Компенсатор на трубопроводе: Виды компенсаторов для трубопровода, для чего нужны устройства: Обзор +Видео

Системы водо- и теплоснабжения подвержены различным деформациям и искажениям в результате воздействия вибраций, смещения, температурных колебаний. Для того чтобы уменьшить влияние данных процессов и понизить вероятность выхода из строя, используют специальные компенсаторы трубопроводов.

Назначение компенсаторов

Высокое давление, экстремальные показатели температуры и прочие внешние факторы, воздействуя на трубопроводные системы, повышают оказываемую на них нагрузку, что приводит к изменениям формы материалов, используемых для их производства. Они могут удлиняться, сильно сжиматься и растягиваться. В результате этого неизбежны серьезные повреждения. Именно поэтому, проектируя будущую водопроводную систему, инженеры должны закладывать возможные перегрузки оборудования и создавать максимально эластичную конструкцию, способную приспосабливаться к изменениям и самостоятельно компенсировать их.

Именно этим занимаются указанные выше трубопроводные компенсаторы, с помощью которых соединяются два конца водопровода или теплотрассы. Они и компенсируют все перепады и изменения. Устройства характеризуются повышенной гибкостью, способностью растягиваться в пределах допустимой деформации и при этом гарантируют абсолютную герметичность оборудования. Их применяют службы жилищно-коммунального хозяйства, строительные компании, предприятия нефтяной и газовой промышленностей, судостроительной сфере и даже атомной энергетике.

Принципы выбора компенсаторов

При выборе компенсатора трубопровода, защищающего клиновые задвижки ЗКС и другие элементы арматуры, ориентируются на ряд параметров:

• температура рабочей среды;
• рабочее и максимально допустимое давление;
• агрегатное состояние среды (жидкость, газ и т. д.).

Существует несколько наиболее популярных разновидностей компенсаторов:

• сильфонные;
• сальниковые;
• линзовые;
• антивибрационные.

Первые являются практичными и эффективными изделиями малых размеров, которые достаточно просто монтируются в трубопроводные системы. Применяются при транспортировке жидкостей и пара, которая происходит при повышенных давлении и температуре.

П-образный компенсатор, П образный компенсатор

      Здравствуйте! При нагревании трубопроводы системы теплоснабжения имеют свойство удлиняться. И то, насколько они увеличатся по длине, будет зависеть от их начальных габаритов, от материала, из которого они изготовлены, и температуры вещества, транспортируемого по трубопроводу. В потенциале изменение линейных размеров трубопроводов может привести к разрушению резьбовых, фланцевых, сварных соединений, повреждению иных элементов. Разумеется, при конструировании трубопроводов учитывается то, что они удлиняются при нагревании и укорачиваются при наступлении низких температур.

Самокомпенсация теплотрасс и дополнительные компенсирующие элементы

     Существует в сфере теплоснабжения такое явление, как самокомпенсация. Под этим понимается способность трубопровода самостоятельно, без помощи специальных устройств и приспособлений, компенсировать те изменения размеров, которые происходят в результате теплового воздействия, за счёт упругости металла и геометрической формы. Самокомпенсация возможна только при наличии в трубопроводной системе изгибов либо поворотов. Но не всегда при проектировании и монтаже имеется возможность для создания большого количества таких «естественных» компенсаторных механизмов. В таких случаях актуально подумать над созданием и установкой дополнительных компенсаторов. Они бывают следующих типов:

• П-образные;

• линзовые;

• сальниковые;

• волнистые.

Способы изготовления П-образных компенсаторов

     В данной статье мы подробно поговорим о П-образных компенсаторах, которые на сегодняшний день являются самыми распространёнными. Данные изделия, покрытые полиэтиленовыми оболочками, можно применять на технологических трубопроводах всех типов. По сути, они являются одним из методов самокомпенсации — на коротком отрезке создаётся несколько изгибов в виде буквы «П», а затем трубопровод продолжает идти по прямой. Такие П-образные конструкции делаются из цельных изогнутых труб, из отрезков труб или отводов, которые сваривают между собой. То есть изготавливают их из того же самого материала, из той же марки стали, что и трубы.

    Экономичней всего гнуть компенсаторы из одной цельной трубы. Но если общая длина изделия составляет более 9 метров, то их следует изготовлять из двух, трёх или семи частей.

• В случае, если компенсатор нужно изготовить из двух составных частей, то шов располагается на так называемом вылете.

• Трёхчастная конструкция предполагает, что гнутую «спинку» изделия будут создавать из цельного куска трубы, а потом к ней приварят два прямых отвода.

• Когда частей предполагается семь, то четыре из них должны быть коленцами, а остальные три — патрубками.

      Важно помнить и то, что радиус сгиба отводов при заготовке компенсаторов из прямых частей должен быть равен четырём наружным диаметрам трубы. Это можно выразить следующей несложной формулой: R=4D.

