Сильфонный компенсатор для тепловых сетей что это
Опыт применения осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях
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:
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:
Еще в 1983 г. Технический совет Главного топливно-энергетического управления Ленинграда потребовал от проектных, конструкторских организаций и заводов-изготовителей:
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:
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 Нерюнгринской 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:
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).
Сильфонный компенсатор для тепловых сетей что это
КОМПЕНСАТОРЫ СИЛЬФОННЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
Общие технические условия
Steel bellows expansion joints for heat networks. General specifications
Дата введения 2015-09-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-производственное предприятие «Компенсатор» (ОАО «НПП «Компенсатор»)
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 69-П от 29 августа 2014 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2014 г. N 2048-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32935-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2015 г.
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности и труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.3.003-86 Система стандартов безопасности и труда. Работы электросварочные. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности и труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.019-80 Система стандартов безопасности и труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.020-80 Система стандартов безопасности и труда. Процессы перемещения грузов на предприятиях. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.025-80 Система стандартов безопасности и труда. Обработка металлов резанием. Требования безопасности
ГОСТ 15.001-88 Система разработки и постановка продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения*
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.201-2000 [1].
ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения
ГОСТ 26.020-80 Шрифты для средств измерений и автоматизации. Начертание и основные размеры
ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 356-80 Арматура и детали трубопроводов. Давления номинальные пробные и рабочие. Ряды
ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
ГОСТ 550-75 Трубы стальные бесшовные для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Технические условия
ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструктивной стали. Общие технические условия
ГОСТ 1577-93 Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной и качественной стали. Технические условия
ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством*
* На территории Российской Федерации действуют МУ 2.1.5.1183-03 [2] и СанПиН 2.1.4.1074-01 [3].
ГОСТ 5520-79 Прокат листовой из углеродистой, низколегированной и легированной стали для котлов и сосудов, работающих под давлением. Технические условия
ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 6032-2003 Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии
ГОСТ 7350-77 Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия
ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования
ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент
ГОСТ 9045-93 Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия
ГОСТ 9293-74 Азот газообразный и жидкий. Технические условия
ГОСТ 14637-89 Прокат толстолистовой из углеродистой стали обычного качества. Технические условия
ГОСТ 15150-69 Машины и приборы и другие технические изделия. Исполнение для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности
ГОСТ 19281-89 Прокат стали повышенной прочности. Технические условия
ГОСТ 20072-74 Сталь теплоустойчивая. Технические условия
ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия
ГОСТ 22743-85 Сильфоны. Термины, определения и буквенные обозначения
ГОСТ 23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования
ГОСТ 24054-80 Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования
ГОСТ 25756-83 Компенсаторы и уплотнения сильфонные. Термины и определения
ГОСТ 27036-86 Компенсаторы и уплотнения сильфонные металлические. Общие технические условия
ГОСТ 28338-89 (ИСО 6708-80) Соединения трубопроводов и арматура. Номинальные диаметры. Ряды
ГОСТ 28697-90 Программа и методика испытаний сильфонных компенсаторов и уплотнений. Общие требования
ГОСТ 29329-92 Весы для статического взвешивания. Общие технические требования*
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 [4].
ГОСТ 30732-2006 Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27.002, ГОСТ 16504, ГОСТ 22743, ГОСТ 25756, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 герметичность: Способность сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства) и отдельных их элементов и соединений препятствовать газовому или жидкостному обмену между разделенными средами.
3.1.2 группа однородной продукции: Группа продукции, состоящая из подобных изделий, которыми считаются изделия одного типа, в которых сильфоны и узлы соединения сильфонов с присоединительной арматурой имеют одинаковое конструктивное исполнение, изготовлены из одних и тех же материалов по одной технологии.
3.1.3 жесткость: Сопротивление силе в сильфонном компенсаторе (сильфонном компенсационном устройстве) необходимой для достижения сдвига, осевого или углового хода.
3.1.4 испытательная среда: Среда, используемая для проведения контрольных испытаний сильфонных компенсаторов (сильфонных компенсационных устройств).
3.1.5 максимальное состояние сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства): Наибольшая длина сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства).
