Сильфонные компенсирующие устройства нивелируют напряжения, возникающие в трубопроводе при смене температуры транспортируемой среды. Они используются на теплотрассах промышленного и общего назначения.
Фиксация сильфонных компенсаторов для тепловых сетей осуществляется между неподвижными опорами. Устройства крепятся посредством сварки. При проведении монтажных работ учитывается соосность трубопровода. Наличие отклонений - повод для проведения дополнительных мероприятий.
При прокладке тепловых сетей используются следующие компенсаторы:
Компенсаторы в ППУ изоляции
Компенсаторы СКУ.ППУ и СКУ.ППМ имеют дополнительную теплоизоляцию. В первом случае используется пенополиуретан, во втором - пенополиминеральный состав. Изделия устойчивы к перепадам температур, просты в монтаже. Зазоры, образующиеся при установке компенсаторов, изолируются посредством защитной скорлупы.
Компенсационные устройства СКУ.М и ОПКР не имеют собственной теплоизоляции. Для снижения тепловых потерь допускается использование минеральной ваты, пенобетона, ППУ скорлупы.
Купить компенсаторы для тепловых систем
Приобрести качественные сетей поможет компания «КОМПЕНС». Мы предлагаем продукцию собственного производства . Изделия отличаются длительным сроком службы и простотой обслуживания. В наличии решения для теплотрасс диаметром 57…1420 мм. Компенсаторы изготавливаются из отечественной стали. Каждое изделие проверяется сотрудниками ОТК.
Сотрудничество с компанией «КОМПЕНС» - это:
- Возможность купить качественные изделия . При производстве продукции используется высокоточное оборудование. Изделия соответствуют действующим отраслевым стандартам. На все компенсаторы распространяется гарантия.
- Отсутствие наценок и переплат . Товары реализуются напрямую с завода . Компания «КОМПЕНС» не сотрудничает с посредническими организациями. Вы получаете изделия по ценам производителя.
- Качественное обслуживание . Менеджеры «КОМПЕНС» - опытные специалисты. Они порекомендуют сильфонные компенсаторы для тепловых сетей, отвечающие требованиям покупателя. Клиенты «КОМПЕНС» получают консультации по любым интересующим вопросам.
- Своевременная доставка . Продукция отправляется со склада компании. Заказчик получает компенсаторы строго в обозначенный срок.
Подробную информацию о реализуемых товарах содержит сайт «КОМПЕНС». В нем представлены характеристики сильфонных компенсаторов, обозначены особенности их эксплуатации и монтажа.
Компания «КОМПЕНС» сотрудничает с коммерческими и государственными организациями. Принимаются заявки от подрядчиков, обслуживающих компаний, перерабатывающих и добывающих предприятий. При покупке крупной партии продукции предоставляется скидка.
Для оформления заявки свяжитесь с менеджерами «КОМПЕНС», либо воспользуйтесь функционалом нашего интернет-магазина.
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
Для компенсации деформаций трубопроводов коммунальных и промышленных тепловых сетей, для уменьшения потерь температуры теплоносителя и его энергии при транспортировке, для продления срока службы системы используются сильфонные компенсаторы. Их применение обусловлено целым рядом положительных факторов, среди которых:
- Максимально простая и понятная конструкция.
- Возможность работы с различным давлением.
- Широкий диапазон рабочей температуры, которое выдерживает устройство, причем как внутри системы, так и снаружи.
- Применение компенсаторов сильфонного типа позволяет добиться отличной герметичности.
- Компенсатор кроме теплового расширения борется с несоосностью трубопровода и возникающей вибрацией.
- Сильфонные компенсаторы, в отличие от своих сальниковых и линзовых предшественников, имеют скромные габаритные размеры.
- В большинстве случаев на тепловых сетях используются компенсаторы с патрубковым соединением, очень простым.
- Срок работы устройство составляет пару десятков лет (большой запас хода сильфона), при этом обслуживание компенсатору не нужно, это очень надежные устройства.
- Стоимость сильфонных компенсаторов доступная, при этом рынок наполнен качественными отечественными и импортными вариантами.
В основном в тепловых сетях применяются самые простые , 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 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.
Некоторые примеры таких ошибок:
- Неправильное хранение сильфонных компенсаторов приводит к порче внешнего вида и утрате важных технических свойств.
- Неправильный монтаж компенсатора приводит к его поломке непосредственно в процессе установке или при первой же подаче носителя в сеть.
