компенсаторы на теплотрассе через какое расстояние
Компенсация температурных расширений
С. В. Комаров, ведущий специалист отдела промышленного оборудования, ros-pipe.ru
Любые перемещения, возникающие вследствие внешних воздействий на трубопровод (например, сейсмических и др.), должны быть учтены при его проектировании, также следует учитывать и температурное расширение трубопроводов.
Строительные изделия, такие как трубы, оборудование, строительные конструкции, изменяют свои размеры в результате изменения температур. В настоящей статье затронуты вопросы компенсации теплового расширения и сжатия трубопроводов.
Вследствие изменения температуры рабочей среды в трубах возникают температурные напряжения, которые могут передаваться на арматуру, насосное оборудование и т.д. в виде реактивных сил и моментов. Это создает потенциальную опасность разгерметизации стыков, разрушения арматуры или оборудования.
Три наиболее часто используемых способа компенсации перемещений трубопроводов:
Выбор способа компенсации зависит от вида системы трубопроводов, ее схемы, а также от особенностей ландшафта, наличия рядом других коммуникаций и прочих условий.
Перечисленные выше примеры представлены в качестве общих инженерных решений и не должны рассматриваться как единственно верные для конкретной системы трубопроводов. Мы будем рассматривать способ компенсации расширения прямолинейных участков трубопроводов при помощи осевых сильфонных компенсаторов.
Расширение трубопроводов
Первым шагом для решения вопроса компенсации температурных перемещений является вычисление точного изменения длины участков трубопроводной системы в соответствии с предъявляемыми условиями безопасности.
Определение (расчет) теплового расширения трубопровода производится по следующей формуле:
где а – коэффициент температурного расширения, мм/ (м·°С);
L – длина трубопровода (расстояние между неподвижными опорами), м;
∆t – разница значений между максимальным и минимальным значениями температур рабочей среды, °С.
Коэффициент температурного расширения берется из таблицы линейного расширения труб из различных материалов.
Как видно из таблицы, наиболее подвержены температурному расширению трубопроводы из полимерных материалов, в связи с этим способы компенсации полимерных труб несколько отличаются от способов компенсации стальных.
Значения коэффициента линейного расширения являются усредненными для каждого вида материала. Эти значения не должны применяться для расчетов трубопроводов из других материалов. Коэффициенты растяжения в разных источниках могут различаться на 5% и более, поскольку их вычисления проводятся при разных условиях и различными методами. Желательно применять для расчетов коэффициент линейного расширения, который представлен в технической документации производителя труб.
Рассмотрим реальный пример.
Возьмем прямолинейный участок трубопровода диаметром 219 мм из черной углеродистой стали длиной 100 м. Максимальная температура tmax = 140 °С, минимальная tmin = –20 °С.
Производим расчеты:
∆t = 140 – (–20) = 160 °С,
изменение длины трубопровода:
∆L = 0,0115 × 160 × 100 = 184 мм.
Полученный результат говорит о том, что трубопровод при заданных значениях меняет свою длину на 184 мм. Для обеспечения правильной работы трубопровода подходит осевой сильфонный компенсатор условным диаметром 200 мм и компенсирующей способностью 200 мм (например, КСО 200–16–200). При подборе данного типоразмера компенсатора имеется запас компенсирующей способности, а это положительно скажется на сроке работы трубопровода.
В случае, если полученное значение ∆L будет превышать значение компенсирующей способности производимых типоразмеров компенсаторов, то следует уменьшить длину участка трубопровода между двумя неподвижными опорами пропорционально имеющейся компенсирующей способности, а затем подобрать необходимый сильфонный компенсатор, пользуясь вышепредставленным расчетом.
| Таблица | ||||||||||||||||||||||||||||
|
Установка сильфонных компенсаторов
Цель установки сильфонного компенсатора – это поглощение теплового расширения трубы. Обычно температура рабочей среды (жидкости) является основным источником изменения размеров трубопровода, однако в некоторых случаях температура окружающей среды может вызвать тепловое движение трубопровода, т.е. его удлинение или сжатие.
