Kompenzacija temperaturnega raztezanja cevovodov toplovodnega omrežja. Vrste kompenzatorjev. Projektne rešitve, izbor in izračun samokompenzacijskih enot in U-kompenzatorjev. Kompenzacija temperaturnih deformacij

Cevi in ​​njihovi priključki.

Tehnologija prenosa toplote postavlja naslednje osnovne zahteve za cevi, ki se uporabljajo za toplovode:

· zadostna mehanska trdnost in tesnost pri obstoječih tlakih hladilne tekočine;

· elastičnost in odpornost na toplotne obremenitve pri izmeničnih toplotni način;

· stalnost mehanskih lastnosti;

· odpornost proti zunanji in notranji koroziji;

· nizka hrapavost notranjih površin;

· brez erozije notranjih površin;

· nizek koeficient temperaturne deformacije;

· visoke toplotnoizolacijske lastnosti sten cevi;

· enostavnost, zanesljivost in tesnost povezave posamezne elemente;

· enostavnost shranjevanja, transporta in namestitve.

Vse doslej znane vrste cevi ne izpolnjujejo hkrati vseh naštetih zahtev. Zlasti te zahteve ne izpolnjujejo v celoti jeklene cevi, ki se uporabljajo za transport pare in topla voda. Vendar visoko mehanske lastnosti in elastičnost jeklene cevi, pa tudi enostavnost, zanesljivost in tesnost povezav (varjenje) so zagotovili skoraj stoodstotno uporabo teh cevi v sistemih daljinskega ogrevanja.

Glavne vrste jeklenih cevi, ki se uporabljajo za ogrevalna omrežja:

S premerom do vključno 400 mm - brezšivni, vroče valjani;

S premerom nad 400 mm - električno varjen z vzdolžnim šivom in električno varjen s spiralnim šivom.

Cevovodi toplotnega omrežja so med seboj povezani z električnim ali plinskim varjenjem. Pri omrežjih za ogrevanje vode je prednostna jeklena razreda St2sp in St3sp.

Postavitev cevovoda, postavitev nosilcev in kompenzacijskih naprav je treba izbrati tako, da skupna napetost vseh sočasno delujočih obremenitev na katerem koli odseku cevovoda ne presega dovoljene. Najšibkejša točka jekleni cevovodi Območja, ki jih je treba uporabiti za testiranje napetosti, so zvari.

podpira.

Nosilci so kritični deli toplovoda. Zaznavajo sile iz cevovodov in jih prenašajo na nosilne konstrukcije ali tla. Pri gradnji toplovodov se uporabljata dve vrsti nosilcev: prosti in fiksni.

Brezplačne podpore prevzame težo cevovoda in zagotovi njegovo prosto gibanje med temperaturnimi deformacijami. Fiksne podpore Fiksirajo položaj cevovoda na določenih točkah in zaznavajo sile, ki nastanejo na mestih pritrditve pod vplivom temperaturnih deformacij in notranjega tlaka.

Pri polaganju brez kanalov se je običajno treba izogibati nameščanju prostih nosilcev pod cevovode, da se izognemo neenakomernim prilegom in dodatnim upogibnim napetostim. Pri teh toplovodih so cevi položene na nedotaknjeno zemljo ali skrbno zbito plast peska. Pri izračunu upogibnih napetosti in deformacij se cevovod, ki leži na prostih nosilcih, obravnava kot večrazponski nosilec.

Po principu delovanja so prosti nosilci razdeljeni na drsne, valjčne, valjčne in viseče.

Pri izbiri vrste nosilcev ne bi smeli voditi le vrednosti konstrukcijskih sil, temveč upoštevati tudi delovanje nosilcev v delovnih pogojih. S povečanjem premera cevovoda se sile trenja na nosilcih močno povečajo.

riž. A Drsna podpora: 1 – toplotna izolacija; 2 – nosilni polcilinder; 3 – jekleni nosilec; 4 – betonski kamen; 5 – cementno-peščena malta

Slika B Podpora za valje. Slika B Podpora za valje. Slika D Viseča podpora.

V nekaterih primerih, ko glede na pogoje postavitve cevovoda relativno nosilne konstrukcije Drsnih in kotalnih opornikov ni mogoče namestiti; Pomanjkljivost enostavnih vzmetnih nosilcev je deformacija cevi zaradi različnih amplitud obes, ki se nahajajo na različne razdalje iz fiksne podpore, zaradi različne kote obrniti. Ko se odmaknete od fiksne podpore, se poveča temperaturna deformacija cevovoda in kot vrtenja obešal.

Kompenzacija temperaturnih deformacij.

Kompenzacijo temperaturnih deformacij izvajajo posebne naprave - kompenzatorji.

Po principu delovanja so kompenzatorji razdeljeni na radialne in aksialne.

Radialni dilatacijski spoji omogočajo gibanje cevovoda v aksialni in radialni smeri. Pri radialni kompenzaciji se toplotna deformacija cevovoda absorbira zaradi upogibanja elastičnih vložkov ali posameznih delov samega cevovoda.

Slika Kompenzatorji. a) v obliki črke U; b) v obliki črke Ω; c) v obliki črke S.

Prednosti - preprostost naprave, zanesljivost, razbremenitev fiksnih nosilcev iz notranjih tlačnih sil. Pomanjkljivost: bočno premikanje deformiranih območij. To zahteva povečanje prereza neprehodnih kanalov in otežuje uporabo zasipne izolacije in brezkanalne vgradnje.

Aksialni dilatacijski spoji omogočiti premikanje cevovoda samo v smeri osi. Izdelani so iz drsnega tipa - polnilne škatle in elastike - leče (meh).

Lečni kompenzatorji so nameščeni na cevovodih nizek pritisk– do 0,5 MPa.

riž. Kompenzator. a) enostransko tesnilo: b) kompenzator trivalovne leče

1 – steklo; 2 – telo; 3 – pakiranje; 4 – potisni obroč; 5 – zemeljska knjiga.

