
б) участок трубопровода с другой стороны от компенсатора устанавливается так, чтобы расстояние между торцами участков трубопровода равнялось монтажной длине компенсатора, и закрепляется в другой неподвижной опоре. Монтажная длина компенсатора должна быть равна его строительной длине (компенсатор разгружен) плюс предварительное натяжение (сжатие)
в) компенсатор присоединяется к одному из участков трубопровода;
г) с помощью монтажных приспособлений компенсатор подвергается растяжке и присоединяется к другому участку трубопровода;
д) монтажные приспособления снимаются.
12. При групповом расположении П-образных компенсаторов (см. черт.15,в) параллельно прокладываемых трубопроводов растяжку компенсаторов следует производить натяжением трубопровода в холодном состоянии. В этом случае растяжку П-образного компенсатора следует выполнять после окончания монтажа трубопровода, контроля качества сварных стыков (кроме замыкающего, используемого для натяжения) и закрепления трубопровода в неподвижных опорах.
а) участки трубопровода и П-образный компенсатор устанавливают на опоры. В зазор, оставленный для натяжения стыка, вставляется деревянная проставка шириной, равной величине растяжения;
б) компенсатор с помощью сварки обеими сторонами присоединяется к соответствующим участкам трубопровода;
в) участок трубопровода закрепляется в неподвижных опорах;
г) проставка удаляется, осуществляется предварительное натяжение компенсатора, стык соединяется сваркой;
д) монтажные приспособления удаляются.
Компенсация температурных расширений
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 | ||||||||||||||||||||||||||||
|
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 | |||||
Поделиться статьей в социальных сетях:
|