- Неправильное расположение или отсутствие опор ведет к такой же ситуации. Про разрушение камер и опор от нагрузок, мы даже не упоминаем.
- Неправильно выбранные материалы, в процессе изготовления изделия, ведут к коррозии самого сильфона в грунтовых водах, в которых находится тепловая сеть.
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.
11.07.2007
Показана возможность снижения потерь тепловой энергии и затрат при строительстве и эксплуатации тепловых сетей за счет применения осевых сильфонных компенсаторов для компенсации температурных деформаций теплопроводов.
Введение
Для компенсации температурных деформаций трубопроводов в тепловых сетях г. Санкт-Петербурга до начала 1980-х гг. применялись сальниковые, П-, S- и Г-образные компенсаторы, а во многих регионах России они применяются до сих пор. Каждому из этих компенсаторов свойственны отдельные серьезные недостатки.
Наиболее сложными в эксплуатации и монтаже являются сальниковые компенсаторы. Они требуют постоянного обслуживания, связанного с периодической подтяжкой уплотнения и заменой уплотнительного материала. При подземной прокладке теплопроводов установка сальниковых компенсаторов требует строительства дорогостоящих камер.
Длительная практика эксплуатации сальниковых компенсаторов показала, что даже при наличии регулярного их обслуживания имеют место протечки теплоносителя. При большой протяженности тепловых сетей суммарная величина затрат на пополнение и нагрев теплоносителя может достигать достаточно больших значений.
Для П-образных компенсаторов характерны большие габариты, увеличение зон отчуждения дорогостоящей городской земли, необходимость строительства дополнительных направляющих опор, а при подземной прокладке – специальных камер (что довольно затруднительно в городских условиях). Да и стоимость П-образных компенсаторов, особенно больших диаметров, достаточно высока.
В целях повышения надежности теплоснабжения, снижения капитальных вложений, потерь, связанных с утечками, и эксплуатационных расходов в начале 1980-х гг. специалисты ведущих Ленинградских проектных институтов рассмотрели возможность применения сильфонных компенсаторов (СК) в тепловых сетях вместо П-образных и сальниковых компенсаторов и с 1981 г. в ГУП «ТЭК СПб» при проведении капитального ремонта и строительства тепловых сетей началась установка осевых СК.
Типы сильфонных компенсаторов, конструкция и особенности их эксплуатации
Осевые сильфонные компенсаторы. Компенсаторы типа ОПКР (рис. 1а) разработаны для замены сальниковых компенсаторов и предназначены, как и компенсаторы типа КСО (рис. 1б), для наземной и канальной прокладок теплопроводов с тепловой изоляцией из минеральной ваты.
При подземной прокладке теплопроводов в каналах, туннелях, камерах, а также при надземной прокладке и в помещениях, СК могут устанавливаться на прямолинейных участках теплопровода в любом месте между двумя неподвижными опорами (концевыми или промежуточными), при этом не должно быть препятствий для возможных перемещений кожуха вместе с частью теплопровода. Между двумя неподвижными опорами допускается размещать только один СК.
При монтаже и эксплуатации осевых СК не допускается нагружать их поперечными усилиями, изгибающим и крутящим моментами, а также весом присоединяемых участков труб и фасонных изделий. С этой целью при монтаже осевых СК обязательна установка направляющих опор. Первая пара направляющих опор должна устанавливаться с двух сторон от СК на расстоянии 2-4 Ду. Вторая пара ставится с каждой стороны от СК на расстоянии 14-16 Ду. Примеры установки осевых СК показаны на рис. 2.
Число и необходимость последующих направляющих опор определяется при проектировании по результатам расчета теплопровода на устойчивость.
Некоторые предприятия для увеличения компенсирующей способности компенсаторов применяют спаренные осевые сильфонные компенсаторы, тем самым, нарушая вышеизложенные требования. Это может привести к потере устойчивости компенсаторов (рис. 3).
При размещении СК у неподвижной опоры расстояние до нее должно быть в пределах 24 Ду. В этом случае направляющие опоры устанавливаются только с одной стороны. С другой стороны их функцию выполняет неподвижная опора.
В случае размещения СК в камерах функции направляющих опор могут выполнять стенки камер со специальной конструкцией обвязки входного и выходного проемов камеры.
Направляющие опоры следует применять, как правило, охватывающего типа (хомутовые, трубообразные, рамочные), принудительно ограничивающие возможность поперечного или углового сдвига и не препятствующие осевому перемещению.