Namen lekcije. Seznanitev študentov z osnovnimi načini povezovanja cevi v cevovodih in razbremenitvijo le-teh pred napetostmi, ki nastanejo zaradi temperaturnih deformacij.

Oddelek 1. Cevni priključki v procesnih cevovodih]

Izvajajo se povezave posameznih odsekov cevi med seboj in s fitingi na različne načine. Izbira metode je odvisna od zahtevane zanesljivosti delovanja, začetnih stroškov, zahtevane pogostosti demontaže, lastnosti materiala delov, ki se povezujejo, razpoložljivosti ustreznega orodja ter usposobljenosti inštalaterskega in obratovalnega osebja.

Vse vrste povezav lahko razdelimo na ločljive in trajne. Ločljive povezave vključujejo povezave na navojih (z uporabo spojk, nastavkov), na prirobnicah, na vtičnicah in s pomočjo posebnih naprav. Trajne povezave vključujejo varjenje, spajkanje ali lepljenje.

Navojne povezave. Navojne cevne povezave se uporabljajo predvsem v cevovodih za oskrbo s toploto in vodo ter plinovodih za gospodinjske namene. V kemični industriji se takšne spojine uporabljajo v cevovodih stisnjen zrak. Za navojne povezave so konci cevi rezani od zunaj s cevnimi navoji. Ta navoj se od običajnih (metričnih) navojev razlikuje po veliko manjšem koraku in manjši globini. Zato ne povzroča pomembne oslabitve stene cevi. Poleg tega imajo cevni navoji kot pri vrhu trikotnika 55°, medtem ko imajo metrični navoji kot trikotnika 60°.

Cevni navoji so izdelani v dveh različicah: z zgornjim rezom v ravni črti in z zaokroževanjem. Ravni in zaobljeni cevni navoji, izdelani z ustreznimi tolerancami, so zamenljivi.

Za povezovanje cevi v cevovodih visok pritisk uporablja se stožčasti navoj. Konusna navojna povezava je izjemno tesna.

Konci cevi so povezani med seboj in s fitingi z navojnimi spojkami. Spenjanje navojne povezave običajno se uporablja za cevovode s premerom do 75 mm. Včasih se ta vrsta povezave uporablja tudi pri polaganju cevi veliki premeri(do 600 mm) .

Sklopka (slika 5.1, A in b) je kratek votel valj, katerega notranja površina je v celoti prerezana s cevnimi navoji. Spojke so izdelane iz nodularne litine za nazivne premere od 6 do 100 mm. in iz jekla za nazivne premere od 6 do 200 mm . Za povezavo s spojko se cevi, ki jih je treba povezati, odrežejo na polovico dolžine spojke in privijejo skupaj. Če sta dve predhodno nameščeni cevi združeni, se uporabi zavoj (slika 5.1, c). Za tesnjenje spojnega spoja so prej uporabljali lanene niti ali azbestno vrvico. Za izboljšanje tesnosti plinovodov je bil tesnilni material impregniran z barvo. Trenutno so lanene pramene praktično zamenjane s fluoroplastičnim tesnilnim materialom (FUM) in posebno pasto (germeplast).

riž. 5.1 – Navojni priključki. a, 6– spojke; V– sogon; G– protimatica.

Za razvejanje cevovodov, sestavljenih na navojih, se uporabljajo T-cevi in ​​križi, za prehode iz enega premera v drugega pa se uporabljajo posebne spojke ali vložki.

Prirobnični priključki. Prirobnice so kovinske plošče, ki so privarjene ali privijačene na cev in nato privijačene na drugo prirobnico (slika 5.2). Da bi to naredili, je po obodu diska narejenih več lukenj. Na ta način lahko povežete ne le dva odseka cevovoda, ampak tudi cev povežete z rezervoarjem, črpalko, jo vodite do opreme oz. merilno napravo. Prirobnični priključki se uporabljajo v energetski industriji, naftni in plinski, kemični in drugih industrijah. Prirobnice omogočajo enostavno montažo in demontažo.

Najpogosteje se proizvajajo jeklene prirobnice, čeprav se za nekatere vrste cevi proizvajajo tudi plastične prirobnice. Pri izdelavi se upoštevata premer cevi, na katero bo izvedena pritrditev, in njena oblika. Odvisno od oblike cevi je lahko notranja luknja v prirobnici ne samo okrogla, ampak tudi ovalna ali celo kvadratna. Prirobnica je pritrjena na cev z varjenjem. Seznanjena prirobnica je pritrjena na drug del cevi ali opreme, nato pa sta obe prirobnici med seboj privijačeni skozi obstoječe luknje. Prirobnične povezave so razdeljene na tesnilne in tesnilne. Pri prvem je tesnost zagotovljena s skrbno obdelavo in visokim stiskanjem. Drugič, med prirobnice je nameščeno tesnilo. Obstaja več vrst tesnil, odvisno od oblike samih prirobnic. Če ima prirobnica gladka površina, potem je tesnilo lahko karton, guma ali paronit. Če ima ena prirobnica utor za izboklino, ki se nahaja na seznanjeni prirobnici, se uporabi paronitno in azbestno-kovinsko tesnilo. To se običajno naredi pri namestitvi na visokotlačne cevi.

Glede na način pritrditve na cev so prirobnice razdeljene na varjene (sl. 5.3, f, g, h), ulite v celoti s cevjo (sl. 5.3, a, b), z navojnim vratom (sl. 5.3 , c), prosto na prirobnični cevi (sl. 5.3, j) ali obročih (sl. 5.3, h), slednji so ravni ali z vratom za prirobnico.

Po drugi klasifikaciji so prirobnice proste (sl. 5.3, h, i, j), prirobnice z ovratnikom (sl. 5.3, a, b, g, h) in ravne (sl. 5.3, c, d, e, f) .

Prirobnice imajo dimenzije glede na premer cevi ( Dy) in tlak ( Py), vendar so priključne mere vseh prirobnic enake za isto Dy in Py.

