Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей что это
Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей
Сильфонные компенсаторы применяют в самых разных сферах, они установлены на промышленных объектах и трубопроводах коммунальных систем. Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей позволяют подать в наши дома горячую воду, подвести отопление. В настоящее время для подобных трубопроводов применяются как простые осевые компенсаторы (КСО, 2КСО), так и специальные сильфонные компенсирующие устройства (СКУ, 2 СКУ). Сильфонные компенсаторы пришли на смену морально устаревшим линзовым и сальниковым устройствам.
Трубопроводы тепловых сетей работают с горячим теплоносителем, они разработаны таким образом, что во время подачи горячей среды трубы нагреваются и удлиняются, а после остывают и укорачиваются. Важным звеном такого трубопровода являются компенсаторы, которые нивелируют эту деформацию, не давая системе оказывать нагрузку на другие узлы.
Осевые компенсаторы
В основном в тепловых сетях применяются самые простые осевые сильфонные компенсаторы, состоящие из сильфона и патрубков под приварку. Сильфон изготавливается из нержавейки, а патрубки из обычных сплавов. Такие устройства могут быть вмонтированы в любую теплосеть, место ее прокладки значения не имеет, достаточно соблюсти технические требования к установке изделий.
Если вам необходимо смонтировать сильфонный компенсатор в подземный канальный теплопровод, то достаточно выбрать прямой участок системы и установить его между двух, неподвижных опор. Следующий компенсатор, если необходимо, можно разместить уже за следующими опорами.
Опоры предотвращают деформации других видов и помогают компенсатору работать правильно и системно. Обычно, при проектировании тепловой сети, уже закладываются специальные места для опор, компенсаторов и прочей трубопроводной арматуры. Все что нужно сделать, правильно установить изделие на трубопровод. Нарушения во время монтажа и эксплуатации изделия, могут привести к его быстрому выходу из строя.
Выход из строя сильфонного компенсатора раньше окончания его срока эксплуатации, достаточно редкое явление, обычно ставшее следствием нарушений норм и правил работы с ним.
Как видите, факторов риска очень много, поэтому любые действия с сильфонными компенсаторами для тепловых сетей, да и другими изделиями трубопроводной арматуры, нужно согласовывать с техническими службами.
Компенсирующие устройства
В настоящее время все большую популярность набирают сильфонные компенсационные устройства с теплоизоляцией (минеральной ППМ, пенополиуретановой ППУ), скрывающиеся за аббревиатурой СКУ. Эти компенсаторы не так требовательные к опорам трубопровода, поскольку в их конструкцию уже предусмотрена защита сильфонов от ненужных деформаций, они просты и удобны в монтаже и эксплуатации.
Современная конструкция позволяет использовать компенсаторы СКУ.ППУ, СКУ.ППМ на тепловых сетях и трубопроводах. При этом они становятся частью всей трубопроводной системы, выполняя свою работу и не давая теплоносителю потерять энергию и тепло.
Другие компенсаторы
Одной из разновидностей сильфонных компенсаторов, которые применяются на теплотрассах, являются стартовые устройства, которые используются при запуске трубопроводной системы. Стартовый компенсатор позволяет тепловой сети выйти на нормальный режим работы. Во время подачи теплоносителя в систему, трубы начинают удлиняться, а компенсатор при этом сужается. Он срабатывает всего один раз, после чего его заваривают и он становится обычным участком трубы.
Кроме стартовых, на определенных участках трубопровода могут применяться и другие виды сильфонных компенсаторов. Например, на изогнутых трубах ставят поворотные или угловые компенсаторы, на длинных участках прямого трубопровода монтируют сдвиговые компенсаторы.
Более подробную информацию о работе сильфонных компенсаторов на трубопроводах тепловых сетей, можно узнать у непосредственных производителей трубопроводной арматуры во время заказа соответствующей продукции.
Зачем нужны сильфонные компенсаторы для тепловых сетей
Сильфонные компенсаторы применяются для сглаживания температурной деформации.
Устройство снимает вибрационную нагрузку, помогает герметизировать трубопроводы, предотвращает разрушение труб.
За счет установки сильфонов снижаются потери тепла, соответственно и затраты на строительство, эксплуатации, повышается надежность теплосетей.
Классификация изделий
Во время эксплуатации, прямолинейный участок трубопровода подвергается температурной деформации, за счет изменения линейных размеров при нагревании материалов.
Это касается протяженных участков, которые располагаются между неподвижными опорами.
Возникшее напряжение работает на сжатие или растяжение, в следствие чего, возможны изгибы и разрушение трубы.