3.1.6 минимальное состояние сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства): Наименьшая длина сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства).
3.1.7 назначенный срок службы: Календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства) должна быть прекращена независимо от его технического состояния.
3.1.8 наработка сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства): Продолжительность работы сильфонного компенсатора (сильфонного компенсационного устройства) в циклах.
Мир инженера
информация для инженеров и проектировщиков
Сильфонный компенсатор
Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой статье поговорим, про сильфонный компенсатор, узнаем, что же такое сильфонный компенсатор для стальных труб, выполним расчет сильфонного компенсатора и много другое. Сильфонный компенсатор (СК) – устройство, состоящее из сильфона (сильфонов) и арматуры, способное поглощать или уравновешивать относительные движения определенной величины и частоты, возникающие в герметично соединяемых конструкциях и проводить в этих условиях пар, жидкости и газы [ГОСТ 25756-83, термин 1].
Компенсатор сильфонный осевой неразгруженный допускается применять на прямолинейных участках для компенсации тепловых удлинений трубопроводов тепловых сетей при любых способах прокладки, а также на трубопроводах насосных станций, на водонагревательных установках, в тепловых пунктах потребителей и других сооружениях тепловых сетей.
Производители сильфонных компенсаторов в России выпускают огромное множество различных типов и видов сильфонных компенсаторов, но самое основное производство сильфонных компенсаторов в России это в г. Санкт-Петербург. Основным документом является “Руководящий документ РД-3-ВЭП по применению осевых сильфонных компенсаторов, сильфонных компенсационных устройств, стартовых сильфонных компенсаторов при проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей, систем горячего водоснабжения и паропроводов (5-ая редакция 2019 года)“. Данный документ содержит рекомендации по применению серийных компенсаторов АО «НПП Компенсатор» по техническим условиям ИЯНШ.300260.029ТУ, ИЯНШ.300260.033ТУ и ИЯНШ.300260.035ТУ для компенсации температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей и паропроводов.
Также есть на компенсаторы сильфонные ГОСТ 32935-2014 Компенсаторы сильфонные металлические для тепловых сетей. Общие технические условия.
Сильфонный компенсатор должен сохранять работоспособность в условиях кратковременного затопления грунтовыми и паводковыми водами. В аварийных случаях допускается кратковременное затопление водой с температурой до 100 0 С. Средний срок службы компенсаторов до списания — не менее 10 лет при наработке не более 2000 циклов.
В период предварительного монтажа необходимо проверить отклонения соединений компенсаторов с трубопроводами, которые не должны превышать следующих значений:
— допуск соосности патрубков — 4 мм для Dy ≤ 400 мм и 5 мм для Dy >400 мм;
— допуск параллельности торцов концевых патрубков и присоединяемых труб — 4 мм для Dy ≤ 400 мм и 5 мм для Dy > 400 мм.
Установка сильфонных компенсаторов на трубопроводах
До обобщения опыта эксплуатации сильфонные компенсаторы при подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной следует устанавливать, как правило, в камерах. При подземной прокладке тепловых сетей на эстакадах или отдельно стоящих опорах сооружение специальных павильонов для сильфонных компенсаторов не требуется. Они устанавливаются, как правило, у неподвижных опор. Между двумя неподвижными опорами должен устанавливаться только один компенсатор.
До и после компенсаторов должны предусматриваться направляющие опоры. В качестве одной из направляющих опор рекомендуется использовать неподвижную опору.
Допускается применение в качестве направляющих опор хомутовых опор с двумя хомутами, расположенными друг от друга на расстоянии не менее 100 мм для труб диаметром Dy ≤ 500 мм и не менее 200 мм для труб с Dy ≤ 1000 мм. При обнаружении не герметичности компенсатора при гидравлических испытаниях компенсатор демонтируется и заменяется новым, о чем составляется акт. Сильфонные компенсаторы трубопроводов во время работы не требуют постоянного обслуживания. Применение их на тепловых сетях сокращает потери с утечками и трудозатраты на их обслуживание по сравнению с сальниковыми компенсаторами, а также уменьшает зону занятости по сравнению с П-образными компенсаторами.
