Установка сильфонных компенсаторов. Опыт применения осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях

05.12.2011

В статье мы рассмотрели расчет трубопровода на устойчивость. Если расчет показывает, что трубопровод не устойчив, то необходимо стабилизировать теплопровод расстановкой направляющих опор.

Направляющие опоры по функциональному назначению можно разделить на два вида:

- опоры первого вида, обеспечивающие соосность патрубков осевого компенсатора и их перемещение строго вдоль оси компенсатора;
- опоры второго вида, обеспечивающие устойчивость теплопровода.

Направляющие опоры первого вида

Первый вид направляющих опор применяется в том случае, если конструкция сильфонного компенсатора не способна самостоятельно обеспечить требуемую соосность патрубков компенсатора и не способна противостоять внешним нагрузкам – боковым усилиям и изгибающим моментам.

В зависимости от конструкции сильфонного компенсатора возможны следующие схемы расстановки направляющих опор первого типа, обеспечивающих соосность патрубков компенсатора и их продольное перемещение.

1. Конструкция сильфонного компенсатора не способна противостоять ни боковым усилиям, ни изгибающим моментам (компенсатор без направляющего кожуха или с кожухом, защищающим только от внешних воздействий при транспортировке и монтаже). В таком случае с каждой стороны от компенсатора устанавливаются две пары направляющих опор. Первая пара устанавливается на расстоянии 2-4Ду, вторая – на расстоянии 14-16Ду (рис. 1а). При установке сильфонного компенсатора на расстоянии до 4Ду от неподвижной опоры, направляющие опоры с противоположной стороны устанавливать не требуется (рис. 1б).

2. Конструкцией сильфонного компенсатора предусмотрен мощный защитный кожух, способный воспринимать боковые усилия, но не способный воспринимать изгибающие моменты. В таком случае необходима установка трех направляющих опор: одна пара устанавливается на расстоянии 14-16Ду и третья опора – на расстоянии 2-4Ду (рис. 2а). В случае если компенсатор установлен на расстоянии 2-4Ду от неподвижной опоры, то на его противоположной стороне устанавливается только одна направляющая опора на расстоянии 14-16 Ду (рис. 2б).

3. Конструкцией сильфонного компенсатора предусмотрен мощный защитный кожух и внутренние направляющие элементы, способные противостоять боковым усилиям и изгибающим моментам. Такая конструкция для своей нормальной работы не требует установки направляющих опор первого вида. Примером такого устройства является СКУ по техническим условиям ИЯНШ.300260.033 ОАО «НПП «Компенсатор».

Направляющие опоры первого вида должны быть рассчитаны на боковую нагрузку в 15% от суммы распорного усилия и жесткости компенсатора, должны быть охватывающего типа, и должны обеспечивать соосность патрубков компенсатора в пределах значений, заданных производителем сильфонного компенсатора.

Несоосность патрубков компенсатора является одним из критических факторов, влияющих на срок службы сильфонного осевого компенсатора. При определении допускаемых отклонений осевых линий направляющих опор, необходимо учитывать зазор в направляющей опоре.

Например, для ОПНР-16-400-200 (Ду400 мм, Ру=16 кгс/см2) допускаемая несоосность патрубков компенсатора Δ норм составляет 10 мм, зазор в направляющих опорах λ=2 мм. Таким образом, максимальная несоосность осевых линий направляющих опор Δ=Δ норм – 2λ (рис. 3) и составляет в этом случае 6 мм.

Направляющие опоры 1-го вида должны строго соблюдать допускаемые отклонения в пределах всего срока эксплуатации, поэтому отдельно стоящие направляющие опоры первого типа могут быть построены только на непроседающих грунтах, с устройством фундамента или других мер, обеспечивающих выполнение данного условия. В противном случае направляющие опоры должны быть доступны для осмотра, и иметь приспособления для регулярной проверки боковых отклонений. Осмотр направляющих опор 1-го вида и измерение их боковых отклонений должен проводиться не реже, чем 1 раз в год. При превышении предельных отклонений необходимо выровнять направляющие опоры до возвращения боковых отклонений в область допускаемых значений.

Рассмотрим влияние бокового отклонения выше допускаемых значений на работу сильфонного компенсатора. Для компенсатора типа ОПНР-16-400-200 (допускаемая предельная несоосность патрубков Δ норм, заданная производителем, составляет 10 мм) максимальный сдвиг Δ для такого компенсатора при назначенной наработке, эквивалентной по разрушающему воздействию температурной истории тепловой сети за 30 лет , составляет 15 мм. Для сильфонного компенсатора сумма относительных деформаций по каждому виду деформации не должна превышать единицы.