Начиная с 1981 г. в тепловых сетях, находящихся на балансе ГУП «ТЭК СПб», было установлено более 14 тыс. СК. Анализ состояния трубопроводов и элементов конструкций тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб», выполненный в 1998 г., подтвердил, что общее количество поврежденных СК за период внедрения составило 92 шт.
Основными причинами повреждений СК были:
- нарушение требований к монтажу осевых СК во время их монтажа;
- нарушение соосности трубопроводов во время монтажа, а также из-за просадки направляющих опор в процессе эксплуатации;
- разрушение неподвижных опор из-за неправильного расчета нагрузок на них;
- наружная коррозия сильфонов осевых компенсаторов из-за сверхдопустимого содержания хлоридов в грунтовых водах (рис. 4).
Дальнейший анализ условий монтажа и применения СК показал, что эксплуатация трубопроводов и других элементов тепловой сети в г. Санкт-Петербурге и его пригородах происходит при воздействии следующих факторов:
- высокий уровень грунтовых вод и частые подъемы воды при наводнениях приводят к периодическому их затоплению;
- большая часть трубопроводов и других элементов тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб» находится в зонах с повышенной коррозионной активностью грунта (насыпные и торфяные почвы, повышенная концентрация хлоридов, блуждающие токи, высокий уровень и электропроводность грунтовых вод);
- посыпание проезжей части дорог солью и увеличение концентрации хлоридов в грунте приводит к снижению коррозионной стойкости металла (аустенитной нержавеющей стали) наружного слоя компенсаторов (75% теплотрасс расположены около проезжей части дорог). Как известно, скорость коррозии аустенитной стали резко увеличивается в среде, содержащей хлор;
- длительное хранение компенсаторов под открытым небом без антикоррозийной защитной смазки, нарушения инструкции по их транспортировке без защитных кожухов приводят к ударам, появлению царапин, вмятин и т.д.;
- нарушение технологии строительно-монтажных работ приводит к проникновению влаги под изоляцию или нарушению соосности, что сокращает срок работы компенсатора.
Еще в 1983 г. Технический совет Главног о топливно-энергетического управления Ленинграда потребовал от проектных, конструкторских организаций и заводов-изготовителей:
- решить проблему влияния хлоридов на долговечность металла сильфонов;
- доработать конструкцию компенсационного устройства таким образом, чтобы обеспечить перемещение компенсатора в защитном кожухе только в продольном направлении. Это обеспечит повышение надежности конструкции независимо от качества установки подвижных и неподвижных опор;
- доработать конструкцию защитного кожуха для обеспечения 100% герметизации сильфона от проникновения грунтовых вод;
- предусмотреть нанесение антикоррозийного покрытия на наружную поверхность сильфонов СК, применяемых в тепловых сетях;
- для увеличения сроков службы СК необходимо ужесточить требования к хранению, транспортировке и монтажу с целью недопущения их повреждений и коррозии при их хранении.
Сильфонные компенсационные устройства (СКУ). Во избежание разрушения осевых СК изза несоосности трубопроводов, возникающей из-за просадки грунта, в гг. Санкт-Петербурге, Москве и в других регионах России стали применять СКУ различных конструкций. СКУ должны были конструктивно защищать сильфон от поперечных усилий, изгибающих и крутящих моментов, а также от попадания грунтовых вод на сильфон и грунта между гофрами.
Учитывая недостатки, выявленные при эксплуатации осевых СК, а также недостатки конструкций разработанных компенсационных устройств рядом российских производителей, ОАО «НПП «Компенсатор» в 1998 г. начало выпуск принципиально новой конструкции СКУ (рис. 5) для теплопроводов с теплоизоляцией из минеральной ваты, в пенополиуретановой (ППУ) или в армопенобетонной (АПБ) изоляции.
В отличие от СКУ, изготавливаемых другими предприятиями-производителями, этой конструкцией предусмотрены:
- направляющие опоры цилиндрической формы, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически перемещаются вместе с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха. Это придает конструкции достаточную жесткость и обеспечивает соосность сильфонов и их защиту от поперечных усилий и изгибающих моментов, возникающих при возможных прогибах теплопровода из-за просадки грунта или направляющих опор;
- ограничители хода сильфона, которые также защищают сильфон от крутящих моментов;
- толстостенный кожух, изготавливаемый из труб, применяемых для теплопроводов, который задает направление перемещения цилиндрических направляющих опор СКУ, и, в то же время, обеспечивает защиту сильфона от нагрузок, возникающих под действием давления грунта и автотранспорта при бесканальной прокладке теплопровода.