Гофрированная конструкция компенсатора гасит изменения длины, за счет собственной упругой деформации (эту же роль выполняет и сильфонная подводка для воды из нержавеющей стали).
Устройства подразделяются на несколько типов в соответствии с видом деформации:
А вам известно, как своими руками установить раковину тюльпан, фото которой размещено на странице, скрытой под ссылкой? Посмотрите на обычные и эксклюзивные варианты сентехники.
А вам известно, как своими руками установить раковину тюльпан, фото которой размещено на странице, скрытой под ссылкой? Посмотрите на обычные и эксклюзивные варианты сентехники.Что делать, когда стиральная машинка постоянно набирает и сливает воду, написано на этой странице.
По мере развития технологий осевые компенсаторы заменили сальниковые, которые сложны в эксплуатации, обслуживании.
Это связано с разрушением уплотнительных материалов. При установке таких устройств на подземных трубопроводах требовался монтаж специальных камер.
Не смотря на постоянное обслуживание, возможны утечки теплоносителя.
Протяженность теплосетей с сальниковыми компенсаторами сделала такие коммуникации нерентабельными.
То же самое касается и П-образных конструкций.
Большие размеры, площади охраняемой зоны, устройство дополнительных опор или подземных камер сводят на нет эффективность применения таких сильфонов.
Современные модификации позволяют устанавливать компенсатор без сооружения дополнительных опорных элементов
Конструктивные особенности
Сильфоны обладают небольшими габаритами, устанавливаются на любом участке трубопровода, независимо от способа укладки.
Устройства способны работать без специальных камер, легко обслуживаются.
Срок службы равен времени плановой эксплуатации трубопровода.
Применение сильфонного компенсатора обеспечит надежную защиту труб от нагрузок, связанных с деформацией, вибрацией, гидроударами.
Модели устройств изготавливаются, в соответствии с предполагаемыми условиями работы.
В зависимости от этого, используют различные модели компенсаторов, которые представляют собой разные виды сильфонов, арматуры, патрубков, защитных конструкций.
Основная составляющая – сильфон, представляет собой упругую металлическую гофру, которая способна:
А знаете ли вы, какую лучше купить тумбу под стиральную машину с раковиной? Советы и рекомендации по выбору мебели для ванной написаны в полезной статье.Какое лучше купить оборудование для жемчужных ванн, написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/vanna.html посмотрите, как выглядит сидячая ванна для пожилых людей и инвалидов.
Различия состоят в:
[note]Современные устройства изготавливают из нескольких слоев нержавейки. Формирование гофры проводится методом простой или гидравлической прессовки.[/note]
Амортизация деформации труб с полимерной изоляцией
Бесканальная укладка теплосетей проводится с использованием стальных трубных изделий, изолированных пенополиуретаном с полиэтиленовой оболочкой.
В этих случаях не применяют осевые компенсаторы. Используют способ разгрузки деформации при помощи стартового компенсатора.
Суть метода заключается в установке между опорами стартового сильфонового компенсатора.
Трубопровод заполняется водой, которая нагревается до 50 % от рабочей температуры воды (какой она должна быть в трубах горячего водоснабжения, написано здесь).
Компенсатор сжимается на длину хода (правила испытания трубопроводов на прочность и герметичность описаны здесь).
Температуру держат постоянной в течение суток, в этих условиях кожухи устройства свариваются между собой.
После этого проводники соединяют, стартовый компенсатор покрывается изоляцией.
Такую операцию проводят на всех прямых участках между двух опор.
Такая конструкция исключает сильфон из функционирования теплотрассы, которая эксплуатируется в состоянии напряжения.
Система имеет ряд недостатков:
Особенности монтажа и конструкции позволяют использовать нагретые трубы в мягких климатических условиях, при небольших перепадах температуры.
Это возможно в южных регионах страны.
На основной территории пиковый режим работы, слив и охлаждение воды приводят к повышению напряжения в трубах и опорах.
В таких условиях, предпочтительнее, использовать изолированный осевой сильфоновый компенсатор.
Возможные неисправности осевых устройств
Осевые сильфоны имеют простую, надежную конструкцию.
Причинами неисправностей таких устройств является непрофессиональная установка и обслуживание компенсатора:
Заключение
[note]Правильный монтаж, грамотная эксплуатация позволяет осевым компенсаторам выполнять функции в течение всего срока службы.[/note]
Как выглядят компенсаторы для тепловых сетей, об их роли при снятии напряжения в магистралях — посмотрите в видео.
Опубликовано: ООО «АПК» г.Новосибирск (смотреть подробнее о компании в каталоге. )
Основные преимущества сильфонных компенсаторов – их герметичность и температуростойкость. Они надежней обычных сальниковых компенсаторов в эксплуатации и не требуют обслуживания в течение всего срока службы.