Рекомендации по установке
1. Устанавливая сильфонные компенсаторы, следует проверить соответствие их основных параметров указанным в проекте, таких как
2. Диаметр и давление трубопровода должны соответствовать выбираемому компенсатору.
3. При установке сильфонных компенсаторов необходимо монтировать не более одного компенсатора на участке трубопровода между каждыми двумя последовательно стоящими неподвижными опорами.
4. Скользящие опоры должны быть охватывающими (хомуты, рамочные и др.). Они не должны создавать большую силу трения. Целесообразно применение фторопластовых прокладок и т.п. При движении труб не должно быть заклиниваний и перекосов.
Максимальный размер люфтов для Ду ≤ 100 мм – 1 мм, а для Ду ≥ 125 мм – 1,6 мм.
5. При проведении расчетов трубопроводов необходимо учитывать влияющие силы (силы трения, силы упругости сильфонов и др.).
6. При выборе места установки сильфонных компенсаторов нужно выбрать наиболее оптимальный вариант их расположения на трубопроводе.
7. При опрессовке труб давление не должно превышать 1,25 × Ру.
8. Процесс опрессовки проводить только после полного монтажа трубопровода.
9. Напряжения скручивания, угловые усилия, поперечные перемещения должны быть полностью исключены на участке трубопровода, на котором установлен осевой сильфонный компенсатор.
Определение точек установки компенсаторов и направляющих опор для трубы
Для обеспечения правильной работы трубопровода в рабочем режиме следует разделить систему на отдельные участки с целью установки на них сильфонных компенсаторов. Основная задача компенсаторов – контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами, перемещение должно происходить строго в осевом направлении для обеспечения жесткости конструкции.
Неподвижные же опоры предназначены для приема всех сил, действующих на трубопроводе.
Направляющие (скользящие) опоры для труб обеспечивают выравнивание движения сильфона компенсатора и предотвращают смещение относительно оси трубопровода. При отсутствии направляющих опор сильфонный компенсатор, обладающий высокой гибкостью в сочетании с внутренним давлением, может потерять устойчивость и деформироваться, что может привести к выходу из строя трубопровода.
Основная рекомендация состоит в установке осевого сильфонного компенсатора рядом с неподвижной опорой. Обычно осевой сильфонный компенсатор устанавливают на расстоянии не более 4Ду от неподвижной опоры. Данное условие обусловлено обеспечением жесткости конструкции.
Соблюдая правила монтажа сильфонных компенсаторов, вы продлите до максимума срок службы трубопровода, что сэкономит средства на его неплановый ремонт.
| Схемы установки осевых сильфонных компенсаторов | |||||
Поделиться статьей в социальных сетях: Установка компенсаторов для полипропиленовых труб отопления — расстояние между нимиМонтаж систем из полипропилена требует знаний технологии использования этого материала. Сегодня самым распространенным вариантом для прокладки собственными руками внутренних трубопроводов холодной и горячей воды, отопления стали полипропиленовые трубы. Одним из обязательных условий при прокладке таких трубопроводов стало использование компенсаторов. Особенности пластиковых трубопроводов
Технология монтажа предполагает использование сварки (утюга для пайки полипропиленовых труб) для получения надежных соединений. При наличии соответствующего оборудования освоить навыки монтажа систем из полипропиленовых труб, доступно, каждому.
Отзывы, какая ванна лучше, акриловая или чугунная — прочитайте на этой странице. Среди недостатков трубы из полипропилена, специалисты отмечают невозможность придать им необходимую форму. За счет этого, повороты магистралей выполняют, исключительно, с применением фитингов. Другой серьезный недостаток этого полимера — высокий коэффициент температурного расширения. Благодаря ему, полипропиленовым трубам свойственно значительное удлинение и/или провисание при транспортировке горячих сред (горячей воды или теплоносителя систем теплоснабжения), и при высоких наружных температурах. Чем опасно тепловое расширениеТепловое расширение труб из полипропилена считают одним из негативных факторов, требующих учета при проектировании и монтаже систем. Иллюстрируется его опасность следующими цифрами.