Priključki vtičnic. Vtičnice (slika 5.4) se uporabljajo pri polaganju nekaterih vrst jekla, litega železa, keramike, stekla, faolita, azbestno cementne cevi, kot tudi plastične cevi. Njegova prednost je relativna enostavnost in nizka cena. Hkrati pa številne pomanjkljivosti: težave pri povezovanju povezave, nezadostna zanesljivost, možnost kršitve tesnosti, ko pride do rahlega odstopanja sosednjih cevi - omejujejo uporabo te vrste povezave.

riž. 5.4.– Priključek vtičnice.

1 – zvonec, 2 – embalaža Za tesnjenje priključka vtičnice (slika 5.4), obročastega prostora ki ga tvorita vtičnica 1 ene cevi in ​​telo druge, je napolnjena s tesnilom 2, ki se uporablja kot naoljena vrvica, azbestna vrvica ali gumijasti obroči. Po tem je zunanji del tega prostora zatesnjen ali prekrit z nekakšno mastiko. Način izvajanja tega dela in vrsta uporabljenih materialov sta odvisna od materiala cevi. Tako se nastavki litoželeznih vodovodnih cevi zamašijo z lanenimi prameni in zamašijo z navlaženim cementom, v posebej kritičnih primerih pa se zalijejo s staljenim svincem, ki se nato tudi zamaši. Objemke keramičnih kanalizacijskih cevi so do polovice napolnjene s konopljino smolo. Druga polovica je zapolnjena z belo, dobro oprano glino. V stanovanjski gradnji, tesnjenje vtičnic cevi iz litega železa

izvedena z asfaltnim kitom. Posebne naprave . Rabljeno veliko število

različne posebne cevne povezave. Vendar pa se najpogostejši enostavno razstavijo. Kot primer upoštevajte povezavo s povezovalno matico (slika 5.5.) kovinski deli(1, 2 in 4) in mehko tesnilo 3. Glavni deli matice 1 in 4 so priviti na kratke navoje cevi. Srednji del - spojna matica 2 – potegne te glavne dele skupaj. Tesnost povezave je dosežena z mehkim (guma, azbest, paronit) tesnilom 3. Zahvaljujoč prisotnosti tesnila spojna matica ne pride v stik z medijem, ki teče skozi cevi, in zato obstaja nevarnost zatikanje matice je zmanjšano.

Spajanje cevi z varjenjem, spajkanjem in lepljenjem. V industriji so se razširile metode povezovanja cevi z varjenjem, spajkanjem in lepljenjem. Z varjenjem ali spajkanjem lahko povežete cevi iz železnih kovin (razen litega železa), neželeznih kovin, pa tudi iz vinilne plastike.

Razlika med varjenjem in spajkanjem je v tem, da se v prvem primeru za spajanje cevi uporablja enak material kot tisti, iz katerega so izdelane. V drugem pa zlitina (spajka) s tališčem, ki je bistveno nižje od tališča materiala cevi. Spajke običajno delimo v dve skupini - mehke in trde. Med mehke spajke spadajo tiste s tališčem do 300 °C, trde spajke pa nad 300 °C. Poleg tega se spajke močno razlikujejo po mehanski trdnosti. Mehke spajke so zlitine kositra in svinca (POS). Veliko število kositrno-svinčevih spajk vsebuje majhen odstotek antimona. Najpogostejše trde spajke so baker-cink (PMC) in srebro (PSr) z različnimi dodatki.

Stroški priprave cevi za varjenje in stroški samega varjenja so večkrat nižji od stroškov prirobničnega priključka (par prirobnic, tesnila, vijaki in matice, delo na pritrjevanju prirobnice na cev). dobro opravljeno zvarjeni spoj je zelo vzdržljiv in ne zahteva popravil in s tem povezanih zaustavitev proizvodnje, do katerih pride na primer pri trganju tesnil na prirobničnem spoju.

Na varjenem cevovodu so prirobnice nameščene samo na mestih, kjer so nameščeni fitingi. Vendar pa je mogoče uporabiti jekleno ojačitev z varjenimi konci.

Kljub prednostim varjenja in spajkanja cevi pred drugimi vrstami povezav, jih ne bi smeli izvajati v treh primerih:

· če produkt, ki se prenaša po ceveh, destruktivno deluje na naneseno kovino ali na konce cevi, segrete med varjenjem;

· če cevovod zahteva pogosto demontažo;

· če se cevovod nahaja v delavnici, katere narava proizvodnje izključuje delo z odprtim ognjem.

Pri povezovanju cevi iz ogljikovega jekla se lahko uporablja tako kisik-acetilen (plin) kot elektroobločno varjenje. Plinsko varjenje ima naslednje prednosti pred elektroobločnim:

· kovina v zvaru postane bolj viskozna;

· delo se lahko izvaja na težko dostopnih mestih;

· Stropne šive je veliko lažje narediti.

Vendar pa ima elektroobločno varjenje svoje prednosti:

· je 3-4 krat cenejši od plinskega varjenja;

· varjeni deli se manj segrejejo.

Pri pripravi za varjenje cevi z debelino najmanj 5 mm se robovi cevi pilijo pod kotom 30-45°. Notranjost stena ostane nepokošena pri debelini 2-3 mm . Za zagotovitev dobrega preboja cevi med njimi ostane 2-3 mm reže . Ta reža tudi ščiti konce cevi pred sploščitvijo in upogibom. Vzdolž zunanje površine šiva je zlita ojačitvena perla višine 3-4 mm. . Da kapljice staljene kovine ne pridejo v cev, šiv ni varjen za 1 mm do notranja površina cevi

Priključitev cevi iz barvnih kovin z varjenjem ali spajkanjem se izvede po eni od metod, prikazanih na sl. 5.6.

