Компенсатор на теплотрассе для чего нужен

Для чего нужны компенсаторы тепловых сетей?

Виды компенсаторов и их предназначение

Самые распространенные виды компенсаторов: линзовые, сальниковые и сильфонные. Они просты и удобны в эксплуатации, эффективно справляются с возможными повреждениями трубопровода.

Сальниковые компенсаторы предназначены для установки в теплосетях со средой пара или воды. Они способны выдержать давление до 25 кг/см2, температуру воды до двухсот градусов и пара до трехсот градусов. Сальниковые компенсаторы могут быть одно- и двусторонними. Их конструкция состоит из корпуса и стакана. Эти изделия могут обеспечить любую компенсацию с разным осевым перемещением. Недостаток заключается в том, что нет сальниковых уплотнителей под пар и для горячей воды, в результате чего герметичность устройства снижается. Если сальниковый компенсатор установлен под землей, дополнительно требуется монтаж специальной камеры. Это усложняет эксплуатацию и увеличивает его стоимость.

Сильфонные компенсаторы отличаются своей практичностью, небольшими размерами и легкостью установки. Кроме того, они очень надежны и выполняют свои функции в самых тяжелых условиях. Сфера их применения зависит от назначения и особенностей среды, в которой предполагается их использование.

Вне зависимости от разновидности компенсатора необходимо, чтобы он был рассчитан на максимальные удлинения трубопроводов. Только в этом случае можно обеспечить стабильную работу тепловых сетей.

Источник

Компенсаторы для трубопроводов отопления и водоснабжения: их виды, назначение и установка

Компенсатор — это устройство предназначенное компенсировать температурные расширения, вибрационные воздействия, перепады давления, смещения. Позволяет избежать, стабилизировать или свести к минимуму нежеланные последствия, возникающие в результате действия этих факторов. Применяется в магистральных трубопроводах различного назначения.

Одним из способов решения этой задачи стали компенсаторы для трубопроводов отопления. Такие компенсаторы применяются не только на магистральных трубах и распределительных сетях, но и внутри домовых тепловых (и не только) разводках.

Виды компенсаторов

Конструктивно такие приспособления бывают следующих видов:

Уже было сказано, что эти устройства отличаются высокой возможностью компенсирования, и она увеличивается пропорционально увеличению объема сети.

Важно! Сальниковый вид механизмов отлично выдерживает температурный режим, но их не разрешают применять в сеть, где проходит агрессивная химическая среда. Дело в том, что их набивка плохо противостоит такому влиянию. В таких условиях рекомендуют применение сильфонных или резиновых видов.

Установка компенсирующих систем весьма желательна на трубопроводах систем отопления и разводках горячего водоснабжения внутридомовых тепловых сетей частного дома.

Установка компенсаторов обязательна независимо от материала трубопровода;

Кроме основной функции гашения вибраций успешно работает при тепловых деформациях трубопроводов для отопления, а также в случае возникновения радиальных смещений и угловых деформаций.

Источник

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 t_max = 140 °С, минимальная t_min = –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 Д_у ≤ 100 мм – 1 мм, а для Д_у ≥ 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 × Р_у.

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 4Д_у 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 = 4Д_у (максимум).
L₂ = 14Д_у (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.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник

Газовик

Ознакомление с бытовым и производственным газовым оборудованием. Системами отопления и водоснабжения

Виды и назначения компенсаторов

Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов

Газопроводы и водопроводы – это большой протяженности трубные магистрали, которые подвергаются серьезным нагрузкам как с внешней стороны, так и изнутри. Поэтому содержать их в технически исправном состоянии сложно. Для решения некоторых проблем в сеть устанавливают специальные элементы, которые называются компенсаторами

Для чего нужны компенсаторы

Необходимо понимать, что трубопроводы – это системы, по которым перемещаются теплоносители (вода и пар, а также различные газы). Поэтому на такие магистрали действуют нагрузки такие как:

Под действием нагрузок происходит то расширение труб, то их сжатие. Такие подвижки как правило приводят к деформациям, а со временем к росту перегрузок. Конечный итог – разрушение всей системы или участка.