     Из скольких бы частей не изготавливался описываемый компенсатор, сварной шов всегда желательно располагать на прямом участке отвода, который будет равен диаметру трубы (но не менее 10 сантиметров). Впрочем, бывают ещё и крутозагнутые отводы, где прямые элементы отсутствуют вовсе — в таком случае можно отойти от вышеуказанного правила.

Достоинства и недостатки рассматриваемых изделий

      Компенсаторы данного типа специалисты рекомендуют применять для трубопроводов небольшого диаметра — до 600 миллиметров. Участки в виде больших букв «П» на данных трубопроводах при возникновении каких-либо колебаний эффективно гасят их за счёт изменения своего положения по продольной оси. Это как бы не позволяет колебаниям «продвигаться» по теплотрассе дальше. В трубопроводах, требующих разбора для того, чтобы произвести очистку, П-образные компенсаторы дополнительно снабжают присоединительными деталями на фланцах.

     П-образные изделия хороши тем, что они не нуждаются в контроле в период эксплуатации. Это их отличает от изделий сальникового типа, для обслуживания которых нужны специальные камеры ответвлений. Однако для обустройства П-образных компенсаторов требуется некоторое пространство, а в плотно застроенном городе оно находится не всегда.

      У рассматриваемых компенсаторов, разумеется, есть не только достоинства, но и недостатки. Самый очевидный из них такой – для изготовления компенсаторов дополнительно расходуются трубы, а они стоят денег. Кроме того, установка данных компенсаторов ведёт к тому, что увеличивается общее сопротивление движению жидкости-теплоносителя. Плюс ко всему такие компенсаторы отличают значительные размеры, и потребность в специальных опорах.

Расчёты для П-образных компенсаторов

      В России по-прежнему не стандартизированы параметры для П-образных компенсаторов. Их производят в соответствии с нуждами проекта и по тем данным, которые в этом проекте прописываются (тип, размеры, диаметр, материал и т. д.). Но всё-таки определять габариты П-образного компенсатора наобум, конечно, не следует. Специальные расчёты помогут узнать те габариты компенсатора, которые окажутся достаточными для компенсации деформаций теплотрассы из-за температурных перепадов.

     При подобных расчётах, как правило, принимаются следующие условия:

• трубопровод изготовлен из стальных труб;

• по нему течёт вода либо пар;

• давление внутри трубопровода не превышает 16 бар;

• температура рабочей среды не более 2000 градусов по Цельсию

• компенсаторы симметричны, длина одного плеча строго равна длине второго плеча;

• трубопровод находится в горизонтальном положении;

• на трубопровод не действует давление ветра и прочие нагрузки.

     Как мы видим, здесь берутся идеальные условия, что, разумеется, делает конечные цифры весьма условными и приблизительными. Но такие расчёт всё равно позволяют снизить риск повреждений трубопровода при эксплуатации.

     И ещё одно важное дополнение. При расчётах изменения трубопровода под воздействием тепла за основу берётся наибольшая температура перемещаемой воды или пара, а температура окружающей среды, наоборот, выставляется минимальная.

Сборка компенсаторов

     Собирать компенсаторы необходимо на стенде или на абсолютно ровной твёрдой площадке, на которой удобно будет производить сварочные работы и подгонку. Начиная работы, нужно точно нанести ось будущего П- участка и установить контрольные маячки для элементов компенсатора.

     После изготовления компенсаторов нужно также проверить их размеры — отклонение от намеченных линий должно не превышать четырёх миллиметров.

Монтаж П-образных компенсаторов

     Место для П-образных компенсаторов обычно выбирается с правой стороны теплопровода (если смотреть от источника тепла к конечному пункту). Если же справа нет необходимого пространства, то возможно (но лишь в качестве исключения) устроить вылет для компенсатора слева, не меняя в целом расчётные габариты. При таком решении с внешней стороны будет находиться обратный трубопровод, и размеры его окажутся чуть больше тех, что требовались согласно предварительным вычислениям.

     Пуск теплоносителя всегда создаёт в трубах из металлов значительное напряжение. Чтобы справиться с ним, П-образный компенсатор в процессе монтажа следует растянуть по максимуму – это увеличит его эффективность. Растяжку делают после установки и фиксации опор с обеих сторон от компенсатора. Трубопровод при растяжке в зонах его приваривания к опорам должен оставаться строго неподвижным. П-образные компенсаторы сегодня растягивают при помощи талей, домкратов и прочих подобных приспособлений. Величину предварительной растяжки компенсирующего элемента (или величину его сжатия) следует обязательно указать в паспорте на теплотрассу и проектных документах.

