для чего нужны сильфонные компенсаторы
Сильфонные компенсаторы
Сильфонный компенсатор – это устройство, предназначенное для компенсации возникающих в процессе эксплуатации трубопроводов деформаций, которая возможна за счет гибкого элемента (сильфона). Деформации неизбежно возникают из-за температурных изменений внутренней и внешней среды трубопровода, из-за внешних факторов, погодных явлений, монтажных работ.
Сильфонные компенсаторы применяются с целью уменьшить пагубное влияние на трубопровод разрушительных сил. Установка такого устройства на трубопроводе значительно продлевает его срок службы.
Классификация компенсаторов
Соответственно одна из градаций сильфонных компенсаторов проводится по принципу работы с каким-то видом деформации трубопровода.
Осевые сильфонные компенсаторы, предназначены для компенсации температурных расширений трубопровода возникающем при движении теплоносителя по нему, за счет движения сильфона в осевом направлении. Применяют осевые компенсаторы в трубопроводных системах большой длины и малой длины, во всех сферах промышленности. Можно с уверенностью сказать, что это самые популярные и часто используемые компенсаторы. Они просты, надежны в работе и не нуждаются в обслуживании.
Угловые сильфонные компенсаторы за счет изгиба оси сильфона по дуге, смещают оси патрубков под углом в одной плоскости. Данные компенсаторы устанавливаются на трубопроводах, которые имеют колена в разных плоскостях. Угловые компенсаторы позваляют стабилизировать работу всей системы, устраняя опасные деформации. 
Сдвиговые сильфонные компенсаторы используют деформацию сильфона, за счет которой появляется возможность смещать патрубки в различных плоскостях при параллельности их осей. Сдвиговые компенсаторы используются на длинных участках трубопроводов, где небольшая несоосность трубы появляется в следствие наличия большого количества элементов, а так же невозможности проведения идеального монтажа.
Существуют так же сильфонные компенсаторы предназначенные для комбинированных видов деформации: сдвигово-осевые, поворотно-осевые, универсальные.
Встречаются и другие виды сильфонных компенсаторов, например, стартовые.
Стартовые сильфонные компенсаторы, предназначены для ввода в эксплуатацию нового трубопровода. Для компенсации температурных деформаций при заполнении теплоносителем труб в процессе ввода трубопроводной сети в эксплуатацию. Стартовые компенсаторы срабатывают всего один раз, после чего становятся элементом трубы.
Основным элементом стартового компенсатора является сильфон, установленный внутри двух защитных кожухов. При поступлении горячего теплоносителя в трубу, сильфон сжимается, компенсируя деформацию системы. Полностью сработав, сильфонный компенсатор исключается из сети, для чего его кожухи свариваются между собой. По своему виду стартовый сильфонный компенсатор напоминает обычный осевой, самый простой КСО. Однако в осевом компенсаторе заложен куда больший запас хода.
Встречаются и другие виды сильфонных устройств:
Устройство
Технические характеристики
Для того чтобы понять какой тип конструкции необходим, инженеры проводят расчет компенсатора, в котором учитывают все требования предъявляемые к нему. 
Эскиз сильфонного компенсационного устройства (СКУ) с тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ)
По эскизам разрабатывается техническая документация, которая выпускается к каждому устройству.
Применение
Используются сильфонные компенсаторы во многом благодаря своему преимуществу в герметичности и температуростойкости перед другими компенсаторами (сальниковыми, линзовыми, резиновыми, тканевыми). К тому же металлический сильфон работает надежнее и имеет большой запас хода.
Важным достоинством сильфонных компенсаторов является метод их установки, их возможно установить в любом месте трубопровода, независимо от способа его прокладки, и без необходимости строительства специальных камер.
В настоящее время большое количество заводов сосредоточено на изготовлении подобных устройств, поэтому на сильфонном рынке всегда достаточно предложений.
Компенсатор сильфонный: эффективное приспособление для компенсации теплового расширения труб
Компенсатор сильфонный — это приспособление в виде гибкого вставочного элемента, которое применяется в различных трубопроводных конструкциях. Это изделие выполняет очень важную функцию — компенсацию изменения длины участков той или иной коммуникации. Изменение длины труб происходит, как правило, из-за температурных воздействий или вследствие установочных работ.