Čelno varjenje (slika 5.6, a) se pogosto uporablja pri povezovanju svinčenih in aluminijastih cevi. Varjenje (spajkanje) z navijanjem in valjanjem koncev (sl. 21, b, c in d) se uporablja pri povezovanju kabla in bakrene cevi. V primerih, ko so za povezavo postavljene posebno visoke zahteve glede trdnosti, je zvar izdelan, kot je prikazano na sl. 5.6, d.

Za krepitev šiva pri povezovanju aluminijastih cevi je kovina varjena z valjčkom (slika 5.6, a), pri povezovanju svinčenih in bakrenih cevi pa so tudi zunanji robovi cevi rahlo zaobljeni (slika 5.6, b, c , d).

Spoj aluminijastih in svinčenih cevi se izvede z navarjanjem kovine, ki je enaka osnovni kovini cevi, to je z varjenjem; povezovanje bakrenih cevi - tako z varjenjem kot spajkanjem (trdo spajkanje).

Faolitne cevi je mogoče povezati z lepljenjem po metodah, prikazanih na sl. 5.6, c, d. Vinilne plastične cevi so povezane v skladu z metodami, prikazanimi na sl. 5.6, a, b in c, in povezava po metodi, prikazani na sl. 5.6, b, je zelo vzdržljiv.

Oddelek 2. Temperaturna ekspanzija cevovodov in njena kompenzacija.

Običajna delovna temperatura cevovodov se pogosto bistveno razlikuje od temperature, pri kateri so bili nameščeni. Zaradi temperaturnega raztezanja se v materialu cevi pojavijo mehanske napetosti, ki lahko, če ne sprejmejo posebnih ukrepov, povzročijo njihovo uničenje. Takšni ukrepi se imenujejo kompenzacija temperaturnega raztezanja ali preprosto temperaturna kompenzacija cevovoda.

riž. 5.7. Upogibanje cevovoda med samokompenzacijo

Najenostavnejša in najcenejša metoda temperaturne kompenzacije cevovodov je tako imenovana "samokompenzacija". Bistvo te metode je, da je cevovod položen z zavoji, tako da ravni odseki ne presegajo določene konstrukcijske dolžine. Ravni odsek cevi, ki se nahaja pod kotom na drug odsek in z njim tvori en kos (slika 5.7), lahko absorbira svoj raztezek zaradi lastne elastične deformacije. Običajno oba odseka cevi, ki se nahajata pod kotom, medsebojno zaznavata toplotno raztezanje in tako igrata vlogo kompenzatorjev. Za ponazoritev na sl. 5.7 polna črta prikazuje cevovod po namestitvi, črtkana črta pa ga prikazuje v delovnem, deformiranem stanju (deformacija je pretirana).

Samokompenzacija se enostavno izvede na cevovodih iz jekla, bakra, aluminija in vinilne plastike, saj imajo ti materiali pomembno trdnost in elastičnost. Na cevovodih iz drugih materialov se raztezek običajno ublaži z dilatacijskimi spoji, ki so opisani spodaj.

Z uporabo deformacije ravnega odseka cevi lahko na splošno zaznamo toplotni raztezek katere koli velikosti, pod pogojem, da je kompenzacijski del dovolj dolg. V praksi pa običajno ne presegajo 400 mm. za jeklene cevi in ​​250 mm za vinil plastiko.

Če samokompenzacija cevovoda ne zadošča za lajšanje temperaturnih napetosti ali je ni mogoče izvesti, se zatečejo k uporabi posebne naprave, ki se uporabljajo kot kompenzatorji za leče in polnilne škatle ter kompenzatorji upognjenih cevi.

Kompenzatorji leč. Delovanje kompenzatorja leče temelji na odklonu okroglih plošč ali valovitih razširitev, ki tvorijo telo kompenzatorja. Lečni kompenzatorji so lahko iz jekla, rdečega bakra ali aluminija.

Glede na način izvedbe ločimo naslednje vrste kompenzatorji leč: varjeni iz vtisnjenih pol valov (sl. 5.8, a in b), varjeni v obliki diska (sl. 5.8, c ), varjeni boben (slika 5.8, d) in zasnovan posebej za delo na vakuumskih cevovodih (slika 5.8, d) .

riž. 5.8.– Kompenzatorji leč.

Skupne prednosti lečnih kompenzatorjev vseh vrst brez izjeme so njihova kompaktnost in nizke zahteve po vzdrževanju. Te prednosti so v večini primerov zasenčene z njihovimi pomembnimi pomanjkljivostmi. Glavne so naslednje:

· kompenzator leče ustvarja znatne aksialne sile, ki delujejo na fiksne nosilce cevovoda;

omejena sposobnost kompenzacije (največja deformacija kompenzatorja leče ne presega 80 mm):

· neprimernost kompenzatorjev leč za tlake nad 0,2-0,3 MPa;

razmeroma visoko hidravlični upor;

· zahtevnost izdelave.

Zaradi zgoraj navedenih premislekov se lečni kompenzatorji uporabljajo zelo redko, in sicer, ko sovpadajo številni specifični pogoji: pri nizkem srednjem tlaku (od vakuuma do 0,2 MPa), ob prisotnosti cevovoda. velik premer(najmanj 100 mm), s kratko dolžino območja, ki ga oskrbuje kompenzator (običajno ne več kot 20 m), pri prenosu plinov in hlapov po cevovodih, ne pa tudi tekočin.

Kompenzatorji oljnih tesnil. Najenostavnejši tip kompenzatorja polnilne škatle (tako imenovani enostranski neuravnoteženi kompenzator) je prikazan na sl. 5.9. Sestavljen je iz telesa 4 s tačko (s katero je pritrjen na fiksni nosilec), stekla 1 in oljnega tesnila. Slednji vključuje polnilno škatlo 3 in polnilno škatlo (pakirno tesnilo) 2. Polnilna škatla je običajno izdelana iz azbestne vrvice, podrgnjene z grafitom, položene v obliki ločenih obročev. Steklo in telo sta s prirobnicami povezana s cevovodom. Kozarec ima stran (označeno s črko A), ki preprečuje, da bi kozarec padel iz telesa.