Если эти две составляющие по амплитуде совпадут, быстро произойдет разрушение трубной конструкции, особенно в местах стыков ее элементов.

Чтобы этого избежать, в трубопровод устанавливают компенсаторы. Это своего рода эластичные конструкции (приспособления), которые гасят не только вибрацию, но и последствия расширения и сужения труб. По сути, они компенсируют нагрузки, действующие на трубопровод.

Трубы под действием изменяющихся температур и давления не только расширяются или сужаются в поперечной плоскости. Есть такое понятие, как линейное расширение материалов. Оно в конструкции трубопроводов теплосетей происходит постоянно.

Это серьезная нагрузка, выдержать которую трубы могут только с помощью компенсаторов. Если их не установить, то в первую очередь выходить из строя начнут сварные швы и места соединения участков, которые проведены муфтами.

Поэтому сегодня монтаж разных видов компенсаторов в трубопроводах – обязательная операция, которая не обсуждается. Только так можно обеспечить эффективную и долгосрочную работу трубных систем.

Чем грозит расширение труб

Список того, что может произойти с трубопроводом, если в него не установить один из видов компенсаторов:

Это делает систему недолговечной и приводит к необходимости постоянных ремонтных работ, что сказывается на себестоимости поставляемых услуг.

Виды компенсаторов

Предлагаемые производителями компенсаторы делятся на несколько видов. В основе классификации лежат разные параметры. Перед тем как делать выбор, необходимо изучить, какими параметрами будет обладать трубопровод. А точнее, из какого материала были изготовлены устанавливаемые трубы. При этом обязательно на стадии проектирования рассчитывается перегруз системы.

Сальниковые

Этот вид был создан самым первым. Хотя и сегодня такие предохранители себя оправдывают. Особенно это касается стоимости изделия. Сальниковый компенсатор отлично себя показал в работе. С его помощью можно компенсировать расширения трубопровода по всей его длине.

Сальниковый компенсатор

Но этот вид имеет и ряд недостатков:

Но у этого вида есть один большой плюс – чем длиннее трубопровод, тем эффективнее работает компенсатор. То есть надежность компенсирования зависит напрямую от длины магистрали.

Конструктивно это две обечайки, как правило изготовленные из жаропрочной стали, с разными диаметрами. При сборке одна вставляется в другую, а между ними прокладывается специальный герметизирующий материал. При линейном расширении внутренняя обечайка перемещается внутри внешней. Оба элемента прикрепляются к двум соединяющимся концам труб.

Компенсатор выдерживает давление до 2,5 МПа и температуру до +300°С.

Еще один минус – постоянно необходимо подтягивать соединительный элемент – гидробуксу. Поэтому в местах, где располагается компенсатор, сооружают колодец, в котором проводят профилактические и ремонтные работы.

Резиновые

Этот вид считается универсальным, потому что можно устанавливать на трубопроводы из стальных или полипропиленовых труб. По сути, это те же две стальные обечайки, сделанные в виде толстых фланцев. Между ними монтируется резиновая вставка. Она и выполняет функции компенсатора.

Резиновый компенсатор

У этого приспособления достаточно много значительных плюсов:

Выдерживает давление до 2,5 МПа, температуру до +200°С. Причиной появления резинового вида стала плохая работа П-образной модели, которая плохо справлялась с угловыми нагрузками.

Тканевый

Это вид считается особым, потому что разрабатывался для газопроводов. Но со временем его стали использовать и в других трубных системах:

Самый большой плюс тканевого компенсатора – способность выдерживать значительные температурные перепады. К тому же он обладает повышенной защитой от ультрафиолетовых лучей.

Сильфонный

Свое название этот вид компенсатора для трубопроводов получил за счет формы. Он представляет собой две гофры из двухслойной раздельной стали, вставленные друг в друга. При этом толщина внутренней стенки намного больше толщины наружной.

