Вопрос обеспечения безопасности при транспортировке различных сред является очень важным. Именно поэтому речь пойдет о применении сильфонных компенсаторов как об одном из способов обеспечения надежности и долговечной работы систем коммуникаций.

При транспортировке жидкостей или газов участки трубопровода подвергаются постоянному воздействию внешних отрицательных факторов, к которым относят расширение и сжатие при перепаде температуры, механические волны, изменение параметров перекачиваемого вещества и напряжение по причине оседания фундамента. С целью снижения вероятности возникновения деформации и увеличения продолжительности периода работы коммуникаций применяются компенсаторы сильфонного типа, уменьшающие различные типы нагрузки.

Материалом для изготовления сильфонных компенсаторов является нержавеющая сталь, способная оставаться работоспособной в высоком диапазоне температур и давлений. Этим объясняется высокая надежность компенсирующих устройств данного типа в вопросе защиты коммуникаций от негативных последствий гидроудара, растяжений, изломов и остальных деформаций.

Сальниковые компенсаторы относятся к скользящим устройствам осевого действия, которые компенсируют возмущения при помощи телескопической трубы или сжатием вставок-пружин.

Компенсирующие устройства применяются:

Устройства и типы

В конструкции компенсирующего устройства выделяют сильфон и арматуру. Сильфон это труба с тонкими стенками, изготавливаемая из нержавеющей стали или композитов в виде гофры. Число и толщина гофр, влияющие на прочностные характеристики, определяются на основе перекачиваемой среды и параметров работы.

Перемещение трубы может быть угловым, линейным или сдвиговым. Кожух примыкает к соединительным элементам в виде специальных трубок с целью защиты конструкции.

Арматура отличается по конструкции, выбор конкретной находится в зависимости от вида объекта и выполняемых функций. По виду соединительной арматуры компенсирующие устройства сильфонного типа различают на соединяемые фланцем и сваркой. Шарниры и другие подвижные конструкции являются составляющими элементами арматуры.

В большинстве случаев арматура изготавливается из латуни, бронзы или нержавеющей стали Компенсаторы сильфонного типа дают возможность создавать соединения, которые не смогут пропустить ни жидкость, ни газ даже в условии постоянных нагрузок. При перепаде температуры и давления устройство подвергается некоторому сужению или расширению. Отказ от применения компенсаторов значительно снижает срок службы коммуникации. Главными параметрами компенсаторов считают их габариты, форму и значение максимального давления.

По виду деформации компенсирующие устройства различают на:

• с внутренним экраном или защитным кожухом
• по марке нержавеющей стали, используемой для изготовления сильфона;
• по марке нержавеющей стали, используемой для изготовления кардана, шарнира, стяжной шпильки;
• с фланцевым, резьбовым и сварным соединением к трубе;

По исполнению эти устройства различают на:

• по условному диаметру;
• по рабочему давлению;
• по температурному режиму;
• по перемещаемой среде: водные, паровые, для нефтепродуктов, для агрессивных веществ.

Где применяются компенсаторы. Их преимущества.

Компенсирующие устройства сильфонного типа широко применяют в различных областях. К ним можно отнести:

• системы отопления домов и промышленных площадей;
• предприятия нефтяной и газовой промышленности;
• объекты ВПК
• химическое, энергетическое и пищевое производства;
• объекты автомобильной отрасли;
• заводы по выпуску криогенной техники.

К преимуществам этих устройств относят:

• высокую надежность;
• долговечность;
• легкость обслуживания и монтажа;
• небольшие размеры;
• различные конфигурации
• возможность изготовления по персональному заказу.

Обозначение компенсаторов сильфонного типа.

Рассмотрим это на примере следующего сильфонного компенсатора, имеющего обозначение:1КСОFр.K3 150-15-100-10-10.

Первая цифра 1 говорит о числе секций устройства. КСО обозначает тип компенсатор, в данном случае: осевой компенсатор сильфонного типа. Fp говорит о соединении фланец плюс патрубок. Та же буква, но без знака в нижнем регистре обозначает соединение только фланцем. Буква К означает присутствие в конструкции защитного кожуха, а буква З — внутреннего экрана. Цифра 150 помогает установить условный диаметр устройства, а 15 понять условное рабочее давление. Далее идет ряд из трех цифр, обозначающий компенсирующую способность. Первая цифра показывает осевую, вторая сдвиговую, третья угловую. Таким образом, устройство обладает такими компенсирующими характеристиками: 110, 12, 12 миллиметров соответственно.

Цена на компенсаторы сильфонного типа составляет от 150 до 600 рублей, что делает их привлекательными для покупателя. других типов стоит значительно дороже.

Требования по монтажу и сборки

Эти требования включают в себя следующее:

• компенсаторы сильфонного типа следует монтировать в сборе одновременной со сборкой всего трубопровода;
• монтажные габариты следует соблюдать согласно параметрам в чертежах;
• на корпус устройства наносится стрелка, направление которой должно указывать на направление перемещения перекачиваемой среды.
• необходимо исключить любые нагрузки при сборке.

Соединение компенсирующего устройства может осуществляться с помощью , или с применением сварки.

Итак, в этой статье были рассмотрены всё, что необходимо знать о сильфонных компенсаторах. Главным выводом из всего вышесказанного является следующее: компенсирующие устройства необходимо использовать в обязательном порядке при сооружении трубопроводов с целью обеспечения надежности и более длительного периода эксплуатации.

Сильфонный компенсатор представляет одну из разновидностей устройств, препятствующих возникновению повышенного механического напряжения элементов трубопроводов вследствие температурных изменений их линейных размеров, вибраций и гидроударов. Компенсатор является неотъемлемой частью трубопроводных систем, транспортирующих среду с повышенной температурой и давлением. Выбор мест установки компенсаторов и их типов производится на стадии проектирования сети, по результатам расчета режимов ее работы.