Glavne prednosti dilatacijskih spojev so njihova kompaktnost in znatna kompenzacijska sposobnost (običajno do 200 mm). in zgoraj).

Slabosti dilatacijskih spojev polnilne škatle:

· velike aksialne sile,

· potreba po občasnem vzdrževanju tesnil (kar zahteva zaustavitev cevovoda),

Možnost prehajanja (puščanja) medija skozi tesnilo,

· možnost zagozdenja tesnila, kar povzroči zlom katerega koli dela cevovoda.

Do zagozdenja oljnega tesnila lahko pride zaradi nenatančnega polaganja cevovoda v ravni črti, posedanja enega od nosilcev med delovanjem, ukrivljenosti vzdolžne osi cevovoda pod vplivom temperaturnih sprememb v veji, korozije drsnih površin. in odlaganje vodnega kamna ali rje na njih.

Zaradi naštetih slabosti so kompenzatorji uvodnic na cevovodih splošni namen se uporabljajo zelo redko (na primer na ogrevalnih vodih v utesnjenih mestnih razmerah). Uporabljajo se na cevovodih iz materialov kot so: lito železo (ferosilid in antiklor), steklo in porcelan, faolit. Ti materiali zaradi svojih lastnosti zahtevajo namestitev na toge temelje, ki jih lahko zagotovijo dobro delo kompenzatorji žleze in zaradi njihove krhkosti izključujejo možnost uporabe samokompenzacije. Raztezni spoji, nameščeni na cevovodih iz teh materialov, so izdelani iz materialov, odpornih proti koroziji, kar preprečuje zamašitev zaradi rjavenja drgnjenih površin.

Za vse ostale cevovode, ki zahtevajo kompenzacijo toplotnega raztezka, je priporočljivo, da so samokompenzacijski ali po možnosti opremljeni s kompenzatorji iz upognjenih cevi. O njih spodaj.

Kompenzatorji, upognjeni iz cevi. Kompenzatorji te vrste so najpogostejši v podjetjih in na glavnih cevovodih. Upognjene dilatacijske spojke so izdelane iz jeklenih, bakrenih, aluminijastih in vinil plastičnih cevi.

A	b
riž. 5.11.– Upognjeni dilatacijski spoji a – v obliki črke U; b – v obliki črke S

Odvisno od načina izdelave ločimo kompenzatorje: gladke (sl. 5.10, a), prepognjene (sl. 5.10, b), valovite (sl. 5.10, c) in glede na konfiguracijo - v obliki lire (sl. 5.10). ), v obliki črke P (slika 5.11, a) in v obliki črke S (slika 5.11, b).

Izraz "zgiban" se nanaša na dilatacijski spoj, katerega ukrivljenost nastane zaradi tvorbe gub na notranji površini zavojev; izraz "valovit" se nanaša na dilatacijski spoj, ki ima valove v ukrivljenih odsekih vzdolž celega presek cevi. Glavna razlika med temi kompenzatorji je njihova kompenzacijska sposobnost in hidravlični upor. Če vzamemo kompenzacijsko zmogljivost gladkega kompenzatorja kot eno, potem bo, če so druge stvari enake, kompenzacijska zmogljivost zloženega kompenzatorja približno 3, valoviti kompenzator pa približno 5 - 6. Hkrati je hidravlični odpornost teh naprav je minimalna za gladek kompenzator in največja za valovit kompenzator.

Slabosti upognjenih dilatacijskih spojev vseh vrst brez izjeme vključujejo:

· velike dimenzije, ki otežujejo uporabo teh dilatacijskih spojev v tesnih prostorih;

· relativno visok hidravlični upor;

· pojav pojava utrujenosti v materialu kompenzatorja skozi čas.

Poleg tega imajo upognjeni dilatacijski spoji naslednje prednosti:

· znatna kompenzacijska zmogljivost (običajno do 400 mm);

· neznatna količina aksialnih sil, ki obremenjujejo fiksne nosilce cevovoda;

· enostavnost proizvodnje na mestu;

· nezahteven glede ravnosti cevovoda in pojava izkrivljanj v njem med delovanjem;

· enostavnost delovanja (ne zahteva vzdrževanja).

Sodoben način za podaljšanje življenjske dobe cevovodni sistemi je uporaba kompenzatorjev. Pomagajo preprečiti različne spremembe, ki nastanejo v ceveh zaradi stalnih sprememb temperature, tlaka in različne vrste vibracije Odsotnost kompenzatorjev na ceveh lahko povzroči neželene posledice, kot so sprememba dolžine cevi, njeno širjenje ali stiskanje, kar posledično povzroči preboj cevovoda. V zvezi s tem je problemu zanesljivosti cevovodov in kompenzatorjev namenjena največja pozornost in iskanje optimalne rešitve za zagotavljanje tehnična varnost kompenzacijski sistemi.

Obstajajo kompenzatorji cevi, polnilne škatle, leče in meha. večina na preprost način je uporaba naravne kompenzacije zaradi fleksibilnosti samega cevovoda s pomočjo kolen V obliki črke U. Dilatacijski spoji v obliki črke U se uporabljajo za nadzemno in kanalsko polaganje cevovodov. Za nadzemno namestitev zahtevajo dodatne podpore, in s kanalom - posebne kamere. Vse to vodi do znatnega povečanja stroškov plinovoda in prisilne odtujitve območij dragih zemljišč.

Raztezni spoji, ki so se do nedavnega najpogosteje uporabljali v ruskih ogrevalnih sistemih, imajo tudi številne resne pomanjkljivosti. Po eni strani lahko kompenzator polnilne škatle zagotovi kompenzacijo za aksialne premike katere koli velikosti. Po drugi strani pa trenutno ni tesnil, ki bi lahko zagotovila tesnost cevovodov z topla voda in trajekt za dolgo časa. V zvezi s tem je potrebno redno vzdrževanje dilatacijskih spojev tesnilne škatle, vendar tudi to ne prepreči puščanja hladilne tekočine. In ker so pri polaganju toplovodov pod zemljo potrebne posebne servisne komore za namestitev kompenzatorjev polnilne škatle, to bistveno oteži in oteži draga gradnja in delovanje ogrevalnih vodov s kompenzatorji te vrste.