При использовании СКУ данной конструкции устанавливать направляющие опоры на расстоянии 2-4 Ду от СКУ нет необходимости. При бесканальной прокладке также гарантируется защита сильфона от поперечных усилий и изгибающих моментов, которые могут возникнуть из-за просадки грунта. Так, на СКУ Ду 1000, установленных на Нирюнгринской ГРЭС, несоосность составила 17 мм, но СКУ осталось работоспособным.
Стартовые сильфонные компенсаторы для трубопроводов в ППУ-изоляции. В Западной Европе и в некоторых регионах России для компенсации температурных деформаций теплопроводов при бесканальной прокладке не применяют осевые СК. В этих случаях используется способ частичной разгрузки температурных деформаций теплопровода за счет предварительного нагрева теплопровода во время его монтажа до температуры, равной 50% от максимальной.
Суть этого способа заключается в следующем. Между двумя неподвижными опорами теплопровода необходимо установить стартовый СК (или, так называемый, Е-компенсатор), после чего теплопровод заполняется теплоносителем и нагревается до температуры, равной 50% от максимальной рабочей. При этом стартовый компенсатор (рис. 6) должен сжаться на полную величину рабочего хода. После выдержки при указанной температуре (как правило, в течение суток) кожухи стартового компенсатора завариваются между собой. И так на всем теплопроводе между каждой парой неподвижных опор. При этом сильфон стартового компенсатора исключается из дальнейшей работы теплопровода, и теплопровод остается в эксплуатации в напряженном состоянии.
Кроме того, использование предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов имеет еще несколько неудобств:
- окончательный монтаж теплопровода (заварку кожухов всех стартовых компенсаторов и их последующую тепло-, гидроизоляцию) приходится производить во время отопительного сезона;
- при выполнении ремонта теплопровода необходимо на данном участке теплотрассы заменять и стартовый сильфонный компенсатор и выполнить в дальнейшем вышеизложенные требования по его монтажу и изоляции.
Применение при бесканальной прокладке предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов с ППУ-изоляцией с использованием стартовых компенсаторов возможно на тепловых сетях в тех системах теплоснабжения, где применяется качественное регулирование тепловых нагрузок. Кроме того, их можно использовать в регионах с мягкими климатическими условиями, когда перепады температур теплоносителя относительно средней температуры незначительны и стабильны.
В пиковые же режимы отопления, а также при остывании теплоносителя и его сливе, что довольно часто происходит во многих регионах России, температурные напряжения на трубопровод и неподвижные опоры резко возрастают.
Предварительно изолированные осевые сильфонные компенсаторы. Учитывая проблемы применения стартовых компенсаторов, а также особенности климатических условий регионов и соответствующие режимы отопления, в г. Санкт-Петербурге (с его болотистыми почвами и регулярными наводнениями) и многих других регионах России при бесканальной прокладке труб в ППУ-изоляции уже более 15 лет применяются предварительно изолированные осевые СК различных конструкций (рис. 7).
Основным недостатком всех этих конструкций предизолированных осевых СК является возможность попадания грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку теплоизоляции, а также на сильфон через подвижную часть СК. Чтобы грунтовые воды не попадали на провода системы ОДК, провода внутри компенсационного устройства прокладываются в гидрозащитном кембрике. Тем самым, компенсационные устройства (длиной до 4,5 м каждое) исключаются из системы ОДК теплопровода.
Проанализировав недостатки существующих конструкций, ОАО «НПП «Компенсатор» в 2006 г. разработало осевое СКУ для бесканальной прокладки теплопроводов в ППУ-изоляции в полиэтиленовой оболочке с системой ОДК (рис. 8).
Разработка велась на базе отработанной конструкции СКУ (рис. 5). Здесь также предусмотрены цилиндрические направляющие опоры, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически перемещаются вместе с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха.
Гидроизоляция подвижной части СКУ выполняется с помощью защитного сильфона, позволяющего гарантировать полную защиту рабочего сильфона, теплоизоляции и проводов системы ОДК от проникновения грунтовых вод в течение всего срока службы СКУ.
Провода системы ОДК, во избежание контакта с металлическими поверхностями СКУ, проложены во фторопластовой трубке, имеющей отверстия для проникновения воды в случае нарушения герметичности сильфона. При этом компенсационное устройство не исключается из системы ОДК теплопровода.
