для чего компенсаторы на теплотрассе
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.
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.
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.
Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей
Сильфонные компенсаторы применяют в самых разных сферах, они установлены на промышленных объектах и трубопроводах коммунальных систем. Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей позволяют подать в наши дома горячую воду, подвести отопление. В настоящее время для подобных трубопроводов применяются как простые осевые компенсаторы (КСО, 2КСО), так и специальные сильфонные компенсирующие устройства (СКУ, 2 СКУ). Сильфонные компенсаторы пришли на смену морально устаревшим линзовым и сальниковым устройствам.
Трубопроводы тепловых сетей работают с горячим теплоносителем, они разработаны таким образом, что во время подачи горячей среды трубы нагреваются и удлиняются, а после остывают и укорачиваются. Важным звеном такого трубопровода являются компенсаторы, которые нивелируют эту деформацию, не давая системе оказывать нагрузку на другие узлы.
Осевые компенсаторы
В основном в тепловых сетях применяются самые простые осевые сильфонные компенсаторы, состоящие из сильфона и патрубков под приварку. Сильфон изготавливается из нержавейки, а патрубки из обычных сплавов. Такие устройства могут быть вмонтированы в любую теплосеть, место ее прокладки значения не имеет, достаточно соблюсти технические требования к установке изделий.
Если вам необходимо смонтировать сильфонный компенсатор в подземный канальный теплопровод, то достаточно выбрать прямой участок системы и установить его между двух, неподвижных опор. Следующий компенсатор, если необходимо, можно разместить уже за следующими опорами.
Опоры предотвращают деформации других видов и помогают компенсатору работать правильно и системно. Обычно, при проектировании тепловой сети, уже закладываются специальные места для опор, компенсаторов и прочей трубопроводной арматуры. Все что нужно сделать, правильно установить изделие на трубопровод. Нарушения во время монтажа и эксплуатации изделия, могут привести к его быстрому выходу из строя.
Выход из строя сильфонного компенсатора раньше окончания его срока эксплуатации, достаточно редкое явление, обычно ставшее следствием нарушений норм и правил работы с ним.
Как видите, факторов риска очень много, поэтому любые действия с сильфонными компенсаторами для тепловых сетей, да и другими изделиями трубопроводной арматуры, нужно согласовывать с техническими службами.
Компенсирующие устройства
В настоящее время все большую популярность набирают сильфонные компенсационные устройства с теплоизоляцией (минеральной ППМ, пенополиуретановой ППУ), скрывающиеся за аббревиатурой СКУ. Эти компенсаторы не так требовательные к опорам трубопровода, поскольку в их конструкцию уже предусмотрена защита сильфонов от ненужных деформаций, они просты и удобны в монтаже и эксплуатации.
Современная конструкция позволяет использовать компенсаторы СКУ.ППУ, СКУ.ППМ на тепловых сетях и трубопроводах. При этом они становятся частью всей трубопроводной системы, выполняя свою работу и не давая теплоносителю потерять энергию и тепло.
Другие компенсаторы
Одной из разновидностей сильфонных компенсаторов, которые применяются на теплотрассах, являются стартовые устройства, которые используются при запуске трубопроводной системы. Стартовый компенсатор позволяет тепловой сети выйти на нормальный режим работы. Во время подачи теплоносителя в систему, трубы начинают удлиняться, а компенсатор при этом сужается. Он срабатывает всего один раз, после чего его заваривают и он становится обычным участком трубы.
Кроме стартовых, на определенных участках трубопровода могут применяться и другие виды сильфонных компенсаторов. Например, на изогнутых трубах ставят поворотные или угловые компенсаторы, на длинных участках прямого трубопровода монтируют сдвиговые компенсаторы.
Более подробную информацию о работе сильфонных компенсаторов на трубопроводах тепловых сетей, можно узнать у непосредственных производителей трубопроводной арматуры во время заказа соответствующей продукции.
Как и для чего работают компенсаторы
Как и для чего работают компенсаторы
Трубопроводы подвержены таким изменениям, как расширение или удлинение в размере. Всем известно, что происходит это в связи с резкими перепадами температуры теплоносителя или окружающей атмосферы. А если вспомнить, что трубы имеют довольно большую протяженность, то выходит, что такие деформации могут достигать гигантских размеров.
Чтобы защитить трубопровод от подобных происшествий, проектировщики конструируют систему так, что трубы имеют возможность спокойно менять свои размеры при резких охлаждениях или перегревах. Причем без всякого напряжения для материала или соединений в трубопроводе. Такая способность труб, как приспосабливание к температурным перепадам в допустимых пределах для материала, называется компенсацией тепловых удлинений. Самокомпенсацией называют способность компенсации с помощью гибких конструкций части линий и эластичных свойств металла. Эта способность реализуется за счет поворотов и изгибов в общей системе трубопровода. Но бывает, что способность самокомпенсации невозможно применить или ее становится недостаточно. Тогда на помощь приходят компенсаторы.
Компенсаторами называют специальные устройства, имеющие хорошую эластичность и гибкость в пределах своих упругих деформаций, которые применяются в различных системах трубопровода. Основной задачей компенсаторов является обеспечение герметичного соединения движущихся деталей трубопровода тепловых сетей, устройств, механизмов и электрических станций.
Компенсаторы различают, исходя из их конструкций и принципа работы. П-образные или трубные, линзовые, сальниковые и сильфонные – вот четыре основных вида компенсаторов.