В основе конструкции находится сильфон – тонкостенная гофрированная оболочка, способная выдерживать многократные осевые и угловые деформации.

Интересный факт. Возникновению термина «Сильфон» мы обязаны Уэстону Фултону, метеорологу университета Теннесси. В 1902 году, сконструировав термодинамический прибор, он использовал в нем известную ныне конструкцию, назвав ее «Sylphon», в честь древнескандинавской богини погоды. После этого возникло множество патентов на изобретения, использующие сильфон в самых разных областях техники.

Принцип действия

Работа трубопроводов систем теплоснабжения сопряжена с температурными колебаниями, обусловленными внешними погодными условиями и изменением режима тепловой сети. В результате колебания температуры, стальные трубы изменяют линейные размеры в осевом направлении (в длину) и в поперечном (в ширину).

Вследствие того, что трубопровод является жесткой сварной конструкцией, тепловое расширение и сжатие отдельных его участков вызывает возникновение значительных механических усилий по всей его длине. В зависимости от пространственной конфигурации сети, в отдельных местах труба может испытывать нагрузку на сжатие, растяжение, изгиб, сдвиг или кручение.

Кроме температурного фактора воздействия, трубопроводы испытывают вибрационные нагрузки, вызываемые работой турбинного, насосного и другого оборудования, имеющего вращающиеся элементы. При отсутствии компенсирования этих явлений, деформация отдельных участков может переходить из упругой области в пластичную зону. В результате этого, в наиболее нагруженных участках накапливаются усталостные изменения структуры металла, что приводит к быстрому его разрушению и разгерметизации трубопровода.

Сильфонный компенсатор, врезанный в трубопровод, способен испытывать значительные упругие деформации благодаря гофрированной конструкции. Усилия, вызывающие расширение и сжатие сильфона, значительно меньше, чем у основной трубы, по этой причине, наибольшие линейные перемещения происходят именно в компенсаторе. Трубы системы, установленные на скользящие опоры, свободно перемещаются по ним в осевом направлении, деформируя компенсатор. Это защищает трубопровод от опасных перегрузок.

На рисунке 1 продемонстрированы различные виды деформации сильфонного элемента компенсатора, имеющие место при воздействии усилий, возникающих в трубных системах.

а – Исходное состояние элемента в ненагруженном положении,

б – Уменьшение длины элемента в результате приложения внешнего сжимающего усилия,

в – Удлинение сильфона вследствие усилия, направленного на растяжение,

г – Поворот оси сильфона на некоторый угол, вызванный нагрузкой на изгиб,

д – Сдвиговая деформация, вызванная параллельным смещением осей стыкуемых труб.

Технические параметры

К основным техническим характеристикам данного вида компенсаторов относятся:

Рабочий ход, то есть рабочая величина осевой или угловой упругой деформации.

Внутренний диаметр или условный проход.

Максимальное рабочее давление.

Допустимая температура эксплуатации.

Среда, для работы с которой предназначено устройство.

Скорость перемещения среды в трубной системе.

Способ соединения с трубопроводом (фланцевый или под приварку).

Основные преимущества

Широкое применение этих устройств обусловлено целым рядом их преимуществ:

Небольшие габаритные размеры, позволяющие монтировать их на любых участках трубопроводов, независимо от варианта прокладки.

Простое обслуживание, отсутствие необходимости оборудовать специальные камеры.

Продолжительный срок службы, равный периоду эксплуатации трубопровода.

Область применения

Сильфонные компенсаторы используются в таких областях, как энергетика, металлургия, нефтепереработка, коммунальное хозяйство. Их применение преследует следующие цели:

Компенсирование температурных расширений элементов трубопроводов.

Предотвращение механического разрушения труб вследствие деформации.

Компенсирование ошибок, допущенных в процессе монтажа и приведших к несоосности трубных систем.

Нейтрализация вибрационных нагрузок, источником которых служит работающее оборудование и поток транспортируемого энергоносителя.

Обеспечение герметичности транспортных трубопроводов.

Выполнение соединений труб различного типа и диаметра

Технология изготовления

Самой ответственной частью конструкции компенсатора является сильфон. Материалом для его изготовления служит нержавеющая сталь, придающая изделию высокую коррозионную и температурную стойкость. Сначала тонкие листы стали свариваются продольно, затем на полученном цилиндре формируются гофры. Для обеспечения максимальной гибкости, стенки сильфона делают многослойными. Такая конструкция увеличивает сопротивление давлению, сохраняя при этом легкость деформирования.

Остальные элементы конструкции компенсатора, присоединительная и ограничительная арматура, выполняются из углеродистых сталей.

Разновидности

В зависимости от вида нагрузки, возникающей в месте установки компенсатора, выбирается его вид, рассчитанный на определенный характер деформации упругого элемента. Различают сильфонные компенсаторы следующих видов:

Осевой.

Угловой.

Карданный.

Разгруженный сдвиговый.

Стартовый.

Осевой компенсатор (КСО) устанавливается на прямолинейные участки трубопроводов между двумя неподвижными опорами, промежуточными или концевыми. Он предназначен для компенсирования деформации в осевом направлении.

Осевой компенсатор обладает высокой надежностью. Все виды отказов данного устройства связаны с неправильным его применением или ошибками, допущенными при монтаже:

Нарушение инструкции при размещении компенсатора.

Использование компенсатора в условиях появления несоосности, и как следствие, возникновение повышенных поперечных нагрузок.

Попадание посторонних предметов или грунта в пространство между гофрами.

Низкое качество направляющих опор трубопровода, вызывающее просадку и возникновение осевых сдвигов.