Воздушная прослойка между двумя сильфонами обеспечивает хорошую тепловую изоляцию в средней части СКУ.
Тепловая изоляция патрубков СКУ может выполняться во время монтажа одновременно с заливкой пенополиуретаном стыков теплопровода с СКУ. С этой целью к фланцам СКУ приварена стальная гильза, на которую посажена термоусаживающаяся муфта, по наружному диаметру соответствующая полиэтиленовой оболочке теплопровода. Такое конструктивное решение гарантирует защиту ППУ-изоляции от проникновения в нее грунтовых вод.
Для исключения попадания грунта и ограничения попадания грунтовых вод на защитный сильфон с торцов кожуха установлены уплотнения.
Применение данных компенсационных устройств позволит в полном объеме решить проблему компенсации температурных деформаций теплопроводов с ППУ-изоляцией в полиэтиленовой оболочке на протяжении всего срока эксплуатации.
Вместо заключения
Учитывая возрастающие требования по сроку службы теплопроводов тепловых сетей, в ОАО НПП «Компенсатор» в 2006 г. проведено несколько НИОКР, по результатам которых:
1. внедрено антикоррозионное покрытие наружной поверхности сильфонов, стойкое при воздействии агрессивных сред на протяжении всего срока службы СК;
2. совместно с одним из ведущих материаловедческих институтов г. Санкт-Петербург а 52 проведена ОКР по подтверждению срока службы СК не менее срока службы теплопроводов (рис. 9) при максимально возможном для любого региона России содержании хлоридов в сетевой воде;
3. изменена геометрия гофров сильфонов, что позволило увеличить на 10-20% компенсирующую способность осевых СК практически без изменения их жесткости. В заключение приведем данные расчета экономической эффективности замены сальниковых компенсаторов на сильфонные, выполненный ГУП «ТЭК СПб» в 2006 г. (таблица).
Логунов В.В., заместитель генерального директора, Поляков В.Л., главный конструктор проектов по теплосетям, ОАО «НПП «Компенсатор»; Слепченок В.С., начальник отдела технического анализа, ГУП «ТЭК СПб», г. Санкт-Петербург
Показана возможность снижения потерь тепловой энергии и затрат при строительстве и эксплуатации тепловых сетей за счет применения осевых сильфонных компенсаторов для компенсации температурных деформаций теплопроводов.
Введение
Для компенсации температурных деформаций трубопроводов в тепловых сетях г. Санкт-Петербурга до начала 1980-х гг. применялись сальниковые, П-, S- и Г-образные компенсаторы, а во многих регионах России они применяются до сих пор. Каждому из этих компенсаторов свойственны отдельные серьезные недостатки.
Наиболее сложными в эксплуатации и монтаже являются сальниковые компенсаторы. Они требуют постоянного обслуживания, связанного с периодической подтяжкой уплотнения и заменой уплотнительного материала. При подземной прокладке теплопроводов установка сальниковых компенсаторов требует строительства дорогостоящих камер.
Длительная практика эксплуатации сальниковых компенсаторов показала, что даже при наличии регулярного их обслуживания имеют место протечки теплоносителя. При большой протяженности тепловых сетей суммарная величина затрат на пополнение и нагрев теплоносителя может достигать достаточно больших значений.
Для П-образных компенсаторов характерны большие габариты, увеличение зон отчуждения дорогостоящей городской земли, необходимость строительства дополнительных направляющих опор, а при подземной прокладке - специальных камер (что довольно затруднительно в городских условиях). Да и стоимость П-образных компенсаторов, особенно больших диаметров, достаточно высока.
В целях повышения надежности теплоснабжения, снижения капитальных вложений, потерь, связанных с утечками, и эксплуатационных расходов в начале 1980-х гг. специалисты ведущих Ленинградских проектных институтов рассмотрели возможность применения сильфонных компенсаторов (СК) в тепловых сетях вместо П-образных и сальниковых компенсаторов и с 1981 г. в ГУП «ТЭК СПб» при проведении капитального ремонта и строительства тепловых сетей началась установка осевых СК.
Типы сильфонных компенсаторов, конструкция и особенности их эксплуатации
Осевые сильфонные компенсаторы. Компенсаторы типа ОПКР (рис. 1а) разработаны для замены сальниковых компенсаторов и предназначены, как и компенсаторы типа КСО (рис. 1 б), для наземной и канальной прокладок теплопроводов с тепловой изоляцией из минеральной ваты.