     Если планируется расположение П-образных элементов группами на нескольких трубопроводах, идущих параллельно, то растяжку заменяют такой процедурой, как натяжка труб в «холодном» состоянии. Подобный вариант предполагает и особый порядок проведения монтажных процедур. В данном случае компенсатор прежде всего следует установить на опоры и сварить стыки.

      Но при этом в одном из стыков должен остаться зазор, который будет соответствовать заданной растяжке П-компенсатора. Для того, чтобы избежать снижения компенсационной способности изделия и предотвратить перекосы, для натяжения следует воспользоваться стыком, который будет находиться от оси симметрии компенсатора на расстоянии от 20 до 40 трубных диаметров.

Установка опор

     Особо стоит сказать об установке опор для П-компенсаторов. Их необходимо смонтировать так, чтобы трубопровод перемещался лишь вдоль продольной оси и никак иначе. В таком случае компенсатор примет на себя все возникающие продольные колебания.

     Сегодня для одного П-компенсатора необходимо устанавливать не менее трёх качественных опор. Две из них следует располагать под теми участками компенсатора, которые состыкуются с основным трубопроводом (то есть под двумя вертикальными палочками буквы «П»). Допустимо также монтировать опоры на самом трубопроводе поблизости от компенсатора. Причём между краем опоры и сварным стыком должно быть хотя бы на полметра. Ещё одна опора создаётся под спинкой компенсатора (горизонтальной палочкой в букве «П»), как правило, на особой подвеске.

      Если теплотрасса имеет уклон, то боковые части П-образных элементов должны располагаться строго по уровню (то бишь уклон должен соблюдаться). В большинстве случаев компенсаторы в виде буквы «П» устанавливаются горизонтально. Если же компенсатор устанавливается в вертикальном положении внизу обязательно должна быть организована соответствующая дренажная система.

Какие данные о компенсаторах нужно занести в паспорт теплотрассы?

     По окончании монтажа П-образного компенсатора в паспорт теплопровода вносятся такие сведения:

• технические параметры компенсатора, предприятие-изготовитель и год производства;

• расстояние меж опорами, производимая компенсация и величина растяжения;

• температура окружающей атмосферы в период, когда проводились работы, и дата установки.

     Что касается, например, компенсирующей способности П-образного изделия, то она имеет чёткую зависимость от ширины, от радиуса изгибов и вылета.

Правила по монтажу компенсаторов

Правила по монтажу и установке компенсаторов.

1. Сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы следует монтировать в собранном виде.
2. Осевые сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы следует устанавливать соосно с трубопроводами.

Допускаемые отклонения от проектного положения присоединительных патрубков компенсаторов при их установке и сварке должны быть не более указанных в технических условиях на изготовление и поставку компенсаторов.

3. При установке линзовых, волнистых и сальниковых компенсаторов, а также арматуры направление стрелки на их корпусе должно совпадать с направлением движения вещества в трубопроводе.

4. При монтаже сильфонных и линзовых компенсаторов следует исключить скручивающие нагрузки относительно продольной оси и провисание под действием собственной массы и массы примыкающих трубопроводов, а также обеспечить защиту гибкого элемента от механических повреждений и попадания искр при сварке.

5. Монтажная длина сильфонных, линзовых и сальниковых компенсаторов должна быть принята по рабочим чертежам с учетом поправки на температуру наружного воздуха при монтаже.

6. Для компенсации температурных деформаций трубопроводов при монтаже П-образные, сильфонные, линзовые и сальниковые компенсаторы должны устанавливаться с растяжением (сжатием) на указанную в проекте величину. Если температура воздуха в момент монтажа отличается от принятой в проекте, то величину растяжения (сжатия) компенсатора следует увеличить (если в проекте указано растяжение) или уменьшить (если указано сжатие) на значение (мм):

в=aL(t_п+t_м)

а- температурный коэффициент линейного расширения металла трубопровода,°С^-1, принимаемый для углеродистых и низколегированных сталей 0,012 и высоколегированных — 0,017;
L- расчетная длина участка трубопровода, м;
t_п — принятая в проекте температура воздуха в момент монтажа,°С;
t_м— фактическая температура воздуха в момент монтажа,°С.

7. При монтаже сальниковых компенсаторов должны быть обеспечены свободное перемещение подвижных частей и сохранность набивки.
8. Монтаж односекционных осевых сильфонных, линзовых, сальниковых и П-образных компенсаторов с приспособлениями для растяжения производят в такой последовательности (черт.1,а):

Растяжение компенсаторов до монтажной длины следует производить с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсатора или натяжными монтажными устройствами.

Черт.1. Последовательность операций (1-5) при монтаже компенсаторов:

а — П-образных, осевых сильфонных односекционных, линзовых и сальниковых с приспособлением для растяжки;
б — то же без приспособления для растяжки;
в — П-образного компенсатора при групповой прокладке.