Коррозия сильфонных оболочек, вызванная повышенным содержанием хлоридов в перекачиваемой среде.

Угловой компенсатор используются для осуществления поворотных перемещений осей трубопроводов. Как правило, он устанавливается в местах изгиба трубопровода или соединения разных трубопроводов под углом. Благодаря характеру деформации компенсатора, его также называют поворотным.

Данный вид компенсаторов оборудуется шарниром (фото 3), позволяющим совершать перемещения только в одной плоскости. Такой шарнир служит защитой сильфона от скручивания. Конструкция углового компенсатора не позволяет ему совершать осевые перемещения.

Карданный компенсатор совершает угловые перемещения в любой плоскости.

В его конструкцию входят два шарнира в перпендикулярных плоскостях. Этот компенсатор также способен деформироваться в осевом направлении, что обуславливает его широкое применение.

Сдвиговый компенсатор устанавливается в тех местах трубопроводов, где возможно возникновение усилий, направленных на взаимный сдвиг осей отдельных участков трассы. Одно из типовых применений этого вида компенсаторов – в местах ввода трубопроводов в здания. Эта мера позволяет избежать повреждения труб в результате неизбежной осадки строительных конструкций. С помощью данного компенсатора также возможно соединение участков сети, построенных с взаимным отклонением осей, то есть, компенсирование ошибок монтажа труб.

Чаще всего, устройства этого типа имеют два сильфонных элемента, разделенных промежуточной трубой, поэтому называются двухсекционными.

Стартовый компенсатор по конструкции является осевым. Отличие заключается в том, что сильфон покрыт снаружи кожухом, состоящим из двух половин. При осевой деформации, части кожуха движутся друг относительно друга.

Монтаж стартового компенсатора в предизолированный ППУ трубопровод происходит следующим образом. Ненагруженный компенсатор врезается в трубу. Труба заполняется водой, имеющей температуру 50% от рабочей величины. При этом, температурное расширение труб вызывает осевое сжатие сильфона компенсатора. Температуру воды поддерживают постоянной в течение суток. После этого, две половины кожуха деформированного компенсатора сваривают между собой. Затем соединяют проводники сигнальной системы изолированных труб, после чего корпус стартового компенсатора покрывается изоляцией. Такая процедура проделывается на всех прямолинейных участках между опорами.

При применении стартового компенсатора теплотрасса эксплуатируется в состоянии предварительного напряжения. Такой способ монтажа имеет ряд недостатков:

Монтаж может быть закончен только после начала отопительного сезона.

При производстве ремонта трубопровода, стартовый компенсатор необходимо менять.

Заключение

Использование компенсаторов является основным решением в мировой практике проектирования различных трубных систем. Сильфонные компенсаторы занимают одно из ведущих мест в ряду устройств аналогичного назначения. Их применение относится к наиболее эффективным методам борьбы с последствиями деформации в трубопроводных системах.

Современные тепловые сети имеют очень большую протяженность, и в условиях нашего климата, требуют больших усилий для поддержания их рабочего состояния. Поэтому повышение работоспособности тепловых сетей, а также их надежности, является актуальной проблемой.

Одним из способов решения этой задачи стали компенсаторы для трубопроводов отопления. Такие приспособления применяются не только на магистральных трубах и распределительных сетях, но и внутри домовых тепловых (и не только) разводках.

Конструктивно такие приспособления бывают следующих видов:

• Сальниковые компенсаторы . Эти виды компенсаторов для трубопроводов способны сгладить температурное удлинение на магистрали отопления и водоснабжения с большой протяженностью. Они являются наиболее старым видом приспособлений для отопительной магистрали. Хотя он успешно используется и до сих пор.

  Если сравнить данные виды элементов для сети отопления и водоснабжения с сильфонными компен-ом, то они имеют более важные недостатки. К ним относиться необходимость постоянного контроля протечек. Так же они плохо переносят угловые напряжения системы.

  Перечисленные недостатки дополняет достаточно трудный ремонт и большие финансовые затраты на обслуживание.

  Любой малоопытный мастер, логично поставит вопрос, зачем нужна установка этих механизмов в отопление и водоснабжение, если у них так много недостатков, нужна ли такая компенсация? Все дело в том, что сальниковые приспособления выделяются очень высокой компенсирующей способностью, и это становиться приоритетом при их выборе.

  Они представляют собой конструкцию из стали. В нее входят две обечайки различного объема. Одну обечайку вставили в другую и между ними установили специальную прокладку. Без нее невозможна герметизация сальникового устройства и перемещение двух деталей относительно одна другой.

  Давление на трубопроводе с таким элементом может подниматься до 2,5 МПа, а максимальная температура до + 300 градусов по Цельсию.

  Сальниковые компенс-ы в свою очередь подразделяются на односторонние и двухсторонние. Двухсторонний тип отличается тем, что состоят из трех основных деталей (двух внутренних и одной наружной).

  Уже было сказано, что эти устройства отличаются высокой возможностью компенсирования, и она увеличивается пропорционально увеличению объема сети.

  
  

  Важно! Сальниковый вид механизмов отлично выдерживает температурный режим, но их не разрешают применять в сеть, где проходит агрессивная химическая среда. Дело в том, что их набивка плохо противостоит такому влиянию. В таких условиях рекомендуют применение сильфонных или резиновых видов.

• Компенсационные элементы из резины . Эти антивибрационные вставки так же являются разновидностью компенсирующих приспособлений, защищающих полипропиленовый или любой другой трубопровод. Ее отличие – это наличие рабочего элемента из резины, которая проявляет специальные физические свойства. Расчет срока использования для данных трубопроводных элементов равняется двадцати годам, при этом на протяжении этого периода не потребуется ни обслуживания, ни ремонта.
  