В Санкт-Петербурге на тепловых сетях установлено самое большое число сильфонных компенсаторов разных диаметров по сравнению с другими городами России.
Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей устанавливаются при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте тепловых сетей.
Монтаж сильфонных компенсаторов на трубопроводах
Сильфонные компенсаторы трубопроводов тепловых сетей при строительстве, реконструкции и ремонте тепловых сетей могут быть применены взамен П-образных компенсаторов и сальниковых компенсаторов. В зависимости от расчетных значений температурного удлинения трубопроводов устанавливается один или несколько компенсаторов последовательно.
В связи с тем, что сильфонные компенсаторы изготавливают из нержавеющей стали в виде отдельного узла, что исключает необходимость постоянного надзора за ними в процессе эксплуатации, они могут быть установлены в каналах, футлярах, камерах вместе с другим оборудованием. При поступлении компенсаторов на монтажную площадку обязательно надо осуществлять входной контроль с проверкой маркировки, клейма ОТК, документа, удостоверяющего качество компенсатора и его техническое состояние. На поверхности сильфона не допускаются трещины, расслоений, раковины, окалина, брызги металла, забоины, вмятины, продольные и поперечные риски. Про монтаж компенсатора рекомендую прочитать статью про “Сальниковые компенсаторы”.
Компенсаторы сильфонные осевые неразгруженные:
а — сильфонный компенсатор односекционный;
б- сильфонный компенсатор двухсекционный;
в — по ТУ 5.551-1972-88
6 — внутренняя обечайка;
Lстр. — длина строительной часта конструкции
Допускаются следы от разъема колец (кассет) оснастки и как исключение — вмятины глубиной не более 0,2 мм (на площади 100 см 2 не более одной вмятины).
Основные требования к монтажу сильфонных компенсаторов смотри статью по ссылке.
Маркировка должна содержать обозначение компенсатора, товарный знак и номер партии.
При выявлении повреждений сильфона, трещин, расслоения, вмятин и других дефектов (хотя бы одного) компенсатор бракуется и на тепловую сеть не устанавливается.
Транспортировка компенсаторов разрешается только в заводской упаковке, исключающей возможность повреждения сильфона, если учесть, что поверхностные слои металла имеют толщину не более 0,2 мм. Запрещается подъем компенсатора краном с помощью троса, пропущенного внутри сильфона.
Запрещается сбрасывать компенсаторы с автомашины, в траншею, в камеры и т. п. Перед монтажом с ограничительных шпилек компенсатора надо снять направляющие трубки.
Вид сильфонного компенсатора:
б – в период транспортировки к месту монтажа и во время предварительного монтажа;
в – после окончательного монтажа (компенсатор растят на 50 мм);
г – после окончательного монтажа (компенсатор сжат на 50 мм).
1 – шпилька ограничительная;
3 – трубка направляющая;
Для обеспечения максимальной компенсирующей способности с помощью гаек 2 компенсатор растягивается на величину, указанную в таблице, в зависимости от температуры наружного воздуха.
Растяжка сильфонных компенсаторов тепловых сетей во время монтажа в зависимости от температуры наружного воздуха
компенсатора при монтаже, мм
Растянутый компенсатор вваривается в трубопровод, после чего направляющие трубки устанавливаются на место. На линейной части при канальной и воздушной прокладках сильфонные компенсаторы монтируются с установкой скользящих и направляющих опор под трубами с обеих сторон компенсатора. Отклонение оси сильфонного компенсатора от оси трубопровода не должно превышать в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно 4 и 5 мм. При установке сильфонных компенсаторов в камерах их монтаж, как и сальниковых, производится с учетом отклонений в плоскостях 4 и 5 мм. Места соединения труб с сильфонными компенсаторами покрываются сначала гидроизоляцией, а затем тепловой изоляцией до фланца. Техническое состояние компенсатора дополнительно проверяется перед его закрытием кожухом и изоляцией, на что составляется акт. Испытание компенсаторов проводится совместно с испытанием тепловой сети. Места где производится установка сильфонных компенсаторов отмечаются в исполнительной документации.