При подземной прокладке теплопроводов в каналах, туннелях, камерах, а также при надземной прокладке и в помещениях, СК могут устанавливаться на прямолинейных участках теплопровода в любом месте между двумя неподвижными опорами (концевыми или промежуточными), при этом не должно быть препятствий для возможных перемещений кожуха вместе с частью теплопровода. Между двумя неподвижными опорами допускается размещать только один СК.
При монтаже и эксплуатации осевых СК не допускается нагружать их поперечными усилиями, изгибающим и крутящим моментами, а также весом присоединяемых участков труб и фасонных изделий. С этой целью при монтаже осевых СК обязательна установка направляющих опор. Первая пара направляющих опор должна устанавливаться с двух сторон от СК на расстоянии 2-4 Ду. Вторая пара ставится с каждой стороны от СК на расстоянии 14-16 Ду. Примеры установки осевых СК показаны на рис. 2.
Число и необходимость последующих направляющих опор определяется при проектировании по результатам расчета теплопровода на устойчивость.
Некоторые предприятия для увеличения компенсирующей способности компенсаторов применяют спаренные осевые сильфонные компенсаторы, тем самым, нарушая вышеизложенные требования. Это может привести к потере устойчивости компенсаторов (рис. 3).
При размещении СК у неподвижной опоры расстояние до нее должно быть в пределах 2-4 Ду. В этом случае направляющие опоры устанавливаются только с одной стороны. С другой стороны их функцию выполняет неподвижная опора.
В случае размещения СК в камерах функции направляющих опор могут выполнять стенки камер со специальной конструкцией обвязки входного и выходного проемов камеры.
Направляющие опоры следует применять, как правило, охватывающего типа (хомутовые, трубообразные, рамочные), принудительно ограничивающие возможность поперечного или углового сдвига и не препятствующие осевому перемещению.
Начиная с 1981 г. в тепловых сетях, находящихся на балансе ГУП «ТЭК СПб», было установлено более 14 тыс. СК. Анализ состояния трубопроводов и элементов конструкций тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб», выполненный в 1998 г., подтвердил, что общее количество поврежденных СК за период внедрения составило 92 шт.
Основными причинами повреждений СК были:
- нарушение требований к монтажу осевых СК во время их монтажа;
- нарушение соосности трубопроводов во время монтажа, а также из-за просадки направляющих опор в процессе эксплуатации;
- разрушение неподвижных опор из-за неправильного расчета нагрузок на них;
- наружная коррозия сильфонов осевых компенсаторов из-за сверхдопустимого содержания хлоридов в грунтовых водах (рис. 4).
Дальнейший анализ условий монтажа и применения СК показал, что эксплуатация трубопроводов и других элементов тепловой сети в г. Санкт-Петербурге и его пригородах происходит при воздействии следующих факторов:
- высокий уровень грунтовых вод и частые подъемы воды при наводнениях приводят к периодическому их затоплению;
- большая часть трубопроводов и других элементов тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб» находится в зонах с повышенной коррозионной активностью грунта (насыпные и торфяные почвы, повышенная концентрация хлоридов, блуждающие токи, высокий уровень и электропроводность грунтовых вод);
- посыпание проезжей части дорог солью и увеличение концентрации хлоридов в грунте приводит к снижению коррозионной стойкости металла (аустенитной нержавеющей стали) наружного слоя компенсаторов (75% теплотрасс расположены около проезжей части дорог). Как известно, скорость коррозии аустенитной стали резко увеличивается в среде, содержащей хлор;
- длительное хранение компенсаторов под от крытым небом без антикоррозийной защитной смазки, нарушения инструкции по их транспортировке без защитных кожухов приводят к ударам, появлению царапин, вмятин и т.д.;
- нарушение технологии строительно-монтажных работ приводит к проникновению влаги под изоляцию или нарушению соосности, что сокращает срок работы компенсатора.
Еще в 1983 г. Технический совет Главного топливно-энергетического управления Ленинграда потребовал от проектных, конструкторских организаций и заводов-изготовителей:
- решить проблему влияния хлоридов на долговечность металла сильфонов;
- доработать конструкцию компенсационного устройства таким образом, чтобы обеспечить перемещение компенсатора в защитном кожухе только в продольном направлении. Это обеспечит повышение надежности конструкции независимо от качества установки подвижных и неподвижных опор;
- доработать конструкцию защитного кожуха для обеспечения 100% герметизации сильфона от проникновения грунтовых вод;
- предусмотреть нанесение антикоррозийного покрытия на наружную поверхность сильфонов СК, применяемых в тепловых сетях;
- для увеличения сроков службы СК необходимо ужесточить требования к хранению, транспортировке и монтажу с целью недопущения их повреждений и коррозии при их хранении.