Для материала, армированного стекловолокном, показатель составляет 0,06 мм/град., для армированного алюминием — 0,03 мм/град. При перепаде температур в 60 градусов, удлинение 1 метра неармированной трубы составит около 9 мм. Такой перепад температур не является невозможным. Пример условий, приводящих к такой ситуации – проектирование и сборка системы отопления при температуре воздуха 20 градусов и подача в трубы теплоносителя, нагретого до 80 (норма температуры воды в трубах горячего водоснабжения указана на этой странице). Если прямой участок трубы отопления проходит через 2 смежных комнаты с длиной стены 5 м, его общая длина составляет 10 м. На таком участке суммарное удлинение при описанных условиях достигнет 90 мм. При недостаточных зазорах между трубопроводом и стенами (а они должны в описанном случае составлять не менее 45 мм), труба упрется в конструкции. Это приведет к появлению усилий деформации, грозящих нарушением целостности как фитингов, так и стенок трубы. Создание же необходимых зазоров (почти 5 см от стен) нарушает эстетику системы и интерьера помещений. Важный вывод!
Про высокий унитаз для инвалидов написано здесь. За счёт дополнительных механических нагрузок представляет опасность для целостности участков трубопровода и подключенного оборудования. Для компенсации температурного расширения служат компенсаторы. Способы компенсации температурного расширенияРаспространение получили два основных способа борьбы с эффектом температурного расширения полипропиленовых труб (какие использовать для водопровода в квартире узнайте здесь) и его негативными последствиями: К дополнительным методам борьбы с тепловым расширением относят установку необходимого для устранения провисания трубы количества опор. Сглаживание тепловых деформаций
Достигается положительный эффект, за счет упругой деформации отдельных участков при температурном удлинении магистрали. Примеры устройств, использующих этот способ: При удлинении основного участка магистрали происходит отклонение плеча компенсатора (например, для П-образных устройств) или упругая деформация всего тела компенсатора (для кольцеобразных устройств или компенсаторов в форме из змейки). Они принимают на себя механически нагрузки, разгружая участок трубопровода и устройства соединения. После прекращения действия факторов, вызывающих расширение трубы, за счет упругости материала компенсаторов система возвращается в исходное положение. Способ достаточно широко распространен, благодаря дешевизне компенсаторов и простоте их использования. Монтаж устройств ведется теми же средствами (фото ФУМ-ленты посмотрите здесь), что и сборка трубопровода. Гашение расширений за счет упругих свойств других материалов
На это повлияли простота изготовления, не сложный монтаж (как правильно наматывать сантехнический лен, прочитайте здесь) и применение устройств, их высокая эффективность и малые габариты. Большинство применяемых на полипропиленовых трубах компенсаторов, таких как сильфонные, реализуют этот принцип. Какой выбратьКомпенсаторы должны обеспечить снижение нагрузок, возникающих в продольном и поперечном направлении, а также под углом к оси трубопровода при удалении трубы. Г-образные, П-образные, кольцевые компенсаторы и устройства в форме змейки представляют собой участки трубопровода (из того же полипропилена, или близких по характеристикам, но обладающих большей упругостью и эластичностью материалов), которым придана соответствующая форма. Монтируются они также, как и участки основной магистрали (сколько слоев ФУМ-ленты надо наматывать, написано здесь). В конструкцию включают фитинги для получения формы (например, для П-образных компенсаторов) или добиваются нужных характеристик без их использования. Ассортимент устройств, реализующих компенсацию теплового расширения за счёт других материалов, гораздо шире. Эти устройства предназначены для компенсации деформация трубы в направлении, совпадающей с ее осью. Используют в качестве рабочего элемента упругую конструкцию — сильфон из гофрированной сантехнической