а) компенсатор одной стороной присоединяется сваркой или на фланце к трубопроводу;
б) участок трубопровода с присоединенным компенсатором устанавливается в направляющих и скользящих опорах и закрепляется в неподвижной опоре.

Примечание.

В зависимости от условий монтажа (например, для П-образных компенсаторов) могут производиться сначала установка трубопровода в направляющих и скользящих опорах и закрепление его в неподвижной опоре, а затем присоединение к этому участку компенсатора;

в) с помощью распорных приспособлений компенсатор подвергается растяжению на проектную величину. Допускается производить предварительную растяжку компенсатора до его присоединения к трубопроводу;

г) участок трубопровода с другой стороны, свободно лежащий в направляющих и скользящих опорах, подтягивается к свободному стыку компенсатора и присоединяется к нему сваркой или на фланце;

д) присоединяемый участок трубопровода закрепляется в другой неподвижной опоре;

е) с компенсатора снимается устройство для предварительной растяжки.

11. Монтаж осевых сильфонных компенсаторов без приспособления для растяжения производят в такой последовательности (см. черт.15,б):

а) участок трубопровода с одной стороны от компенсатора устанавливается в направляющих и скользящих опорах и закрепляется в неподвижной опоре;

б) участок трубопровода с другой стороны от компенсатора устанавливается так, чтобы расстояние между торцами участков трубопровода равнялось монтажной длине компенсатора, и закрепляется в другой неподвижной опоре. Монтажная длина компенсатора должна быть равна его строительной длине (компенсатор разгружен) плюс предварительное натяжение (сжатие)

в) компенсатор присоединяется к одному из участков трубопровода;

г) с помощью монтажных приспособлений компенсатор подвергается растяжке и присоединяется к другому участку трубопровода;

д) монтажные приспособления снимаются.

12. При групповом расположении П-образных компенсаторов (см. черт.15,в) параллельно прокладываемых трубопроводов растяжку компенсаторов следует производить натяжением трубопровода в холодном состоянии. В этом случае растяжку П-образного компенсатора следует выполнять после окончания монтажа трубопровода, контроля качества сварных стыков (кроме замыкающего, используемого для натяжения) и закрепления трубопровода в неподвижных опорах.

12. Сварной стык, у которого следует производить растяжку компенсатора, указывают в проекте. Если такого указания нет, то во избежание снижения компенсационной способности компенсатора и его перекоса следует использовать стык, расположенный на расстоянии не менее 20 Дн от оси компенсатора
13. В качестве стяжного устройства для натяжения используют съемные или приварные хомуты с монтажными удлиненными шпильками и гайками.
14. При групповом расположении П-образных компенсаторов последовательность монтажа следующая:

а) участки трубопровода и П-образный компенсатор устанавливают на опоры. В зазор, оставленный для натяжения стыка, вставляется деревянная проставка шириной, равной величине растяжения;

б) компенсатор с помощью сварки обеими сторонами присоединяется к соответствующим участкам трубопровода;

в) участок трубопровода закрепляется в неподвижных опорах;

г) проставка удаляется, осуществляется предварительное натяжение компенсатора, стык соединяется сваркой;

д) монтажные приспособления удаляются.

16. Для трубопроводов тепловых сетей согласно требованиям СНиП 3.05.03-85 растяжение компенсатора натяжением следует выполнять одновременно с двух сторон в стыках, расположенных на расстоянии не менее 20 Дн и не более 40 Дн от оси симметрии компенсатора
17. О растяжении (сжатии) компенсатора должен быть составлен акт по форме приложения 6 СНиП 3.01.01-85.
18. П-образные компенсаторы следует устанавливать с соблюдением общего уклона трубопровода, указанного в проекте.
19. Линзовые, волнистые и сальниковые компенсаторы рекомендуется устанавливать в узлах и блоках трубопроводов при их сборке, применяя при этом дополнительные жесткости для предохранения компенсаторов от деформации и повреждения во время транспортирования, подъема и установки. По окончании монтажа временно установленные жесткости удаляют.
20. При монтаже вертикальных участков трубопроводов следует исключить возможность сжатия компенсаторов под действием массы вертикального участка трубопровода. Для этого параллельно компенсаторам на трубопроводах следует приваривать по три скобы, которые срезают по окончании монтажа.
21. Для определения правильного положения арматуры, устанавливаемой на трубопроводе, необходимо руководствоваться указаниями каталогов, технических условий и рабочих чертежей. Положение осей штурвалов определяется проектом.
22. Трубопроводную арматуру надлежит монтировать в закрытом состоянии. Фланцевые и приварные соединения арматуры должны быть выполнены без натяжения трубопровода. Во время сварки приварной арматуры ее затвор следует открыть до отказа, чтобы предотвратить заклинивание его при нагревании корпуса.