Во всех типах трубопроводов, в которых есть риск теплового расширения, устанавливаются компенсаторы
Сильфонные компенсаторы — что это такое?
На сегодняшний день сильфонные компенсаторы эксплуатируются в различных областях человеческой деятельности. Среди основных таких отраслей можно отметить:
Такие приспособления являются очень важными комплектующими элементами различных коммуникаций и используются практически везде, где необходимо компенсировать температурное расширение трубопровода. Наименьшим коэффициентом температурного расширения обладают стальные трубы, а наибольшим — полиэтиленовые изделия. Компенсатор для полиэтиленовых труб является необходимой мерой для исключения деформации. Стоит отметить, что сильфонные компенсаторы для полиэтиленовых труб стыкуются с коммуникацией посредством фланцев. Помимо основной своей задачи, сильфонные компенсаторы выполняют ещё несколько важных функций:
Полезная информация! Также сильфонные компенсаторы могут выступать в качестве переходного соединительного элемента. В таком случае с их помощью производится стыковка труб с разными показателями сечения.
Сильфонные компенсаторы — универсальные устройства и могут выполнять несколько функций одновременно
Технология изготовления сильфонных компенсаторов
Наиболее важной частью конструкции такого устройства является сильфон. Сильфонная гофрированная трубка изготавливается, как правило, из нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь является надёжным материалом, который обладает повышенными прочностными характеристиками, а также следующими преимуществами:
Сам процесс производства сильфонной гофротрубы выполняется в два основных этапа:
Для достижения максимальной гибкости сильфонной трубки, сильфонные стенки выполняются многослойными. Благодаря таким манипуляциям готовый продукт отличается высокой резистентностью к давлению, но при этом остаётся довольно гибким.
Компенсаторы изготавливаются из высокопрочной стали и имеют высокую устойчивость к повышенному давлению
Все вспомогательные части сильфонных компенсаторов изготавливаются из высокопрочной углеродистой стали и отличаются высокими техническими характеристиками.
Принцип действия сильфонного компенсатора
Для того чтобы разобраться в том, как именно действует сильфонный компенсатор, необходимо усвоить один важный момент. Температура транспортируемой среды в коммуникации, как правило, имеет чётко установленный показатель, в то время как температура окружающей среды не может быть стабильной.
Важно! При низких показателях температуры окружающей среды трубопровод, состоящий из металла, сжимается и укорачивается, а при высокой температуре, наоборот, расширяется.
Процессы сжатия и расширения неблагоприятно отражаются на коммуникации. В конечном счёте изменение длины трубопроводной конструкции может привести к утрате необходимых герметизационных показателей в местах стыков труб. Чтобы избежать подобных негативных последствий, используют специальные сильфонные компенсаторы, которые нейтрализуют деформационные воздействия и не дают трубопроводу потерять свои эксплуатационные качества.
Принцип действия этого приспособления основан на том, что все дополнительные усилия, которые появляются при расширении или сужении других участков коммуникации, не передаются дальше по трубопроводу. Эти дополнительные усилия принимает на себя сильфонный компенсатор. Благодаря этому деформация может затронуть только определённые участки и не передаются далее по системе. То же самое можно сказать и про вибрации внутри системы. Такие изделия обладают высокими показателями эластичности. На сегодняшний день производится несколько модификаций сильфонных компенсаторных элементов.
При температурном расширении труб компенсатор принимает всю нагрузку на себя, предотвращая деформацию и разрушение трубопровода
При повышении температуры окружающей среды трубопровод расширяется в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. Поэтому при монтаже необходимо правильно фиксировать скользящие и статичные участки системы.
Разновидности сильфонных компенсаторов
Сегодня в продаже можно встретить несколько модификаций этого устройства. Нужный тип сильфонного компенсатора подбирается в зависимости от эксплуатационных условий, а именно — типа нагрузки, которую необходимо будет стабилизировать. Рассмотрим основные разновидности сильфонных моделей:
Осевой. Монтируется на прямом участке коммуникации между двумя статичными опорами. Такие опоры могут быть двух типов:
Используется такой компенсатор для стабилизации деформационных воздействий в осевом направлении. Стоит отметить, что такие приварные модели, помимо гибкости, отличаются высокими прочностными характеристиками.