  

  К преимуществам в данном случае причисляют то, что П – образный компенсат. в системе отопления не так устойчив к циклическим смещениям, относительно начальной установки. Так же резиновые виды лучше переносят кратковременные осевые деформации (сжатия или растяжения). В сравнении с П-образными приспособлениями, резиновые устройствах лучше переносят внезапную остановку циркуляции и образование вакуума. После восстановления движения потока они продолжают функционировать.

  Эти механизмы можно устанавливать в конструкцию, перекачивающую агрессивную химическую среду. Так же они не меняют своих способностей при поднятии температуры до 200 градусов.

  Предпочтение к установке данного вида устройств, в отличие от П-образных приспособлений – это сеть с небольшим давлением, где возможны образования вакуума.

  Рабочий элемент в таких механизмах расположен между стальными фланцами, а внутренний слой – это обечайка из резины. Этот элемент, собственно говоря, несет защитную функцию внутри.

  Максимальное давление в системе отопления, которое выдерживают эти виды компенсирующих элементов, составляет 2,5 МПа.

• Тканевые компенсационные приспособления . Это особенный вид приспособлений, которые могут применяться для сглаживания теплового расширения на газопроводах, работающих под небольшим давлением.
  
  

  При изготовлении данных элементов особое внимание уделяется прочности основного материала. Обычно такой материал отличается высокой морозоустойчивостью и стойкостью к ультрафиолету.Изоляционное покрытие на таких элементах способно выдерживать высокий температурный режим и устойчиво к механическому повреждению теплосети.

  В дополнение к таким деталям ставят термозащитный кожух.

  Тканевые механизмы бывают следующих видов: устройства для работы с агрессивной химической средой; приспособления для установки в магистраль с высокой температурой; механизмы для работы в условиях низкотемпературного режима; многослойные устройства, имеющие внутреннюю изоляцию.

• Линзовый тип устройств . Линзовые приспособления для трубопроводов отличаются эффективной работой при сглаживании осевых или угловых перемещений теплосети, вызванных температурным воздействием.Составляют этот механизм линзы. Каждая из них является сваренными по окружности полулинзами из штампованной стали. Благодаря своему устройству эти приспособления растягиваются и сжимаются, чем и сглаживают удлинение.

  Если сравнить этот вид устройств с сильфонными, то преимущества получаются на стороне первого вида. Все дело в том, что линзовые устройства для магистрали отопления или водоснабжения лучше переносят высокую температуру и проявляют более высокую жесткость. Но, функционировать на очень высоком уровне на теплотрассе они не могут.

  Данный тип механизмов обширно применяют в промышленности. Линзовые механизмы по ГОСТу бывают таких видов: осевой КЛО; угловой механизм; прямоугольный ПГВУ; круглые ПГВУ.

  Линзовый компенс-р можно увидеть в котельных, на небольших участках магистрали полиэтиленовых и других магистралей, где не требуется высокая тепловая компенсация. Помимо этого, они встречаются на продувочных магистралях, и возле насосного оборудования.

• Фланцевые варианты . Эти приспособления, как понятно из названия, присоединяются к магистрали посредством фланцев. Основной плюс данных устройств – это достаточно простой монтаж. Болты затягиваются свободно крутящимися фланцами.
  
  

  Но, используя эти механизмы, необходимо учесть, что эти изделия не подлежат ремонту. В случае поломки (потере герметичности), их необходимо менять на новые.Так же таким приспособлениям понадобиться регулярная проверка и подтяжка болтов. Окрашивать такие виды компенсирующих механизмов не рекомендуют, по причине возможного повреждения поверхности.

• Радиальные варианты теплового компенсирования на трубопроводах .Эти виды сглаживающих элементов для тепловых сетей эффективно работают на магистралях отопления и водоснабжения, проложенных зигзагом, змейкой, или немножко изогнутыми компенсирующими участками.В большинстве случаев эти виды компенсирующих элементов для тепловых сетей считают наиболее целесообразными, потому, что они без затруднений пропускают чистящие устройства (например, поршни).

  Данный вид приспособлений выгоден тем, что его можно ставить на магистрали отопления и водоснабжения любой конфигурации. Но специалисты рекомендуют устанавливать его только после того, как компенсировать естественными вариантами не получается.

• П – образные . Могут быть горизонтальными, вертикальными или наклонными. Их основное назначение – компенсация тепловых линейных расширений, а также гашение вибрации по системе трубопровода.

Установка компенсирующих систем весьма желательна на трубопроводах систем отопления и разводках горячего водоснабжения внутридомовых тепловых сетей частного дома.

Установка компенсаторов обязательна независимо от материала трубопровода;

• Сильфонные устройства – конструкции в виде гофрированной двухслойной трубы с тонкой стенкой, внутренняя часть изготавливается из листовой стали марки 12х18н10т, наружная – аналогично из Ст.20. Такое композитное решение позволяет придать изделию достаточную прочность с сохранением заданных предохранительных качеств.
  
  
  

  Такие вставки практически идеально реагируют на удлинение или укорачивание трубы под воздействием температур значительно снижают вибрационные явления. Могут применяться с предварительным натяжением для увеличения амплитуды колебаний. Преимуществом таких механизмов является способность переносить повышенные нагрузки и компактность, существенно снижающая объем земляных работ;

• предохранители сальниковые – представляют собой комбинацию из двух труб различного диаметра, интегрированных друг в друга через сальниковую набивку и грундбуксу. Внутренняя часть имеет возможность перемещаться в наружной, протечки удерживаются уплотнением. Конструктивно это самый простой вид компенсатора для систем отопления, но он достаточно надежно исполняет назначенную ему функцию.
  