резины или из тонкой нержавеющей стали. Конструкция компенсаторов включает один или два гофрированных сильфона. Устройства позволяют компенсировать все виды отклонений трубопровода, возникающих за счёт теплового расширения. Соответственно, рабочий ход этих устройств рассчитан на осевое, поперечное и угловое отклонения. Кроме того, устройства выполняют роль демпфирующих, способны погасить гидроудар на обслуживаемом участке магистрали. Кроме функционального назначения компенсаторы делятся по способу монтажа. Для полипропиленовых трубопроводов применяют сварные и фланцевые компенсаторы. При сварном способе используется традиционный для полипропиленовых труб метод монтажа с применением сварочного оборудования (какой нужен инструмент написано здесь). Такой способ соединения предъявляет обязательные условия для выбора компенсаторов:
Установка компенсирующего устройства производится за счёт соединения фланцев на компенсаторе и трубопроводе. Достоинством такого метода считается получение разъемного соединения, которое легко обслуживать и ремонтировать. Основной недостаток — повышенная сложность монтажа и большее число технологических операций. [note]Внимание! Установка металлического фланца на полипропиленовый трубопровод — задача не простая.[/note] Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт. К сведению! Эффективная работа компенсирующих устройств возможна только при соблюдении правил их установки. Правила монтажа
Применение компенсирующих тепловое расширение трубопровода устройств – обязательное условие при монтаже систем с использованием труб из полипропилена. [note]Эти меры увеличивают продолжительность срока службы трубопровода и гарантируют необходимую герметичность соединений.[/note] Что такое компенсатор Козлова, как он выглядит, его конструктивные особенности и способ монтажа в магистраль отопления — все ответы в предлагаемом видеоролике. Мир инженераинформация для инженеров и проектировщиковП-образный компенсатор
П-образный компенсатор ППУ Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой статье Вы узнаете, что такое П-образный компенсатор, а также по какой формуле рассчитать П-образный компенсатор. Узнаете, как выполнить расчет П-образного компенсатора и поймете, что такое растяжка П-образного компенсатора. Широкое применение при монтаже тепловых сетей с трубопроводами нашли П-образные компенсаторы. П-образный компенсатор – это участок трассы тепловой сети, изготовленный из отводов и прямых участков труб, соединенных при помощи электродуговой сварки. Более простым языком, П-образные компенсаторы – это гибкие компенсаторы, которые при температурном расширении двигаются, тем самым совершая поглощение осевых нагрузок при его движении. Диаметр, толщина стенки, и марка стали труб для гибких компенсаторов должны быть такие же, как и для трубопроводов основных участков. Расположение П-образных компенсаторов при монтаже рекомендуется принимать горизонтальное. Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются сальниковые компенсаторы, сильфонные компенсаторы, гибкие П-образные компенсаторы, а также используются повороты трассы (самокомпенсация). Применение П-образного компенсатора позволяет так же более живучей проектировать трассу тепловой сети, так как лишь на углах поворотах трассы тепловой сети можно менять уклоны трубопроводов при построении продольного профиля. Правило простое — чем больше углов поворотов, тем проще строить профиль тепловой сети и тем самым можно регулировать уровень заложения трубы. Допустим, если бы вся трасса была длиной 1 км без углов поворотов с применением сальниковых компенсаторов и неподвижных опор, и начальное заглубление трассы тепловой сети от поверхности земли было 1 метр, то на конце 1 км участка даже с минимальным уклоном в 0,002 вполне могла оказаться глубина заложения в 5 метров от поверхности земли. Все индивидуально от рельефа земной поверхности, а также от количества и глубины залегания пересекаемых тепловой сетью инженерных коммуникаций. В любом случае применение П-образного