Рассмотрим распространённые ошибки при установке осевого компенсатора под приварку:
Компенсаторы выпускаются с разным типом крепления к трубам, одна из основных моделей — осевая, монтируемая при помощи сварки
Если учитывать все вышеперечисленные правила, то осевой сильфонный (междуопорный) компенсатор прослужит довольно долго, эффективно справляясь с возложенными на него задачами.
Фланцевый. Такая модель является одной из наиболее распространённых. Она эксплуатируется повсюду и отличается тем, что для стыковки с трубой имеет специальные стыковочные элементы — фланцы. КСФ используется для стабилизации нагрузок в осевом направлении.
Полезная информация! Стоит отметить, что такие компенсаторы отличаются отличной термоустойчивостью и могут монтироваться на коммуникации, температура среды которых доходит до 250 °C.
Компенсатор сильфонный осевой фланцевый. Является надёжным изделием, предохраняющим трубы от статических, а также динамических нагрузок. КСФ представляет собой растяжимое соединение, которое стабилизирует термические изменения длины коммуникации.
Угловой. Такие модели применяются для соединения коммуникации на поворотах. Такое соединение может осуществляться под разными углами. Угловые поворотные компенсаторы предназначены для стабилизации усилий, возникающих на поворотах трубопроводной конструкции.
Эти модели, как правило, оснащаются специальным шарнирным элементом, который определяет характер передвижения устройства. Угловая модель может перемещаться только в одной плоскости, исключая осевые перемещения. Благодаря шарнирному элементу сильфон также предохраняется от скручивания.
Карданный. В отличие от предыдущей модели, это устройство может осуществлять передвижение в любой плоскости. Стоит также отметить, что карданная модель оснащена двумя шарнирными деталями. Такая конструкция позволяет ей изгибаться в осевом направлении.
Компенсаторы карданного типа позволяют компенсировать угловые смещения в трубопроводных системах
Сдвиговый. Такой компенсатор монтируется в точках коммуникации, где может возникнуть усилие, которое повлечёт за собой взаимный сдвиг отдельных сегментов трубопроводной конструкции. Одним из самых распространённых вариантов использования такой модели является его установка в точке входа коммуникации в здание. В этом случае при оседании сооружения компенсатор защитит трубу от деформации и предотвратит аварийную ситуацию. Кроме этого, сдвиговое приспособление применяется для стабилизации недочётов, совершённых при прокладке коммуникации. Сдвиговые модели, как правило, обладают двумя сильфонами, поэтому их ещё называют двухсекционными сильфонными компенсаторами.
Компенсатор стартовый сильфонный. По своему конструктивному исполнению причисляется к осевой модели, однако, имеет одно отличие — производится с защитным кожухом, который состоит из двух частей.
Сильфонное компенсирующее устройство (СКУ)
Сильфонный компенсатор СКУ производится из нержавеющей стали и может быть двух видов в зависимости от конструктивных особенностей:
Сильфонные компенсирующие устройства оснащаются специальным защитным футляром, который предохраняет сильфон от механических деформаций, а также способствует соосности устройства.
Такой прибор, как правило, утепляется специальным материалом — пенополиуретаном (ППУ). Изоляция из ППУ является надёжным и современным вариантом утеплителя. А также стоит отметить, что помимо теплоизоляции, СКУ оснащается и гидроизоляцией. Существует два варианта гидроизоляции сильфонного компенсирующего устройства:
Обратите внимание! Модели с гидроизоляцией из оцинковки используются в коммуникациях, прокладываемых открытым способом (на поверхности земли). А компенсаторные устройства с гидроизоляцией из полиэтилена эксплуатируются при закрытом монтаже коммуникаций (под землёй).
Рассмотрим основные преимущества использования СКУ:
При открытом монтаже СКУ в обязательном порядке необходим монтаж защитного короба, который обезопасит компенсатор от доступа посторонних лиц, а также защитит устройство от атмосферных осадков.