Трубные компенсаторы
Данный вид компенсаторов – самый простой вид использования свойств самокомпенсации. П-образные компенсаторы используются при большом диапазоне температур и давлений. Они производятся целиком изогнутыми из одной трубы. Или же с помощью сварки с использованием сварных, крутоизогнутых или гнутых отводов. Существуют трубные компенсаторы с присоединительными концами на фланцах. Они производятся для трубопроводов, которым необходима разборка для очищения. У данного вида компенсаторов есть несколько минусов. Основными из них являются довольно большой расход труб, крупные размеры. И, последнее, для них обязательно нужны опорные конструкции. Для трубопроводов больших диаметров использование п-образных компенсаторов очень нерационально, так как строительство резко подорожает и увеличится расход труб.
Линзовые компенсаторы
Линза – это элемент сварной конструкции, состоящий из двух металлических, точнее стальных, тонкостенных полу линз. Исходя из этого, ясно, что такая конструкция легко сжимается. Линзовые компенсаторы – это ряд из последовательно включенных в трубопровод линз. Каждая такая линза имеет сравнительно небольшие компенсирующие свойства. И именно, исходя из требуемой компенсирующей способности, выбирается количество линз компенсатора. Внутри компенсатора встроены стаканы для ослабления сопротивления движению теплоносителя. А для выпуска конденсата в нижние части каждой линзы ввариваются дренажные штуцера.
Сальниковые компенсаторы
Сальниковые компенсаторы – это два вставленных друг в друга патрубка. Для герметизации пространства между патрубками применяется сальниковое уплотнение с грундбуксой. Данный вид компенсаторов обладает хорошим компенсирующим свойством и довольно небольшими размерами. Но их очень редко используют в технологических трубопроводах, из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений. Также их совершенно не рекомендуется применять для трубопроводов токсичных, горючих и сжиженных газов. Сальниковые компенсаторы имеют ряд значительных недостатков. Таких, как: они требуют постоянный уход в процессе работы, сальниковое уплотнение очень быстро изнашивается, то есть нарушается герметизация.
Сильфонные компенсаторы
Компенсаторы данного вида имеют небольшие размеры. Их можно применять на любом участке трубопровода и при любом варианте его прокладки. Сильфонные компенсаторы не нуждаются в особом уходе и создании специальных камер. Срок эксплуатации таких компенсаторов равен сроку эксплуатации труб. Сильфонные компенсаторы отлично защищают трубы от динамических и статических нагрузок, которые могут возникнуть из-за гидроудара, вибрации или деформации. При производстве сильфонных компенсаторов применяют только высококачественные, нержавеющие стали. Поэтому они легко работаю в самых различных условиях, даже очень жестких (например, при температуре рабочей среды от 0 до 1000 градусов Цельсия и давлении от вакуума до 100атм). Конечно, исходя из внешних условий и конструкции компенсатора.
Сильфонные компенсаторы встречаются следующих видов:
1. Угловые или ангулярные
2. Стартовые
3. Латеральные или сдвиговые
4. Разгруженные
5. Аксильные или осевые
Подробнее о компенсаторах
Угловые компенсаторы работают в основном при угловом смещении осей патрубков в той же плоскости, но с изгибом по дуге оси сильфона.
При стартовом разогреве трубопровода используются стартовые компенсаторы.
Если оси патрубков параллельны и смещение происходит в различных плоскостях, помогают сдвиговые компенсаторы.
Для компенсации температурной деформации труб с изгибом 90 градусов применяются разгруженные компенсаторы.
Осевые компенсаторы применяются для компенсации линейной деформации при перепадах температуры из-за растяжения или сжатия сильфона по направлению оси. Его конструкция может содержать внутренний направляющий экран, внешний защищающий кожух, разнообразные типы соединительной арматуры, приспособления для предварительного натяжения или ограничители осевого хода.
Металлический компенсатор под приварку 2834:
1. 1.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
2. 2.Вибрация редуцирована.
3. 3.Макс. рабочее давление 16 бар
4. 4.Макс. рабочая температура 300° С.
5. 5.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.
Фланцевый металлический компенсатор 2835:
1.Фланцевое соединение согласно нормам DIN PN 16.
2.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
3.Фланцы-гальванизированая углеродистая сталь.
4. Вибрация редуцирована.
5. Регуляторы.
6.Макс.рабочее давление 16 бар
7.Макс.рабочая температура 300° С
8.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.
Рассмотрим более детальное устройство компенсатора на примере 2834:
1 Соединительный патрубок
2 Гофрированная мембрана (сильфон)
3 Внутренний рукав
Существует еще такой тип компенсаторов, как вибровставки или резиновые компенсаторы. Вибровставки – это эластичные соединители, которые производятся из синтетических или натуральных эластомеров. Применяются для температурных деформаций, перемещений труб, для уменьшения шумов и вибраций, которые возникают при работе трубопровода ил других механизмов, а также при несоосности участков трубопровода. По конструкции это каркас плюс внешний и внутренний слои.
Внутренний слой – это трубка без швов, которая попадает на бортики компенсатора и соприкасается со средой. Вообще, он защищает каркас от нежелательного действия теплоносителя. Внешний слой защищает каркас от внешней среды. Нейлоновым кордом называют эластичную поддерживающую деталь, которая состоит из нескольких слоев синтетической ткани.
Примером могут служить модели 2830 и 2831:
Фланцевый антивибрационный компенсатор 2831:
Рассмотрим устройство на примере 2830:
1 Корпус
2 Зажим
3 Соединение (Гайка)
4 Резьбовой патрубок
Рассмотрим варианты поведения компенсатора на примере диаграмм смещений
Из всего выше сказанного ясно, что компенсаторы дают возможность значительно снизить траты на создание качественного и сбалансированного трубопровода. Плюс позволяют обойтись без постоянного обслуживания, а значит и дальнейших расходов.