  
  

  При использовании таких приспособлений возникает необходимость постоянного контроля над их работой с периодической подтяжкой грундбуксы, что производится во время профилактических осмотров. Таким образом, возникает необходимость в устройстве смотровых колодцев, а также помещений в теплотрассе для обслуживания;

• компенсаторы линзовые – устанавливаются на трубопроводах горячего водоснабжения (в частности) для компенсации теплового линейного расширения
  
  
  

  Конструктивно эти изделия изготавливаются из полулинз, изготовленных штамповкой из стального листа, сваренных по гребню. Бывают одно-, двух-, трех-, и четырех- линзовые компенсатор. Крепление к трубе производится сваркой или на фланцах. Размеры компенсаторов по диаметру трубы в диапазоне 100 – 2020 мм. Устанавливаются на закрепленных участках трубопровода для отопления. Выпускаются как угловые, так и прямые исполнения.

  Такие же устройства квадратные и прямоугольные применятся для воздуховодов с высокой температурой;

• предохранительные резиновые конструкции – применяются как виброгасящие вставки в различные трубопроводы для гашения вибраций от насосного оборудования при перекачке различных сред, а также слабоагрессивных растворов при температуре от -10 о С до +110 при давлении 1,0 – 1,6 МПа.

Кроме основной функции гашения вибраций успешно работает при тепловых деформациях трубопроводов для отопления, а также в случае возникновения радиальных смещений и угловых деформаций.

Каучука. Применяется армирование синтетическими нитями, что увеличивает срок службы изделия.

Такой тип приспособлений наиболее распространен для применения на водопроводных системах, поскольку, при своей надежности и простоте, имеет самую низкую стоимость.

Зачем нужны данные устройства

Компенсационные элементы для теплотрассы – это очень важные ее составные элементы. Не все имеют точное представление, под какой нагрузкой работает теплотрасса или трубопровод. А их функционирование находится под постоянным влиянием температуры и давления.

Высокая нагрузка от давления, гидроударов, температуры вызывает сжатие и удлинение материала, из которого произведена сеть. Все эти факторы приводят к деформационным изменениям и повреждениям системы. Если всего этого не учесть, и не поставить защитный элемент, то система быстро выйдет из строя.

Выбор специального механизма лучше сделать еще на этапе планирования системы, предварительно выполнив расчет возможной перегрузки системы теплоснабжения или водоснабжения. После этого можно устанавливать эластичную конструкцию, которая имеет способность компенсирования.

Применять детали для сглаживания нагрузок рекомендовано ко всем магистралям. При этом необходимо четко понимать, что безаварийная работа и надежность трубопровода отопления из стали или пластика напрямую зависит от правильно решенного вопроса компенсации.

Компенсационные механизмы в свою очередь так же изготовляют из различных материалов. Поэтому к выбору устройства для той или иной ситуации необходимо подойти со всей ответственностью, ведь только так можно продлить срок службы сети отопления или водоснабжения, а значит сэкономить на дорогостоящих ремонтах.

Компенсаторы на трубопроводах из полипропилена

Композитные материалы и пластики все более активно входят в жизнь в части использования их на трубопроводах. Хотя коэффициент линейного теплового расширения пластиков заметно ниже, чем у металла, компенсировать тепловые деформации не менее важно. Вибрационные нагрузки для трубопроводов из таких материалов также крайне нежелательны.

Предохраняющее устройство, что позволяет легко монтировать в отопительную сеть. Такие изделия широко применяются по назначению для трубопроводов всех видов.

Применяя такие предохранители, исключают негативное влияние гидроударов, а также резкого повышения температуры (системы отопления). Таким образом, их можно рассматривать как предохранительные устройства, обеспечивающие целостность системы отопления или горячего водоснабжения.

Назначение компенсаторов для отопления

Устройства этого типа выполняют специфические, но крайне важные функции:

1. Гашение вибрации труб, возникающих по сети от работы насосов. Даже если это явление не ощущается тактильно или визуально, оно обязательно присутствует. Особенно опасно совпадение частоты вибрации от насоса с собственной частотой трубопровода. При этом может возникнуть резонанс, способный увеличить амплитуду колебаний многократно, быстро разрушающий трубопроводную систему.
2. Компенсация линейного теплового расширения в сетях, возникающего при изменении температуры теплоносителя. Происходящее удлинение или укорачивание труб вызывает дополнительные напряжения на сварных или муфтовых соединениях, снижая срок их эксплуатации вплоть до разрушения последних.

Применение таких предохранителей на трубах систем отопления значительно повышает срок их службы, увеличивает межремонтные периоды на теплотрассах.

При строительстве тепловых сетей.

Установка и монтаж приспособлений в жилом доме

Установка компенсаторов на систему водоснабжения жилого дома должна быть произведена в соответствии с требованиями проектной документации. Способ его крепления – приваркой патрубков изделия к трубопроводу.

Установка компенсаторов производится при отсутствии давления, а также продуктов перекачки в трубопроводе. Необходимо контролировать соосность трубы с корпусом компенсатора, что позволит избежать возникновения радиальных нагрузок на систему при эксплуатации. Возникновение таких нагрузок чревато заеданием и поломкой подвижных частей устройства.

К работам по монтажу данных конструкций на трубопроводах систем отопления нужно приступать после закрепления его секции в неподвижных опорах и только на прямых участках. На вертикальных участках нужно избегать давления весом системы на компенсатор.

Кроме неподвижных, на трубопроводе нужно устанавливать скользящие опоры для предотвращения его деформации под нагрузкой при тепловом расширении.

Величина трения на этих узлах учитывается при расчете максимальной длины участка с компенсатором при проектировании. Если устанавливаются устройства в сильфонном исполнении, на этом участке нельзя применять опоры подвесного типа.