Допустим, что при строительстве направляющих опор была допущена несоосность патрубков компенсатора 15 мм. Итого имеем 15–10=5 мм сдвига свыше значений, допускаемых производителем. Относительная деформация сдвига составит 5/15=1/3. Таким образом, относительная деформация в осевом направлении для нашего случая не должна превышать 1–1/3=2/3 от нормального значения, т.е. максимальная компенсирующая способность уменьшится с 200 до 133,3 мм. Если же сильфонный компенсатор, попрежнему, будет работать с осевой амплитудой 200 мм (т.е. с амплитудой 150% от расчетного максимального значения), то его срок службы снизится в 8-12 раз.

Из рассмотренного примера видно решающее влияние качества исполнения направляющих опор на продолжительность работы сильфонного компенсатора, нуждающегося в направляющих опорах первого типа.

На рис. 4-6 показаны конструкции направляющих опор 1-го вида.

Направляющие опоры первого вида могут быть выполнены как на отдельном фундаменте, так и заделкой в существующие строительные конструкции (лотки, стенки камер и т.д.) при условии обеспечения нормативной боковой нагрузки и обеспечения соосности в заданных пределах.

Направляющие опоры второго вида

Направляющие опоры второго вида применяются для стабилизации неустойчивого трубопровода и устанавливаются на участках трубопровода, таким образом, чтобы обеспечить достаточную устойчивость трубопровода.

При необходимости, боковые перемещения устойчивого трубопровода могут быть ограничены направляющими опорами второго вида. Например, при опасности опрокидывания трубопровода со скользящих опор и т.д.

Обратим внимание на следующий факт: устойчивость трубопровода вовсе не означает, что трубопровод не совершает боковых перемещений при работе, но в таком случае величина боковых перемещений поддается расчету. Установка направляющих опор первого вида не означает автоматической стабилизации трубопровода.

Усилие P ц, необходимое для нарушения устойчивости участка трубопровода между двумя направляющими опорами второго вида, рассчитывается по формуле (формула выводится аналогично формуле для участка с консольно закрепленными концами с той лишь разницей, что в качестве аппроксимирующей кривой принимается синусоида вместо косинусоиды):

(1)

Обозначения аналогичны принятым ранее в статье .

Необходимо выбрать такое расстояние между направляющими опорами второго типа I ц, чтобы усилие P ц оказалось больше реально действующего сжимающего усилия.

Для вертикальной плоскости, приняв коэффициент a 1 =1, можно рассчитать устойчивость трубопровода на отрыв от скользящих опор – для определения необходимости установки направляющих опор охватывающего типа и расчета расстояния между ними.

Правила расстановки направляющих опор второго вида.

1. Направляющие опоры второго вида устанавливаются равномерно по длине прямолинейного (отсутствуют изгибы более 3°) участка трубопровода, в количестве, обеспечивающем фактическое расстояние между направляющими опорами 2-го типа и иными ограничительными конструкциями трубопровода не более расчетного значения L ц.

2. В случае, если на участке неустойчивого трубопровода имеются углы изгиба более 3°, то боковое перемещение таких изгибов ограничивается установкой направляющих опор, установленных на расстоянии 20Ду от угла. Если от угла изгиба на расстоянии 20Ду и менее имеется иная ограничительная конструкция, то на этой стороне изгиба направляющая опора второго типа не устанавливается.

3. Боковые перемещения устойчивого трубопровода с углами поворотов могут быть ограничены установкой направляющих опор второго типа согласно настоящим требованиям.

4. Сильфонный компенсатор должен устанавливаться на расстоянии не менее 20Ду от направляющей опоры второго вида.

При соблюдении указанных правил приблизительно боковую нагрузку на направляющую опору второго вида можно определить по формуле:

где F рр – распорное усилие от компенсатора при пробном давлении; F ж – усилие от жесткости компенсатора, α – угол изгиба рядом с направляющей опорой (в градусах).

Более точный расчет нагрузок на направляющие опоры можно получить с помощью специализированного программного обеспечения, например – ПО «СТАРТ», но при этом следует помнить, что реальный трубопровод содержит изгибы и отклонения, которые чаще всего проектировщики не закладывают в расчетную модель.

При проектировании трубопровода в ПО «СТАРТ» допускается свободная расстановка направляющих опор, при условии задания возможного монтажного отклонения трубопровода.

Рассмотрим расстановку направляющих опор на примере. Имеется неустойчивый трубопровод. На расстоянии 15Ду от левой неподвижной опоры Н1 имеется угол поворота 4;УТ1 по часовой стрелке, далее идет прямой участок с сильфонным компенсационным устройством СКУ по ИЯНШ.300260.033ТУ, угол поворота 6°УТ2 против часовой стрелки и за ним на расстоянии 60Ду – неподвижная опора Н2.

Сначала рассчитываем расстояние L ц (рис. 7).

Так как угол УТ1 расположен на расстоянии менее 20Ду от неподвижной опоры Н1, то на этом угле потребуется установить только одну направляющую опору на расстоянии 20Ду на правой его части. Проверяем, что расстояние между установленной направляющей опорой и неподвижной опорой Н1 менее L ц.