Сильфонные компенсационные устройства (СКУ). Во избежание разрушения осевых СК из-за несоосности трубопроводов, возникающей из-за просадки грунта, в гг. Санкт-Петербурге, Москве и в других регионах России стали применять СКУ различных конструкций. СКУ должны были конструктивно защищать сильфон от поперечных усилий, изгибающих и крутящих моментов, а также от попадания грунтовых вод на сильфон и грунта между гофрами.
Учитывая недостатки, выявленные при эксплуатации осевых СК, а также недостатки конструкций разработанных компенсационных устройств рядом российских производителей, ОАО «НПП «Компенсатор» в 1998 г. начало выпуск принципиально новой конструкции СКУ (рис. 5) для теплопроводов с теплоизоляцией из минеральной ваты, в пенополиуретановой (ППУ) или в армопенобетонной (АПБ) изоляции.
В отличие от СКУ, изготавливаемых другими предприятиями-производителями, этой конструкцией предусмотрены:
- направляющие опоры цилиндрической формы, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически перемещаются вместе с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха. Это придает конструкции достаточную жесткость и обеспечивает соосность сильфонов и их защиту от поперечных усилий и изгибающих моментов, возникающих при возможных прогибах теплопровода из-за просадки грунта или направляющих опор;
- ограничители хода сильфона, которые также защищают сильфон от крутящих моментов;
- толстостенный кожух, изготавливаемый из труб, применяемых для теплопроводов, который задает направление перемещения цилиндрических направляющих опор СКУ, и, в то же время, обеспечивает защиту сильфона от нагрузок, возникающих под действием давления грунта и автотранспорта при бесканальной прокладке теплопровода.
При использовании СКУ данной конструкции устанавливать направляющие опоры на расстоянии 2-4 Ду от СКУ нет необходимости. При бесканальной прокладке также гарантируется защита сильфона от поперечных усилий и изгибающих моментов, которые могут возникнуть из-за просадки грунта. Так, на СКУ Ду 1000, установленных на Нирюнгринской ГРЭС, несоосность составила 17мм, но СКУ осталось работоспособным.
Стартовые сильфонные компенсаторы для трубопроводов в ППУ-изоля
Цель установки 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.
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. |
Определение точек установки компенсаторов и направляющие опор для трубы
Для осуществления правильной работы трубопровода следует разделение систему трубопровода на отдельные участки, с целью установки на них сильфонных компенсаторов. Основная задача здесь - контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами.
Неподвижные опоры предназначены для приема всех сил, действующих на трубопроводе.
Направляющие (скользящие) опоры для труб обеспечивают выравнивание движения сильфона компенсатора и предотвращают смещение трубопровода со своей оси. При отсутствии направляющих опор сильфонный компенсатор, имеющий высокую гибкость в сочетании с внутренним давлением, может потерять свою устойчивость и произойдет авария.
Рекомендация при установке трубопровода с компенсатором
Основная рекомендация состоит в том, чтобы установить осевой сильфонный компенсатор устанавить рядом с неподвижной опорой. Обычно осевой сильфонный компенсатор устанавлиают на растоянии не более 2Ду от неподвижной опоры.
Расстояния между скользящими напрвляющими опорами трубопровода
Первая скользящая опора должна быть расположена не более 4 диаметров труб от сильфонного компенсатора. Расстояние между первой и второй направляющей 14 диаметра труб.
L 1 = 4Ду (максимум)
L 2 = 14Ду (максимум)
L 3 см.график. - Максимальное расстояние между осями направляющих опор
Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на устойчивость трубопровода показано на рисунке ниже.
Так же вы можете посмотреть компесаторы ксо, в зависимости от их условного диаметра.
Правила установки и обслуживания Компенсаторов КСО:
1. Компенсатор КСО устанавливают на прямолинейном участке трубопровода, ограниченном двумя неподвижными опорами. Изгибы трубопровода на этом участке категорически не допускаются. Не используйте компенсаторы КСО для компенсирования удлинений больших, чем в таблице технических данных: осевой ход нельзя превышать ни при каких рабочих условиях.