Широкое применение сильфонных компенсаторов при строительстве и ремонтах тепловых сетей обеспечивает значительное сокращение трудозатрат, сроков строительства, получение экономии материалов и топливно-энергетических ресурсов, тем самым создает условие для надежного, безаварийного, качественного теплоснабжения потребителей тепла.
Технические требования к сильфонным компенсаторам
Компенсатор сильфонный осевой неразгруженный изготовляется по техническим условиям завода-изготовителя. Он применяются на прямолинейных участках для компенсации тепловых удлинений трубопроводов тепловых сетей, а также на трубопроводах насосных станции, в теплообменных аппаратах, тепловых пунктах, котельных и других сооружениях тепловых сетей с температурой теплоносителя не более 200 0 С и давлением 0,6; 1,0; 1,6; 2,5 МПа (6; 10; 16; 25 кгс/см 2 ).
Материал корпуса сильфонного компенсатора — нержавеющая и углеродистая сталь, толщина гофр (число слоев) зависит от предельного рабочего давления теплоносителя на участке сети, где он будет установлен. Диаметр и материал патрубков должны соответствовать диаметру и материалу основной трубы тепловой сети. Испытание сильфонного компенсатора производится как индивидуально на заводе-изготовителе, так и совместно с трубопроводами после их монтажа.
Ремонт сильфонного компенсатора
Ремонт сильфонного компенсатора, также, как и ремонт сальникового компенсатора состоит из текущего и капитального. Сильфонные компенсаторы не требуют текущего ремонта. Капитальный ремонт включает в себя замену сильфонного компенсатора. В состав работ капитального ремонта входят допуск к работе, подготовка рабочего места, установка сварочного и изолировочного оборудования, установка такелажных приспособлений, перемещение компенсатора, к месту установки, снятие тепловой изоляции, разборка грунта над камерой и каналом, снятие перекрытия камеры (для компенсаторов диаметром не менее 500 мм) и канала для П-образного компенсатора, вырезка и снятие дефектного компенсатора, установка, прихватка и сварка нового компенсатора, гидравлические испытания участка тепловой сети (дефектоскопия сварочных стыков), где производилась замена компенсатора, наложение тепловой изоляции, установка перекрытия камеры, засыпка камеры, оформление окончания работ.
Эффективность применения сильфонных компенсаторов и самокомпенсирующихся труб
При применение осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях и само компенсирующихся труб сокращается длина трубопроводов, уменьшаются потери тепла, гидравлические потери, расход материалов, трудозатраты. Это и есть преимущества сильфонных компенсаторов. К тому же нет набивки, которая вымывается в сальниковых компенсаторах.
Широкое применение в Санкт-Петербурге сильфонных компенсаторов в стальных футлярах (компенсационных узлов — СКФ) при любых видах прокладки, особенно при бесканальной, и в проходах через стенки камер и других сооружений тепловых сетей, а также взаимодействие и тесное содружество разработчиков, строителей и эксплуатационников позволило повысить качество строительства, в значительной мере сократить трудозатраты и сроки прокладки тепловых сетей.
В результате этого в Санкт-Петербурге достигнут новый, наиболее высокий качественный уровень строительства тепловых сетей — одного из наиболее ответственных и технически сложных инженерных сооружений городского хозяйства.
Годовой экономический эффект по расчетам треста Ленгазтеплострой при применении компенсационных узлов (СКФ) по сравнению с сильфонными компенсаторами при бесканальной прокладке тепловых сетей составил 1,5 млн руб. на 40 км трассы трубопроводов.
Расчеты Московского отделения ВГНИПИИ Атомтеплоэлектропроект показывают, что замена П-образных компенсаторов на сильфонные (волнистые) для трубопроводов, прокладываемых в каналах, дает экономический эффект на 1 км трассы: по капитальным вложениям — 19 тыс. руб.; по эксплуатационным расходам — 1,5 тыс. руб.; по другим затратам — 2,4 тыс. руб., а для трубопроводов, прокладываемых на эстакадах: по капитальным вложениям — 12 тыс. руб.; по эксплуатационным расходам — 0,9 тыс. руб.; по другим затратам — 2,4 тыс. руб.