Lečni kompenzatorji se uporabljajo predvsem na toplovodih in plinovodih, vodovodih in naftovodih. Togost teh dilatacijskih spojev je takšna, da je za njihovo deformacijo potreben velik napor. Vendar imajo kompenzatorji leč zelo nizko kompenzacijsko sposobnost v primerjavi z drugimi vrstami kompenzatorjev, poleg tega je delovna intenzivnost njihove izdelave precej visoka, veliko število zvarov (ki jih povzroča tehnologija izdelave) zmanjšuje zanesljivost teh naprav. .

Glede na to okoliščino postaja trenutno aktualna uporaba mehastih dilatacijskih spojev, ki ne puščajo in ne zahtevajo vzdrževanja. Mehasti kompenzatorji so majhni, jih je mogoče namestiti kjerkoli v cevovodu s katerim koli načinom polaganja in ne zahtevajo gradnje posebnih komor ali vzdrževanja v celotni življenjski dobi. Njihova življenjska doba praviloma ustreza življenjski dobi cevovodov. Uporaba dilatacijskih spojev z mehom zagotavlja zanesljivo in učinkovito zaščito cevovodov pred statičnimi in dinamičnimi obremenitvami, ki nastanejo zaradi deformacij, vibracij in vodnih udarcev. Zahvaljujoč uporabi visokokakovostnih nerjavnih jekel pri izdelavi meha lahko mehovi kompenzatorji delujejo v najtežjih pogojih s temperaturami delovne tekočine od " absolutna ničla» do 1000 °C in prenese delovne tlake od vakuuma do 100 atm, odvisno od izvedbe in delovnih pogojev.

Glavni del dilatacijskega spoja z mehom je meh - elastična valovita kovinska lupina, ki se lahko razteza, upogne ali premakne pod vplivom temperaturnih sprememb, tlaka in drugih vrst sprememb. Med seboj se razlikujejo po parametrih, kot so dimenzije, tlak in vrste pomikov v cevi (aksialni, strižni in kotni).

Na podlagi tega kriterija so kompenzatorji razdeljeni na aksialne, strižne, kotne (rotacijske) in univerzalne.

Meh sodobnih dilatacijskih spojk je sestavljen iz več tankih plasti nerjavno jeklo, ki se oblikujejo s hidravličnim ali konvencionalnim stiskanjem. Večslojni dilatacijski spoji nevtralizirajo učinke visokega tlaka in različne vrste vibracije, ne da bi pri tem povzročile reakcijske sile, ki jih nato izzove deformacija.

Podjetje Kronstadt (Sankt Peterburg), uradni zastopnik Danski proizvajalec Belman Production A/S, potrošni material ruski trg dilatacijski spoji z mehom, izdelani posebej za ogrevalna omrežja. Ta vrsta kompenzatorja se pogosto uporablja pri gradnji ogrevalnih omrežij v Nemčiji in Skandinaviji.

Zasnova tega kompenzatorja ima številne značilnosti.

Prvič, vsi sloji meha so izdelani iz visokokakovostnega nerjavečega jekla AISI 321 (analogno 08Х18Н10Т) ali AISI 316 TI (analogno 10Х17Н13М2Т). Trenutno se pri gradnji ogrevalnih omrežij pogosto uporabljajo dilatacijski spoji, pri katerih so notranji sloji meha izdelani iz materiala nižje kakovosti od zunanjih. To lahko privede do tega, da iz katerega koli razloga, tudi manjše poškodbe zunanji sloj ali z rahlo napako zvariti, bo voda, ki vsebuje klor, kisik in različne soli, prišla v meh in čez nekaj časa se bo zrušil. Nekoliko nižji je seveda strošek meha, pri katerem so samo zunanje plasti izdelane iz kakovostnega jekla. Toda te razlike v ceni ni mogoče primerjati s stroški dela v primeru nujne zamenjave pokvarjenega kompenzatorja.

Drugič, kompenzatorji Belman so opremljeni z zunanjim zaščitnim ohišjem, ki ščiti meh pred mehanskimi poškodbami, in notranjo cevjo, ki ščiti notranje plasti meha pred učinki abrazivnih delcev, ki jih vsebuje hladilno sredstvo. Poleg tega prisotnost notranja zaščita meh preprečuje nalaganje peska na leče meha in zmanjšuje pretočni upor, kar je pomembno tudi pri projektiranju toplovoda.

Druga možnost je enostavnost namestitve posebnost Belman kompenzatorji. Ta kompenzator je za razliko od svojih analogov dobavljen popolnoma pripravljen za vgradnjo v ogrevalno omrežje: prisotnost posebne pritrdilne naprave omogoča montažo kompenzatorja brez predhodnega raztezanja in ne zahteva dodatnega ogrevanja odseka ogrevalnega omrežja pred namestitvijo. . Kompenzator je opremljen z varnostno napravo, ki ščiti meh pred zvijanjem med montažo in preprečuje prekomerno stiskanje meha med delovanjem.

V primerih, ko voda, ki teče skozi cevovod, vsebuje veliko klora ali lahko vstopi v kompenzator podtalnica, Belman ponuja meh, pri katerem sta zunanja in notranja plast izdelana iz posebne zlitine, ki je posebej odporna na agresivne snovi. Za brezvodno montažo ogrevalnih vodov so ti kompenzatorji izdelani v izolaciji iz poliuretanske pene in so opremljeni s sistemom za daljinsko upravljanje na spletu.

Vse zgoraj navedene prednosti kompenzatorjev za ogrevalna omrežja, ki jih proizvaja Belman, skupaj z visoke kakovosti izdelave, nam omogočajo, da zagotovimo brezhibno delovanje meha vsaj 30 let.