Трубы с длинами, для которых недостаточно одного сильфонного компенсатора КСО, необходимо разделить на отдельные участки приемлемой длины. При этом каждый участок ограничивается неподвижными опорами и в отношении температурных удлинений рассматривается как отдельный трубопровод. На компенсируемом участке не должно быть врезок. Исключение: радиаторные стояки системы отопления. Другие случаи рассматриваются индивидуально.
2. Неподвижные, направляющие и скользящие опоры должны быть сконструированы и установлены так, чтобы они могли выдерживать распорные усилия и усилия жёсткости компенсаторов КСО, а также вес трубопровода с водой и влияние врезок.
3. Компенсаторы КСО тепловых удлинений трубопроводов нельзя использовать в качестве демпфера колебаний.
4. С компенсаторами КСО надо обращаться осторожно, чтобы не повредить их при ударе и не оцарапать об острые предметы.
5. Осевые компенсаторы должны испытывать нагрузки только в продольном направлении, не допускается напряжение кручения и воздействие изгибающего момента.
6. Не допускается попадание сыпучих и твёрдых веществ в гофры компенсатора КСО; также запрещено покрывать сильфон компенсатора тепловой изоляцией. Убедитесь также, что посторонние предметы не попали между гофрами, если перед установкой компенсаторы КСО хранились какое-то время!
7. Перед вваркой компенсаторов КСО в трубную систему гофры (если они есть) компенсатора КСО должны быть надлежащим образом защищены от искр сварки (если компенсатор не оснащен наружным кожухом, его сильфон необходимо обмотать защитным материалом) для предотвращения попадания частиц раскаленного металла.
8. Кабель электросварки не должен контактировать с сильфоном компенсатора КСО.
9. Компенсаторы КСО могут быть снабжены внутренней гильзой и поэтому должны быть установлены направляющей стрелкой по направлению движения воды в трубе.
10. Компенсаторы КСО нельзя подвергать воздействию сильных электрических токов При сварных работах в сети трубопроводов и при сварке относящихся к этой сети деталей необходимо следить за тем, чтобы обратный ток к массе не проходил через компенсатор КСО. Эти компенсаторы нельзя использовать в качестве защитного или обратного трубопровода (это необходимо учитывать при выполнении мероприятий по выравниванию потенциалов).
11. Расстояние от компенсатора КСО до ближайшей (1-й) направляющей опоры должно быть 4Ду, между 1-ой и 2-ой направляющими опорами — 14Ду, остальные скользящие и направляющие опоры должны быть установлены в соответствии с нормативами. В случае горизонтальной установки вес трубы должен быть распределён на неподвижные и направляющие опоры и не должен воздействовать на компенсатор КСО.
12. При установке муфтовых резьбовых компенсаторов КСО в системах водоснабжения необходимо затягивать их гаечным ключом. Не перетягивайте! Это грозит выходом компенсатора КСО из строя. О допустимом усилии проконсультируйтесь в нашем техотделе.
13. Если компенсатор КСО устанавливается на вертикальном или горизонтальном стояке, необходимо, чтобы вес трубы не воздействовал на компенсатор КСО (не сжиимал, не растягивал и не сгибал его). Для этого необходимо предварительно смонтировать трубопровод, неподвижные и направляющие опоры и лишь после этого врезать компенсатор КСО. Если трубопровод загрязнен, то перед монтажом компенсаторов его необходимо промыть.
14. В трубопроводной системе с компенсаторами КСО недопустимы гидроудары!
Осевые сильфонные компенсаторы КСО представляют собой механически нагруженные детали. Срок их службы зависит от числа циклов срабатывания под нагрузкой. Компенсаторы КСО должны быть доступны для контроля и замены.
Порядок проведения монтажных работ трубопровода с компенсаторами КСО:
1. Монтаж трубопровода, неподвижных и направляющих опор.
2. В случае, если трубопровод был загрязнён, требуется промывка трубопровода.
3. Вырезка участка трубопровода на месте установки компенсатора, строго по его размерам (вырезка «катушки»).
4. Установка компенсатора («врезка»).
Компенсаторы КСО, запроектированные в соответствии с типовыми схемами, могут быть установлены используя предварительное растяжение или сжатие. Компенсаторы КСО нельзя деформировать — изгибать, растягивать или сжимать, пытаясь подогнать их при монтаже («врезке») под ненадлежащее пространство.
Не допускается чрезмерное сдавливание, растягивание или сгибание компенсатора в момент монтажа (трубопроводом, не зафиксированным неподвижными и направляющими опорами)!
Узнавайте цены по телефону у наших специалистов