По предварительным расчетам широкое применение самокомпенсирующихся труб при строительстве тепловых сетей дает экономический эффект порядка 10% стоимости прокладки 1 км гладкостенных труб при существующей прокладке с существующими компенсационными устройствами. Так, например, в 1986 г. трестом Ленгазтеплострой проложен участок тепловой сети из спиральношовных труб диаметром 600 мм. Это позволило снизить трудозатраты на проектирование и строительство тепловой сети, повысить ее надежность, исключить необходимость установки специальных компенсаторов. Годовой экономический эффект составил 70 тыс. руб. на 1 км трассы трубопровода. При выпуске заводами изолированных спиральношовных труб разных диаметров в достаточном количестве их применение при проектировании и строительстве тепловых сетей в СССР может дать большую экономию в материалах, трудовых и финансовых затратах, т. е. большой экономический эффект.
Предварительное растяжение или сжатие сильфонного компенсатора
Схемы работы сильфона в осевом компенсаторе
Если не была выполнена предварительная растяжка компенсатора, то допустимый осевой ход компенсатора на сжатие будет равен Δk/2. Если же выполнить растяжку компенсатора на монтаже на величину Δk/2, то при температурных расширениях трубопровода зазор компенсатора в начале будет закрываться на величину предварительной растяжки Δk/2 и сильфон примет нейтральное положение, а уже затем будет происходить его сжатие также на величину Δk/2. Таким образом, допустимый осевой ход компенсатора увеличивается в два раза. При использовании предварительной растяжки следует внимательно контролировать фактическое направление деформаций компенсатора (растяжение или сжатие), растяжение предварительно растянутого компенсатора не допускается, поскольку в этом случае его допустимый осевой ход на растяжение уже исчерпан. Для учета монтажной растяжки, следует ввести дополнительный узел рядом с компенсатором и задать для него предварительную растяжку. Величина задаваемой растяжки не должна превышать величину Δk/2. После расчета абсолютная величина полученной деформации не должна превышать значение Δk/2. Также следует убедиться, что в процессе нагружения во всех расчетных состояниях компенсатор сжимается, а не растягивается.
Расчет растяжки сильфонного компенсатора
Пример 1. Исходные данные:
— условный диаметр трубопровода Ду = 400 мм прокладываемый в проходном канале в мин.ватной изоляции;
— температура наружного воздуха ля г. Москва Тв = – 28 0 С;
— температура теплоносителя 150 – 70 0 С и коэффициент линейного расширения стали, соответственно 0,0125 и 0,012 мм/(м* 0 С);
— фактическое расстояние между неподвижным опорами Lф = 160,5 м.
1) Для начала необходимо определиться с типом применяемого сильфонного компенсатора. Подбор сильфонного компенсатора тепловой сети рекомендую согласно РД-3-ВЭП, в котором указаны правила усатновки сильфонных компенсаторов, схема установки сильфонного компенсатора и многое другое. В руководящем документе РД-3-ВЭП по применению осевых сильфонных компенсаторов огромный выбор компенсаторов, но для моего способа прокладки подходит компенсатор сильфонный КСО по техническим условиям ИЯНШ.300260.029ТУ – это односильфонные и двухсильфонные компенсаторы с усиленным защитным кожухом и направляющими лыжами, которые предназначены для установки в трубопроводы при наземной прокладке, внутри помещений, а также при подземной прокладке в тоннелях, проходных и непроходных каналах и тепловых камерах.
Мы будем использовать компенсатор сильфонный осевой КСО по серии ТС 627.00.00.00 – однобнолочный компенсатор 1КСО-25-400-95 длиной компенсатора 910 мм и с максимальным осевых ходом Lх = 190 мм и по серии ТС 628.00.00.00 – двухблочный компенсатор 2КСО-25-400-190 длиной компенсатора 1820 мм и с максимальным осевым ходом Lх = 380 мм. (Характеристики и параметры могут меняться, так что смотрите на сайте производителя параметры и типы компенсаторов).
2) Максимальная длина участка, на котором устанавливается один осевой сильфонный компенсатор при всех способах прокладки трубопроводов, рассчитывается по формуле:
2*λ-1 – осевой ход (указывается в характеристиках компенсатора), мм. Для нашего случая это 190 мм и 380 мм.