Сильфонный компенсатор

Такие конструктивные особенности дают возможность постоянно поддерживать требуемые технические и эксплуатационные характеристики прибора.

Линзовый

Этот вид компенсатора является особенным. Его устанавливают на разных участках в зависимости от материала, из которого трубопровод изготовлен.

Линзовый компенсатор

Компенсатор обладает неплохими характеристиками:

Единственный минус – работает нестабильно, особенно в условиях постоянных повышенных комплексных нагрузок.

Линзовый компенсатор собирают из стальных линз, которые формируются способом штамповки. Технология позволяет изготавливать линзы любого диаметра. После чего они просто соединяются между собой электросваркой. Обычно в конструкции присутствует от одной до четырех линз, но есть виды и с большим количеством элементов, как показано на фото ниже.

Соединение с трубопроводом проводится сваркой или фланцами. По форме сечения они могут быть круглыми или прямоугольными.

Другие виды компенсаторов

В эту категорию входят модели, устанавливаемые на поворотах теплотрассы. Здесь сложно учесть различные факторы, влияющие на трубопроводы и их соединения. Поэтому на таких участках монтируют два вида компенсаторов:

Чтобы установить второй, необходимо выполнить одно требование. В его основе лежит короб, который размещают на участке поворота магистрали. Его ширина выбирается такой, чтобы изменения формы и размеров труб не создавали препятствий для удлинения трассы.

П-образные компенсаторы также часто используются в полипропиленовых конструкциях. Их легко изготовить из тех же труб. Но есть определенные нюансы, которые касаются способа крепления участков устройства:

На фото ниже конструктивные особенности компенсатора хорошо видны.

П-образный компенсатор

Важно правильно рассчитать параметры компенсирующего устройства. Здесь учитываются соотношения длины разных участков самого компенсатора. Основные позиции:

Вид компенсатора для полипропиленового трубопровода

Это самое простое устройство, которое изготовлено из той же трубы, что и вся трубная система. Используемая форма – петля, которая обеспечивает максимальную компенсацию линейного расширения полипропиленовых труб.

Такое защитное устройство легко справляется не только с подвижками труб и изменением их размеров, но и с гидроударами, которые часто встречаются в трубных конструкциях.

Еще один вид, подходящий для полипропиленовых труб, – так называемый механизм Козлова. Его используют в системах отопления и горячего водоснабжения, где устанавливаются трубы диаметром не более 63 мм. Поэтому производители предлагают устройства, которые выдерживают температуру не более +100°С и давления 1,6 МПа.

Компенсатор Козлова

Этот компенсатор входит в категорию сильфонных моделей. Чисто конструктивно это сильфон, изготовленный из двухслойной стали толщиною 1,5 мм. Компенсатор заключен в полипропиленовую трубу, выполняющую функции кожуха. На концах установлены муфты, с помощью которых конструкция приваривается к трубопроводу.

Особенности монтажа компенсаторов

Любые монтажные операции на участках трубопроводов проводятся строго по проекту. В этом документе точно указаны места установки компенсаторов. Изменять их самовольно нельзя. Любые дополнения или отклонения от проекта приведут к непоправимым последствиям.

Соединение компенсаторов к трубопроводам осуществляется сваркой или фланцами. При использовании полипропиленовых изделий – пайкой или сваркой.

Перед тем как провести крепление, стыки между концами труб и компенсаторов выставляются по одной оси. Нельзя допустить даже самое малое смещение. Оно приведет к увеличению поперечных нагрузок именно в неправильно проведенном стыке.

Все работы проводятся в процессе монтажа трубопровода. Существуют некоторые требования:

Компенсирующие устройства ремонту не подлежат. Их можно только заменить на новые.

Компенсаторы играют важную роль в эффективной работе трубопроводов разного вида и назначения. Сегодня без них ни одна трубная магистраль, по которой движутся жидкости и газы под высоким давлением и с повышенной температурой, не эксплуатируется.

Источник