При проектировании неподвижных опор необходимо учесть следующее:

• Усилие, создаваемое компенсатором «на распор».
• Усилие жесткости устройства.
• Силу трения в скользящих опорах.

Установка предохраняющих конструкций допускается как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопровода. При этом стрелка на корпусе изделия должна быть направлена по направлению тока теплоносителя, а на вертикальных участках – всегда вниз независимо от направления перемещения теплоносителя.

Компенсаторы не обслуживаются, при возникновении неисправности подлежат замене на новый.

Производители

Рынок этих изделий наполняется, как правило, за счет отечественных производителей. Их продукция характерна вполне сносным качеством, устойчивой работой. Резиновые вибрационные вставки успешно выпускает компания «Армартек», их продукция собственной разработки имеет небольшие размеры, удобна в монтаже.

Активно развивается производство сильфонных компенсаторов, которые представляются компаниями «Металкомп» и «Компенз» с довольно приличным качеством.

Сильфонный компенсатор (сильфонное компенсационное устройство (СКУ) – это растяжимый стык для трубопроводных систем, применяемый для компенсации температурного расширения трубопроводов, предотвращения разрушения труб при деформации трубопроводов, выравнивания несоосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ и других целей.

Сильфонные компенсаторы подразделяются на следующие марки - КЛО, КСО, КМД, КМ, КС, КУ, КО, ОПН, ОПГ, СКУ, СКО, СК, ССК, СКТО, СКУО, КЛОС, 1КСО, 2КСО, КП, КД.

Сильфонные компенсаторы применяются в качестве компенсирующих монтажных элементов для поглощения температурных деформаций трубопроводов, транспортирующих горячие и холодные среды, подвижных вводов в напорных резервуарах и т.д.

Сильфон - гибкая гофрированная многослойная оболочка способная совершать значительные перемещения вдоль своей оси, в поперечном и угловом направлениях. Сильфонный компенсатор состоит из сильфона, присоединительной, защитной и ограничительной арматуры. Особенностью сильфона является способность его при действии незначительных усилий и изгибающего момента растягиваться сжиматься, деформироваться в поперечном направлении и изгибаться со значительными перемещениями - до десятков миллиметров и градусов. При этом сильфон сохраняет герметичность. Кроме того СК, СКУ используются также в качестве низкочастотных неопорных связей в условиях динамических нагрузок.

Компенсаторы изготавливаются из различных видов сталей - Ст3сп5, Ст20, 09Г2С, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, а также из титана, молибдена и др.

Области применения компенсаторов:

Нефтяная, газовая и химическая промышленность Системы отопления многоэтажных зданий Энергетический комплекс Судостроение и автомобилестроение Автомобилестроение и моторостроение Строительство и эксплуатация тепловых сетей Военно-промышленный и авиакосмический комплекс Атомная промышленность

Преимущества сильфонных компенсаторов:

Герметичность
Температуростойкость
Относительно малая стоимость
Долговечность
Возможность изготовления по индивидуальному заказу
Многогранность использования (осевые, угловые, сдвиговые, вибрационные)
Не требует обслуживания

Способы присоединения сильфонных компенсаторов к трубопроводу:

Сварной - применяется для жесткой фиксации компенсатора к трубопроводу круглого или иного сечения путем сваривания конца трубопровода с концевыми деталями компенсатора, имеющими одинаковое сечение и толщину стенки. Такой вид закрепления наиболее распространен и обеспечивает надежное герметичное соединение компенсатора.Фланцевый - применяется для жесткой фиксации компенсатора к ответному фланцу трубопровода. Такой вид закрепления позволяет обеспечить разъемное соединение элементов трубопровода и быструю их замену, но требует контроля межфланцевого уплотнения.

Осевые сильфонные компенсаторы - воспринимают и компенсируют перемещения вдоль своей оси. Конструкция осевого компенсатора может включать в себя внешний защитный кожух, внутренний направляющий экран, различные виды присоединительной арматуры, ограничители осевого хода, устройства для предварительного натяжения.

Компенсаторы сильфонные осевые КСО

Технические характеристики:

Пример условного обозначения компенсатора сильфонного осевого Ду100 мм, Ру16 кгс/см2, компенсирующая способность (сжатие-растяжение) 50 мм:

КСО 100-16-50.

Сдвиговые сильфонные компенсаторы

Сдвиговые компенсаторы - воспринимают и компенсируют поперечные перемещения, сдвиги по отношению к собственной оси, и ограничены от осевого растяжения. В конструкцию сдвигового компенсатора входят ограничительные и направляющие тяги, тросы, опорные фланцы, возможна установка специальных защитных кожухов и направляющих внутренних экранов, для крепления в трубопроводе используются различные виды присоединительной арматуры.

Угловые (поворотные) сильфонные компенсаторы - воспринимают и компенсируют угловые отклонения оси компенсатора на определенный угол. Конструкция углового компенсатора исключает осевое растяжение или сжатие и сдвиг при помощи специальных ограничительных и направляющих тяг и шарниров. Возможна установка специальных защитных кожухов и внутренних направляющих экранов.

Универсальные сильфонные компенсаторы - способны воспринимать комбинацию из нескольких видов перемещений.