а – коэффициент линейного расширения стали, мм/м· 0 С;
t1 – максимальная расчетная температура теплоносителя, 0 С;
t0 – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления (средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью t0 (0,92)) по СП 131.13330.2012, 0 С. Для нашего случая это –28 0 С.
Определим максимально допустимое расстояние между неподвижными опорами Lм(но) для обратного трубопровода (один одноблочный компенсатор):
Lм(но) = (0,9*(190)) / (0,012*(70 – (–28)) = 171 / 1,176 = 145,41 м.
Так как компенсаторы на подающем и обратном трубопроводах ставят радом, то соответственно для подающего трубопровода рассчитывать не будем и Lм(но) для него будет 145,41 м. (Если вы посчитаете для подающего трубопровода с 2-х блочным компенсатором, то получите Lм(но) = 153,71 м).
2) Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле (мм):
а – коэффициент линейного расширения углеродистых трубных сталей, мм/м* 0 С;
L – длина рассматриваемого участка трубопровода, м;
t1 – максимальная температура стенки трубы, принимаемая равной максимальной температуре теплоносителя, 0 С;
t2 – минимальная температура стенки трубы, принимаемая равной расчётной температуре наружного воздуха для отопления (t2 = tн.о.).
Определим максимально возможное удлинение обратного трубопровода:
Определим максимально возможное удлинение подающего трубопровода:
Можно это все заполнить в виде такой таблички
3) Теперь определим величины предварительной растяжки сильфонного компенсатора при температуре монтажа и заполним таблицу растяжки сильфонных компенсаторов.
Сильфонный компенсатор поставляется в нейтральном положении, относительно которого он может растягиваться и сжиматься на величину ± l-1 – амплитуды осевого хода. Для использования полного рабочего хода, 2∙λ-1, компенсаторы которые при пуске трубопровода работают на сжатие, во время монтажа скомпенсатора необходимо растянуть на величину DLмонт, которая зависит от температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж (Tмонт).
На рабочих чертежах трубопроводов следует приводить таблицу величины предварительной (монтажной) деформации (DLмонт) сильфонных компенсаторов для тепловых сетей в зависимости от температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж.
Величина предварительной (монтажной) деформации определяется по формуле:
Так как у нас есть фактическое расстояние между неподвижными опорами, Lф, то в формуле будем использовать ее.
Определим величины предварительной растяжки для обратного трубопровода:
DLмонт = 106,5*0,012*(0,5*(70 + (–28) – (–10)) = 1,278*(21–(–10)) = 39,62 мм
Определим величины предварительной растяжки для подающего трубопровода:
DLмонт = 106,5*0,0125*(0,5*(150 + (–28) – (–10)) = 1,331*(61–(–10)) = 94,51 мм.
Округлим до 95 мм.
В таблице “–”, значит растяжка не требуется.
3) Встречал расчет на величину растяжения компенсационных узлов на основе осевого хода Lмонт, мм при температуре окружающего воздуха, 0 C, который сейчас приведу для Тмонт = – 10 0 С.
2*λ-1 – максимальный осевой ход, λ-1 – амплитуда осевого хода (это половина максимального осевого хода).
Рассчитаем величину растяжения компенсационных узлов Lмонт для обратного трубопровода (Lх = 190 мм):
Рассчитаем величину растяжения компенсационных узлов Lмонт для подающего трубопровода (Lх = 380 мм):
И получаем еще одну таблицу (хоть этот расчет нам и не требовался)
Вот такой вот онлайн расчет сильфонного компенсатора. Если статья будет интересной и многих пользователей заинтересует, то приведу расчет на сильфонный компенсатор в ППУ изоляции бесканально прокладываемый.
Если необходим расчет сильфонного компенсатора в программе СТАРТ, то пишите на электронную почту worldengineer77@gmail.com.
Незабываем также про направляющие опоры для сильфонных компенсаторов, так как наш компенсатор сильфонный осевой под приварку КСО в проходном канале, то необходимы наружные направляющие опоры.