Характеристика и назначение сильфонного компенсатора
Сильфонный компенсатор – устройство с определенной величиной деформации. Спектр его применения обширен:
Его использование особенно важно в многоэтажных домах, для снижения нагрузок на горизонтальные отводы между этажами. Он представляет собой металлическую гофрированную оболочку. При перепаде температуры, давления и других параметров размеры трубы изменяются. Рабочая часть компенсатора (сильфон), растягиваясь или сжимаясь, компенсирует эти смещения.
Принцип действия конструкции
Жидкость, газы или другие вещества, транспортируемые трубопроводами, удерживаются в определенных температурных пределах, в то время как окружающая среда подобной стабильности не имеет. При пониженной температуре воздуха, металл сжимается, повышенной – наоборот, расширяется. Эти процессы способны вызвать разгерметизацию и разрушение трубных соединений и опор трубопроводов.
Сильфонный компенсатор, вследствие эластичности и упругости, способен предотвратить нежелательные последствия температурного расширения или сужения и обеспечить целостность конструкции. Основной его элемент – сильфон – обладает многослойной гофрированной поверхностью, способной выдерживать значительные температурные и другие воздействия, обеспечивая при этом герметичность. На компенсаторе могут быть установлены один или несколько сильфонов.
Расширение трубы может происходить в двух направлениях – по оси и радиально. При этом важно обеспечить правильное закрепление скользящих и неподвижных участков трубопровода.
Виды компенсаторов
Конструкция устройства может быть различной, в зависимости от назначения: нивелирование углового или продольного смещения, нарушений соосности, компенсация вибрации.
По характеру воспринимаемой нагрузки сильфонные компенсаторы классифицируются на несколько видов.
Осевой компенсатор (аксиального действия) – нивелирует увеличение или уменьшение осевого размера.
Угловой компенсатор (ангулярного действия) – позволяет компенсировать смещение патрубковых осей. Это изделие выполнено с изогнутой по дуге осью сильфона.
Сдвиговый компенсатор – предназначен для компенсации смещения в радиальном направлении, например, при подключении оборудования или несоосности труб.
Сильфонный компенсатор универсального действия – оборудованы внутренним экраном, устройствами сдвига и поворота. Этот узел включает один или два сильфона и соединительную арматуру. Обладает универсальным действием и способен компенсировать все перечисленные виды нагрузок.
В зависимости от исполнения, они классифицируются следующим образом:
Изготавливается сильфонный компенсатор из нескольких слоев нержавеющей легированной стали марок 08Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т, сохраняющих работоспособность в высоких пределах колебания температуры и давления.
Куда именно ставят сильфонные компенсаторы?
Сильфонный компенсатор широко распространен в разных сферах:
Они могут быть установлены:
Эти устройства обладают высокой надежностью эксплуатации, долговечностью, они легко монтируются и просты в обслуживании, характеризуются небольшими габаритами, разнообразие конструкций позволяет широко применять их в различных областях. В случае необходимости они могут быть изготовлены индивидуально, по заказу потребителя.
Порядок установки
Монтаж и сборка сильфонного компенсатора включает следующие требования:
Соединения к трубопроводу могут выполняться посредством соединительных фланцев, муфт, электро- или газосварки.
Последовательность действий при монтаже следующая:
Обязательно в процессе монтажа руководствоваться требованиями завода-изготовителя.
Сильфонный компенсатор обязательно должен устанавливаться при монтаже трубопровода для обеспечения его безопасной эксплуатации.
Выводы
Изначально компенсирование теплового расширения или сужения трубопроводов осуществлялось применением П- или Z-образной конструкции трубопроводов. Эти преднамеренные изменения позволяли частично устранить последствия влияния тепловых смещений. Но подобный способ требовал существенных затрат при строительстве, конструкции были громоздкими и недостаточно надежными.
Немец Генрих Витценманн, владелец ювелирного завода, однажды задумался над способом предотвращения разрушения обычного резинового шланга, из которого поливали дорогу. В результате был изобретен металлорукав, который, после некоторой доработки, используется и поныне. Именно это изделие явилось основой первого компенсатора, запатентованного в 1885 г.
Это изобретение позволило указанному предпринимателю со временем полностью отказаться от ювелирного бизнеса и заняться производством металлических рукавов. Его фирма существует и в настоящее время.
Видео по теме: Сильфонный компенсатор
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.