Основные марки стали, используемые при производстве сильфонов для сильфонных компенсаторов: лента 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72; AISI 321, AISI 304, 1.4541, 1.4571 и др.
Область применения:
— компенсация температурного расширения трубопроводов;
— предотвращение разрушения труб при деформации трубопроводов;
— компенсация несоосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ;
— изолирование вибрационных нагрузок от работающего оборудования и потока транспортируемой среды;
— герметизация трубопроводов;
— производство соединений труб различного типа.
Рабочая среда:
— Газообразная коррозионная среда (слабой агрессивности);
— Жидкая коррозионная среда (слабой агрессивности);
— Парогазовая смесь;
— Вода, воздух, азот;
— Растворы дизактивации и промывки;
— Инертная газовая среда и жидкие не агрессивные среды;
— Среды к которым материал сильфона коррозионностоек.
Типы сильфонных компенсаторов:
Осевой компенсатор, предназначен для компенсации температурных линейных расширений за счет перемещения сильфона (сжатия-растяжения) в осевом направлении.
Угловой компенсатор, работает по принципу смещения осей патрубков под углом в одной плоскости с изгибом оси сильфона по дуге.
Сдвиговый компенсатор, работает по принципу смещения патрубков в различных плоскостях при параллельности их осей.
Чем отличаются сальниковые и сильфонные компенсаторы?
СКУ(СКУ.ППУ) предназначены для компенсации температурных изменений длины трубопровода, снятия вибрационных нагрузок, герметизации трубопроводов, предотвращения разрушения и деформации трубопроводов. Для сильфонных узлов возможна подземная безканальная укладка, изоляция сильфонных устройств СКУ (СКФ). Основным элементом компенсационного устройства является осевой сильфонный компенсатор, установленный в защитный кожух, который обеспечивает защиту сильфона от поперечных усилий, изгибающих и крутящих моментов, а также от механических повреждений и попадания грунта между гофрами.
Компенсаторы сильфонные с условным проходом DN100, DN125, DN150, DN200, DN250, DN300, DN350, DN 400, DN 450, DN 500, DN 550, DN600, DN 700, DN 800, DN 900, DN 1000, DN 1200, рабочим давлением Рр до 4 МПа и температурой t до плюс 500 ºС. Сильфонные компенсаторы предназначены для компенсации относительного перемещения элементов трубопроводов с жидкими и газообразными рабочими средами. Разработаны с учетом требований ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».
Конструктивные особенности:
— С внутренним экраном;
— С защитным кожухом;
— С двумя разнесенными по оси сильфонами.
Характеристики сильфонных компенсаторов:
Назначенная наработка сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсаионных устройств (СКУ) при осевых циклических перемещениях:
— 200 циклов с нагружением 100% осевым ходом;
— 50 циклов с нагружением 100% осевым ходом + 5000 циклов с нагружением 30% осевым ходом.
Назначенный срок службы СК и СКУ – 25 лет;
Для СК и СКУ тепловых сетей назначенный срок службы в зависимости от содержания хлоридов в проводимой среде составляет:
— при содержании хлоридов менее 15 млг/л – 25 лет;
— при содержании хлоридов от 15 до 30 млг/л – 20 лет;
— при содержании хлоридов свыше 30 млг/л (но не более 200) – 10 лет.
Срок сохраняемости СК и СКУ до ввода в эксплуатацию – 5 лет.
По требованию заказчика, теплоизоляция СКУ может быть укомплектована системой оперативно-дистанционного контроля (ОДК) состояния влажности пенополиуретана в процессе эксплуатации.
УГЛОВЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ КАРДАННОГО ТИПА
• Угловые движения допускаются во всех плоскостях.
• Осевые и боковые силы исключаются карданной конструкцией.
• Существует комбинированное применение двух или более соединений.
• Монтаж не восприимчив к плоскости трубы.
Карданные сильфонные компенсаторы предназначены для компенсации угловых перемещений трубопроводов в двух плоскостях.
Это интересно:
Опыт применения осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях
Для компенсации температурных деформаций трубопроводов в теплосетях Санкт-Петербурга до начала 1980-х гг. применялись сальниковые, П-, S- и Г-образные компенсаторы, а во многих регионах РФ 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 разработаны для замены сальниковых компенсаторов и предназначены, как и компенсаторы типа КСО, 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.
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
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
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-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.
Если Вы хотите разместить свой обзор или интересную статью, Вы можете прислать её нам воспользовавщись формой обратной связи.
Обязательным условием размещения материала является соответствие тематики трубопроводной арматуры и инженерным системам.