УКАЗАНИЯ ПО МОНТАЖУ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ

1. Общие указания

1.1. Монтаж компенсаторов производится в соответствии с проектом трубопровода, выполненном проектной организацией.
1.2. Хранить и транспортировать компенсаторы к месту монтажа следует в заводской упаковке, исключая возможность их механического повреждения.
Хранить распакованные и расконсервированные компенсаторы на открытых площадках запрещается.
1.3. Перед монтажом компенсаторы должны быть проверены на соответствие их технических характеристик проекту тепловой сети, а также на отсутствие забоин и других повреждений сильфона.
1.4. При перемещении компенсаторов в период монтажа должны быть приняты меры, исключающие повреждение сильфонов и загрязнение внутреннего межгофрового пространства.
1.5. При выполнении сварочных работ должно быть исключено попадание брызг металла на поверхность сильфона, для чего последний должен быть обернут асбестовой тканью.
1.6. При монтаже компенсаторов следует избегать скручивающих и изгибающих относительно продольной оси изделия нагрузок. Не допускается их провисание от собственного веса, нагружение моментами или силами от массы труб, арматуры, механизмов.
1.7. Монтаж компенсаторов разрешается производить при температуре воздуха не ниже минус 30°С.
1.8. До приварки к трубопроводу с присоединительных патрубков компенсатора следует удалить заводской консервант. Консервант может быть удален горячей водой или зачисткой металлической щеткой.
1.9. Перед приваркой компенсатора к трубопроводу проверяются отклонения соединения, которые не должны превышать следующих значений:

• допуск соосности патрубков – 2 мм;
• допуск параллельности торцов патрубков и присоединяемых труб – 3 мм;
• максимальный сварочный зазор патрубком и трубопроводом – 2 мм.

1. 2. Монтаж компенсаторов

2.1. Компенсаторы монтируются на трубопровод с предварительной растяжкой.
Длина компенсатора при монтаже L монт, мм, определяется по формуле:

где
L стр – строительная длина компенсатора в состоянии поставки, мм.
- компенсирующая способность, мм.
а – коэффициент линейного расширения трубной стали, принимаемый 0,012 мм/м °С;
t монт – температура воздуха при монтаже, °С;
t наим – наименьшая температура воздуха при эксплуатации, °С;
L – длина участка компенсатора между неподвижными опорами, на котором монтируется компенсатор, м.

Установку монтажной длины компенсатора производит монтажная организация.

• участки трубопровода до и после компенсатора должны быть смонтированы и закреплены в неподвижных опорах ОН–1 и ОН–2 таким образом, чтобы расстояние между концами труб в месте установки компенсатора соответствовало монтажной длине компенсатора L монт, при температуре окружающего воздуха момента закреплений трубопровода ко второй неподвижной опоре; температура окружающего воздуха и расстояние между концами закрепленных труб должны быть зафиксированы актом;
• компенсатор приваривается к одному из участков трубопровода. Для удобства выполнения сварочных работ следует снять крепление и сдвинуть кожух компенсатора;
• на свободный патрубок компенсатора и свободный конец трубопровода устанавливается универсальное монтажное приспособление, с помощью которого компенсатор растягивают до стыка с трубопроводом и стык заваривают;
• с компенсатора снимается монтажное приспособление.

2.3. после проведения гидравлических испытаний трубопроводов на компенсаторы должны быть установлены кожухи и поверх кожухов нанесена тепловая изоляция, конструкция и габариты которой не должны препятствовать свободному растяжению – сжатию сильфона на величину компенсирующей способности.
2.4. При обнаружении негерметичности компенсатора в процессе испытаний он демонтируется и заменяется новым, о чем составляется акт.
2.5. Если после гидравлических испытаний будет установлено, что длина компенсатора увеличилась более чем на 15% по сравнению с величиной, что свидетельствует о смещении неподвижных опор, необходимо произвести ревизию опорных конструкций, а компенсатор заменить на новый, о чем составляется акт.

Рисунок 1.Схема монтажа компенсаторов
(цифрами обозначена последовательность выполнения монтажных операций)

УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ (ПРИМЕНЕНИЮ)

1. Компенсаторы допускается применять в районах строительства с расчетной наружной температурой для проектирования систем отопления не ниже минус 40° С.
Сейсмичность районов строительства – до девяти баллов включительно.

2. Компенсаторы допускается применять при содержании хлоридов в сетевой воде не более 200 мг/кг.

3. Компенсаторы должны устанавливаться только на прямолинейных участках трубопроводов, ограниченных неподвижными опорами. Между неподвижными опорами допускается размещать только один компенсатор.

4. Способ присоединения компенсатора к трубопроводу – сварка.

5. При любых способах прокладки трубопроводов, кроме подземного бесканального, установку компенсаторов следует предусматривать, как правило, у одной из неподвижных опор.

6. На бесканальных подземных тепловых сетях размещение компенсатора должно осуществляться в середине участка трубопровода, ограниченного неподвижными опорами.

7. До и после компенсатора необходимо устанавливать направляющие опоры, исключающие перемещение трубопровода в радиальном направлении.
При бесканальной прокладке трубопроводов установка направляющих опор не требуется.
Расстояние от торца патрубка компенсатора до опоры должно быть не более 1.5 Ду.
Примеры схем размещения компенсаторов, направляющих и неподвижных опор приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы размещения компенсаторов и опор на трубопроводах

8. На участках трубопроводов с сильфонными компенсаторами не допускается применение подвесных опор.

9. При выборе неподвижных опор должны учитываться следующие факторы:

• распорное усилие компенсатора;
• усилие жесткости компенсатора;
• трение в направляющих и скользящих опорах;
• величина центробежной силы, возникающей в перегибе трубопровода.

Расчет нагрузок на концевые и промежуточные неподвижные опоры при различных способах установки компенсаторов выполняется на этапе проектирования тепловой сети и приводится в специальной литературе.

10. Чтобы исключить появление несоосности патрубков компенсатора при эксплуатации трубопровода, компенсаторы следует располагать между опорами, имеющими одинаковую осадку в грунте.