Literatura:

1. Antonov P.N. "O posebnostih uporabe kompenzatorjev", revija " Priključki za cevi«, št. 1, 2007.
2. Polyakov V. “Lokalizacija deformacije cevi z uporabo dilatacijskih spojev z mehom”, “Industrijske vedomosti” št. 5-6, maj-junij 2007
3. Logunov V.V., Polyakov V.L., Slepchenok V.S. "Izkušnje pri uporabi kompenzatorjev z aksialnim mehom v ogrevalnih omrežjih", revija "Novice o oskrbi s toploto", št. 7, 2007.

Med delovanjem cevovodi spreminjajo svojo temperaturo zaradi temperaturnih sprememb okolju in črpane tekočine. Nihanje temperature stene cevovoda vodi do sprememb v njegovi dolžini.

Zakon o spreminjanju dolžine cevovoda je izražen z enačbo

Δ=α · l(t l - t o ),

kjer je Δ podaljšanje ali skrajšanje cevovoda; a je koeficient linearne razteznosti kovine cevi (za jeklene cevi α = 0,000012 1/°C); l - dolžina cevovoda; t l - temperatura polaganja cevovoda; t 0 - temperatura okolja.

Če so konci cevovoda togo pritrjeni, se v njem zaradi temperaturnih vplivov pojavijo toplotne natezne ali tlačne napetosti, katerih velikost je določena s Hookeovim zakonom

kje E- modul elastičnosti materiala cevi (za jeklo) E= 2,1·10 6 kg/cm 2 =2,1·10 5 MPa).

Te napetosti povzročajo sile na mestih, kjer je cevovod pritrjen, usmerjene vzdolž osi cevovoda, neodvisne od dolžine in enake

kjer je σ - tlačne in natezne napetosti, ki nastanejo v cevi zaradi temperaturnih sprememb; F - odprta površina prečnega prereza materiala cevi.

Magnituda n so lahko zelo velike in povzročijo uničenje cevovoda, fitingov, nosilcev, pa tudi povzročijo poškodbe opreme (črpalke, filtri itd.) in rezervoarjev.

Spremembe dolžine podzemnih cevovodov niso odvisne samo od temperaturnih nihanj, temveč tudi od sile trenja cevi ob podlago, ki preprečuje spreminjanje dolžine.

Če sile toplotnih napetosti niso odvisne od dolžine cevovoda, potem je sila trenja cevi ob podlago premo sorazmerna z dolžino cevovoda. Obstaja dolžina, pri kateri se lahko torne sile uravnotežijo s toplotno silo in cevovod ne bo imel spremembe dolžine. Na odsekih krajše dolžine se bo cevovod premikal v tleh.

Največja dolžina takega odseka 1 maks, pri kateri se lahko cevovod premika v tleh, določa enačba

kjer je δ debelina stene cevi, cm; k - pritisk tal na površino cevi, kg/cm 2; μ - koeficient trenja med cevjo in tlemi.

5.2. Kompenzatorji

Razbremenitev cevovodov pred toplotnimi napetostmi se izvede z vgradnjo kompenzatorjev. Kompenzatorji so naprave, ki omogočajo prosto podaljševanje ali krčenje cevovodov s temperaturnimi spremembami, ne da bi poškodovali povezave. Uporabljajo se leča, polnilna škatla in upognjeni kompenzatorji.

Pri izbiri trase cevovoda je treba stremeti k temu, da se temperaturne razširitve nekaterih odsekov zaznajo z deformacijami drugih, tj. prizadevajte si za samokompenzacijo cevovoda, pri čemer za to uporabite vse njegove zavoje in ovinke.

Kompenzatorji leč(slika 5.5) se uporabljajo za kompenzacijo raztezkov cevovodov z delovnimi tlaki do 0,6 MPa in premeri od 150 do 1200 mm.

riž. 5.5. Kompenzatorji leč z dvema prirobnicama

Kompenzatorji so izdelani iz stožčastih plošč (žigosanih), vsak par plošč, zvarjenih skupaj, tvori val. Število valov v kompenzatorju ni večje od 12, da se prepreči vzdolžno upogibanje. Kompenzacijska zmogljivost kompenzatorjev leč je do 350 mm.

L Za izolacijske kompenzatorje je značilna tesnost, majhne dimenzije, enostavnost izdelave in delovanja, vendar je njihova uporaba omejena zaradi neprimernosti za visoke tlake. Kompenzatorji tesnila (slika 5.6) so aksialni kompenzatorji in se uporabljajo za tlake do 1,6 MPa. Kompenzatorji so sestavljeni iz ohišja iz litega železa ali jekla in vanj vključenega stekla. Tesnilo med steklom in ohišjem ustvari oljno tesnilo. Kompenzacijska zmogljivost kompenzacijskega jarka tesnilne škatle je od 150 do 500 mm.

Kompenzatorji polnilne škatle so nameščeni na cevovodu z natančno namestitvijo, saj lahko morebitna izkrivljanja povzročijo zagozditev tulca in uničenje kompenzatorja. Kompenzatorji tesnila so nezanesljivi glede tesnosti, zahtevajo stalni nadzor tesnjenja tesnil in imajo zato omejeno uporabo. Ti kompenzatorji so nameščeni na cevovodih s premerom 100 mm in več za nevnetljive tekočine in na parovodih.

Upognjeni dilatacijski spoji imajo obliko U (slika 5.7), liro, S in druge oblike in so izdelani na mestu namestitve iz cevi, iz katerih je sestavljen cevovod. Ti kompenzatorji so primerni za vse tlake, uravnoteženi in zatesnjeni. Njihova pomanjkljivost so velike dimenzije.