компенсатора намного эффективнее. Согласно правилам Госгортехнадзора, в качестве компенсаторов допускается применение: а) гибких П-образных, лирообразных и других нормально изогнутых труб того же назначения и качества, что и на прямых участках, — для трубопроводов всех категорий; б) нормально изогнутых отводов при условии, что радиус сгиба труб при изготовлении компенсаторов должен быть не менее 3, 5 номинального наружного диаметра труб; также допускается применение крутоизогнутых отводов; в) сварных секторных отводов – для трубопроводов тепловых сетей диаметром свыше 450 мм. Устройство П-образного компенсатора Все части П-образных компенсаторов соединяются сваркой. Установка П-образных компенсаторов выполняется так, чтобы его ось симметрии была сдвинута от проектного положения на 1/4 компенсирующей способности компенсатора в сторону той неподвижной опоры, между которой и компенсатором все стыки должны быть сварены в первую очередь. У другой неподвижной опоры остается несваренным один стык с расстоянием между кромками в соответствии с проектной величиной растяжки компенсатора. Стяжка производится стяжными болтами или другими приспособлениями. Подвижные опоры устанавливаются на расстоянии, равном двум-трем диаметрам трубы, считая от качала гнутья отводов (посередине прямых участков П-образного компенсатора, но не под сварными стыками). Расчет П-образного компенсатора стальных труб онлайн и определение напряжений в их опасных сечениях производятся по формулам и номограммам (см. рисунки и таблицы ниже). Вспомогательные номограммы для расчета П-образных компенсаторов с гнутыми отводами а – номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 50, 70, 80, 100 мм
б — номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 125, 150, 175, 200 мм
в — номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 250, 300, 350, 400 мм
Вспомогательные номограммы для расчета самокомпенсации тепловых удлинений а – номограмма для определения напряжений изгиба в сечении А Г-образных компенсаторов;
б – номограмма для определения напряжений изгиба в сечении А Z-образных компенсаторов;
в – номограмма для определения размеров Z-образных компенсаторов.
Пример расчета П-образного компенсатора по номограммам Пример 1. Определить напряжение в наиболее нагруженном сечении А при следующих данных: Dy = 200 мм; l1 = 10 м; l2 = 30 м; а = 0 0 ; Δt = 173 0 C. Решение: n = 30/10 = 3. По номограмме (рис. а) находим бА 1 = 3,1 кгс/см 2 (0,3 МПа) при Δt = 1 0 C), тогда бА = 3,1 * 173 = 536 кгс/см 2 (53,6 МПа). Пример 2. Определить длину плеча компенсатора l при следующих данных: воспринимаемое удлинение Δ = 14 см, наружный диаметр трубы Dн = 159 мм, длина короткого параллельного плеча компенсатора l1 = 15 м. Ход решение по номограмме (рис. в) показан стрелками. Примечание. Номограмма составлена при биз = 80 МПа (800 кгс/см 2 ). Компенсирующие плечи Г-образных участков трубопроводов с разными плечами без учета влияние гнутого отвода
Минимальная длина l, м, компенсирующих плеч Г-образных участков трубопроводов с равными плечами (см. рисунок выше)
|
Полипропилен — это полимер, достоинства которого обусловили его широкое применение для сетей внутренних коммуникаций.
А что вам известно про показания и противопоказания жемчужных ванн, отзывы о которых опубликованы в полезной статье? Переходите по ссылке и прочитайте о целесообразности установки оборудования у себя дома.
У трубы из неармированного полипропилена, величина коэффициента теплового расширения лежит в пределах 0,15 мм/град. (приведено среднее значение, для различных марок материала, использующихся производителями, возможны отклонения).
А знаете ли вы про отличия санфарфора или санфаянса? В полезной статье написано, как не ошибиться с выбором во время покупки сантехники.
Способ основан на использовании амортизационных свойств самого материала, участков труб, фитингов.
Этот способ получил наибольшее распространение.
Для фланцевого метода на участке трубы, где устанавливается компенсатор, монтируется металлический фланец.