11. Максимальное расстояние между неподвижными опорами труб определяется по формуле

где
0.9 – коэффициент запаса, учитывающий неточности расчета и погрешности монтажа;
– компенсирующая способность компенсатора, мм.
a – средний коэффициент линейного расширения трубной стали при нагреве от 0° С до t° C, мм/м ° С;
t – расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе, ° С;
t po – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, принимаемая равной средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки по главе СНиП «Строительная климатология и геофизика», ° С.

12. Компенсаторы не требуют обслуживания в процессе эксплуатации и относятся к классу неремонтируемых изделий, поэтому для них не требуется сооружения специальных камер, а при надземной прокладке – площадок для обслуживания.

13. Компенсаторы, как и весь трубопровод, подлежат теплоизоляции, которая должна устанавливаться на защитный кожух. Установка теплоизоляции на гофры сильфонов компенсаторов не допускается.

Существуют различные определения сильфонного компенсатора:

Сильфонный компенсатор – это растяжимый стык для трубопроводных систем, применяемый для компенсации температурного расширения трубопроводов, предотвращения разрушения труб при деформации трубопроводов, выравнивания несоосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ и других целей.

Сильфонный компенсатор (сильфонное компенсационное устройство (СКУ )) — устройство, состоящее из сильфона, присоединительной и ограничительной арматуры, способное поглощать и уравновешивать относительные перемещения определенной величины и частоты, возникающие в герметично соединенных конструкциях, и проводить в этих условиях газы, жидкости, пар.

Сильфонные компенсаторы применяются в качестве компенсирующих монтажных элементов для поглощения температурных деформаций трубопроводов, транспортирующих горячие и холодные среды, подвижных вводов в напорных резервуарах и т.д.

Благодаря применению высококачественных нержавеющих сталей сильфонные компенсаторы могут использоваться для компенсации в трубопроводных системах с агрессивными средами, в качестве компенсационных устройств и разделителей сред с повышенной циклической стойкостью. Специальные конструкции сильфонных и линзовых компенсаторов применяют для компенсации температурных удлинений корпусов теплообменного оборудования, двухсильфонные компенсационные устройства помогают воспринимать значительные осевые перемещения. Они также используются для присоединения напорных и всасывающих трубопроводов к агрегатам (насосам, турбинам, компрессорам, двигателям и т.д.), установленным на эластичных опорах, для снижения вибрационных нагрузок.

Сильфон - гибкая гофрированная многослойная оболочка способная совершать значительные перемещения вдоль своей оси, в поперечном и угловом направлениях. Сильфонный компенсатор состоит из сильфона, присоединительной, защитной и ограничительной арматуры. Особенностью сильфона является способность его при действии незначительных усилий и изгибающего момента растягиваться сжиматься, деформироваться в поперечном направлении и изгибаться со значительными перемещениями — до десятков миллиметров и градусов. При этом сильфон сохраняет герметичность. Кроме того СК, СКУ используются также в качестве низкочастотных неопорных связей в условиях динамических нагрузок.

Компенсаторы изготавливаются из различных видов сталей — Ст3сп5, Ст20, 09Г2С, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, а также из титана, молибдена и др.
Область применения сильфонных компенсаторов:

• 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.

Сильфонные компенсаторы подразделяются на следующие марки — КЛО, КСО, КМД, КМ, КС, КУ, КО, ОПН, ОПГ, СКУ, СКО, СК, ССК, СКТО, СКУО, КЛОС, 1КСО, 2КСО, КП, КД.

Вид деформации сильфона в процессе эксплуатации определяет его вид:

Осевые компенсаторы - воспринимают и компенсируют перемещения вдоль своей оси. Конструкция осевого компенсатора может включать в себя внешний защитный кожух, внутренний направляющий экран, различные виды присоединительной арматуры, ограничители осевого хода, устройства для предварительного натяжения.

Сдвиговые компенсаторы - воспринимают и компенсируют поперечные перемещения, сдвиги по отношению к собственной оси, и ограничены от осевого растяжения. В конструкцию сдвигового компенсатора входят ограничительные и направляющие тяги, тросы, опорные фланцы, возможна установка специальных защитных кожухов и направляющих внутренних экранов, для крепления в трубопроводе используются различные виды присоединительной арматуры.

Угловые (поворотные) компенсаторы - воспринимают и компенсируют угловые отклонения оси компенсатора на определенный угол. Конструкция углового компенсатора исключает осевое растяжение или сжатие и сдвиг при помощи специальных ограничительных и направляющих тяг и шарниров. Возможна установка специальных защитных кожухов и внутренних направляющих экранов.

Универсальные - способны воспринимать комбинацию из нескольких видов перемещений.

Преимущества сильфонных компенсаторов

Герметичность
Температуростойкость
Относительно малая стоимость
Долговечность
Возможность изготовления по индивидуальному заказу
Многогранность использования (осевые, угловые, сдвиговые, вибрационные)
Не требует обслуживания

Способы присоединения сильфонных компенсаторов к трубопроводу:

Сварной - применяется для жесткой фиксации компенсатора к трубопроводу круглого или иного сечения путем сваривания конца трубопровода с концевыми деталями компенсатора, имеющими одинаковое сечение и толщину стенки. Такой вид закрепления наиболее распространен и обеспечивает надежное герметичное соединение компенсатора.

Фланцевый - применяется для жесткой фиксации компенсатора к ответному фланцу трубопровода. Такой вид закрепления позволяет обеспечить разъемное соединение элементов трубопровода и быструю их замену, но требует контроля межфланцевого уплотнения.

Резьбовой - применяется для жесткой фиксации компенсатора к трубопроводу через переходные муфты и резьбовые уплотнения. Такой вид закрепления позволяет соединить разнородные и невозможные для сваривания и фланцевого соединения детали компенсатора и трубопровода. Применяется для малых давлений и диаметров.