Toplotni raztezek cevovodov pri temperaturi hladilne tekočine 50 ° C in več je treba absorbirati s posebnimi kompenzacijskimi napravami, ki ščitijo cevovod pred pojavom nesprejemljivih deformacij in napetosti. Izbira metode kompenzacije je odvisna od parametrov hladilne tekočine, načina polaganja ogrevalnih omrežij in drugih lokalnih pogojev.

Kompenzacija toplotnega raztezka cevovodov z uporabo zavojev poti (samokompenzacija) se lahko uporablja za vse načine polaganja ogrevalnih omrežij, ne glede na premer cevovoda in parametre hladilne tekočine pod kotom do 120 °. Če je kot večji od 120° in tudi v primeru, ko po izračunu trdnosti rotacije cevovodov ni mogoče uporabiti za samokompenzacijo, se cevovodi na obračalni točki zavarujejo. fiksne podpore.

Za zagotovitev pravilnega delovanja kompenzatorjev in samokompenzacij so cevovodi razdeljeni s fiksnimi nosilci na odseke, ki so glede na toplotni raztezek neodvisni drug od drugega. Na vsakem odseku cevovoda, omejenem z dvema sosednjima fiksnima nosilcema, je nameščen kompenzator ali samokompenzacija.

Pri izračunu cevi za kompenzacijo toplotnega raztezanja so bile narejene naslednje predpostavke:

fiksne podpore veljajo za popolnoma toge;

odpornost tornih sil premičnih nosilcev med toplotnim raztezkom cevovoda ni upoštevana.

Naravna kompenzacija ali samokompenzacija je najbolj zanesljiva pri delovanju, zato se v praksi pogosto uporablja. Naravna kompenzacija toplotnega raztezanja se doseže na zavojih in ovinkih trase zaradi fleksibilnosti samih cevi. Njegove prednosti pred drugimi vrstami kompenzacije so: enostavnost zasnove, zanesljivost, pomanjkanje potrebe po nadzoru in vzdrževanju ter razbremenitev fiksnih nosilcev pred notranjimi tlačnimi silami. Vgradnja naravne kompenzacije ne zahteva dodatne porabe cevi in ​​posebnih gradbenih konstrukcij. Pomanjkljivost naravne kompenzacije je bočno premikanje deformiranih delov cevovoda.

Določimo skupni toplotni raztezek odseka cevovoda

Za nemoteno delovanje ogrevalnih omrežij je potrebno, da so kompenzacijske naprave zasnovane za največje podaljške cevovoda. Zato se pri izračunu raztezkov upošteva, da je temperatura hladilne tekočine najvišja, temperatura okolja pa najnižja. Popolna toplotna razteznost odseka cevovoda

l= αLt, mm, stran 28 (34)

kjer je α koeficient linearne razteznosti jekla, mm/(m-deg);

L - razdalja med fiksnimi nosilci, m;

t – načrtovana temperaturna razlika, upoštevana kot razlika med delovno temperaturo hladilne tekočine in načrtovano temperaturo zunanjega zraka za načrtovanje ogrevanja.

l= 1,23*10 -2 *20*149 = 36,65 mm.

l= 1,23* 10 -2 * 16* 149 = 29,32 mm.

l= 1,23*10 -2 *25*149 = 45,81 mm.

Podobno najdemo  l za druga področja.

Sile elastične deformacije, ki nastanejo v cevovodu pri kompenzaciji toplotnega raztezka, so določene s formulami:

kg; , N; Stran 28 (35)

kjer je E elastični modul jeklene cevi, kgf / cm2;

jaz- vztrajnostni moment prečnega prereza stene cevi, cm;

l– dolžina manjšega in večjega odseka plinovoda, m;

t – izračunana temperaturna razlika, °C;

A, B - pomožni brezdimenzijski koeficienti.

Za poenostavitev določanja sile elastične deformacije (P x, P v) Tabela 8 podaja pomožno vrednost za različne premere cevovoda.

Tabela 11

Zunanji premer cevi d H, mm

Debelina stene cevi s, mm

Med delovanjem ogrevalnega omrežja se v cevovodu pojavijo napetosti, ki podjetju povzročajo neprijetnosti. Za zmanjšanje napetosti, ki nastanejo pri segrevanju cevovoda, se uporabljajo aksialni in radialni jekleni raztezni spoji (polnilo, v obliki črke U in S in drugi). Široka uporaba našel kompenzatorje v obliki črke U. Za povečanje kompenzacijske zmogljivosti dilatacijskih spojev v obliki črke U in zmanjšanje upogibne kompenzacijske napetosti v obratovalnem stanju cevovoda je za odseke cevovodov z gibljivimi dilatacijskimi spoji cevovod med namestitvijo predhodno raztegnjen v hladnem stanju.

Predhodno raztezanje se izvede:

pri temperaturah hladilne tekočine do vključno 400 ° C za 50% celotnega toplotnega raztezka kompenziranega odseka cevovoda;

pri temperaturi hladilne tekočine nad 400 °C za 100% celotnega toplotnega raztezka kompenziranega odseka cevovoda.

Ocenjeno toplotno raztezanje cevovoda

Mm stran 37 (36)

kjer je ε koeficient, ki upošteva količino predraztezanja kompenzatorjev, morebitno netočnost izračuna in sprostitev kompenzacijskih napetosti;

l– skupni toplotni raztezek odseka cevovoda, mm.

1 del х = 119 mm

Glede na aplikacijo pri x = 119 mm izberemo odmik dilatacije H = 3,8 m, nato krak kompenzatorja B = 6 m.

Da bi našli silo elastične deformacije, narišemo vodoravno črto H = 3,8 m, njeno presečišče z B = 5 (P k) bo dalo točko, spuščanje pravokotnice, od katere do digitalnih vrednosti P k dobimo rezultat P k - 0,98 tf = 98 kgf = 9800 N.

Slika 3 – Kompenzator v obliki črke U

7 odsek х = 0,5*270 = 135 mm,

N = 2,5, V = 9,7, R k – 0,57 tf = 57 kgf = 5700 N.

Na enak način izračunamo preostale odseke.