На втором угле УТ2 устанавливаем две направляющие опоры на расстоянии 20Ду с каждой его стороны. Проверяем, чтобы расстояние между всеми направляющими опорами и неподвижными опорами не превышало L ц (см. рис. 7).

Как правило, направляющие опоры второго вида воспринимают существенно меньшую нагрузку по сравнению с направляющими опорами первого типа. Так же направляющие опоры второго вида не требуют столь точного соблюдения соосности – погрешности монтажа направляющих опор второго типа компенсируются гибкостью трубопровода. В подавляющем большинстве случаев направляющая опора второго вида необходима лишь для ограничения боковых перемещений и поэтому не требуется охватывающая конструкция такой опоры.

Конструктивно направляющая опора второго вида может представлять собой обычную скользящую опору, к закладной детали которой приварены уголки-бортики с зазором до 5 мм, допускающие свободный осевой ход и ограничивающие боковое перемещение трубопровода. Длина и катет шва должны быть рассчитаны на сопротивление срезу расчетной боковой нагрузкой с коэффициентом запаса не менее 1,3. Конструкция подушки скользящей опоры не должна допускать скольжение подушки по дну канала при действии расчетной боковой нагрузки.

Такой же конструктив направляющей опоры может применяться и на больших диаметрах при малых изгибах трубопровода, в случае же более значительных боковых нагрузок потребуется усилить конструкцию направляющих элементов, заделкой их в стенки лотка, усиления подушки скользящей опоры, применения рамочных направляющих опор и т.д.

Необходимость в направляющей опоре охватывающего типа определяется результатами расчета на устойчивость в вертикальной плоскости, в котором коэффициент трения в перпендикулярном направлении относительно оси трубопровода принят равным 1,0 . Как показывает практика, практически все трубопроводы с осевыми сильфонными компенсаторами и условным диаметром более 150 мм устойчивы в вертикальной плоскости, благодаря значительной массе трубопровода.

При использовании осевых сильфонных компенсаторов на трубопроводах может проявляться эффект накопления боковых отклонений. Проявляется он следующим образом: при нагревании трубопровода с начальным небольшим отклонением происходит боковое отклонение оси трубопровода от монтажного положения. При остывании трубопровода из-за способности компенсатора к растяжению трубопровод уже не вернется в свое монтажное положение. Таким образом, следующий цикл нагревания произойдет уже при большем начальном отклонении (рис. 8).

Процесс накопления боковых отклонений может протекать либо до опрокидывания трубопровода со скользящих опор, либо до максимального растяжения компенсатора, либо до тех пор, пока жесткость трубопровода на изгиб не уравновесит систему. По этой причине даже для устойчивых трубопроводов авторы считают целесообразным устанавливать направляющие опоры второго типа на расстоянии не более 100Ду друг от друга.

Литература

Кузин Е.В., Логунов В.В., Поляков В.Л. Устойчивость трубопроводов с осевыми сильфонными компенсаторами // Новости теплоснабжения. 2011. № 7. С. 42-50.
Кузин Е.В., Логунов В.В., Поляков В.Л. О назначенной наработке сильфонных компенсаторов // Новости теплоснабжения. 2011. № 3. С. 48-50.

Цель установки 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.

Схемы установки осевых сильфонных компенсаторов

Компенсатор в середине прямого участка трубопровода.	Компенсатор в крайнем положении прямого участка трубопровода.
Компенсатор на прямом участке Z-образного участка трубопровода.	Компенсатор на Т-образном участке трубопровода.

Определение точек установки компенсаторов и направляющие опор для трубы

Для осуществления правильной работы трубопровода следует разделение систему трубопровода на отдельные участки, с целью установки на них сильфонных компенсаторов. Основная задача здесь - контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами.

Неподвижные опоры предназначены для приема всех сил, действующих на трубопроводе.

Направляющие (скользящие) опоры для труб обеспечивают выравнивание движения сильфона компенсатора и предотвращают смещение трубопровода со своей оси. При отсутствии направляющих опор сильфонный компенсатор, имеющий высокую гибкость в сочетании с внутренним давлением, может потерять свою устойчивость и произойдет авария.

Расстояния между скользящими напрвляющими опорами трубопровода

Первая скользящая опора должна быть расположена не более 4 диаметров труб от сильфонного компенсатора. Расстояние между первой и второй направляющей 14 диаметра труб.

L 1 = 4Ду (максимум)

L 2 = 14Ду (максимум)

L 3 см.график. - Максимальное расстояние между осями направляющих опор

Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на устойчивость трубопровода показано на рисунке ниже.

Так же вы можете посмотреть компесаторы ксо, в зависимости от их условного диаметра.

Правила установки и обслуживания Компенсаторов КСО:

1. Компенсатор КСО устанавливают на прямолинейном участке трубопровода, ограниченном двумя неподвижными опорами. Изгибы трубопровода на этом участке категорически не допускаются. Не используйте компенсаторы КСО для компенсирования удлинений больших, чем в таблице технических данных: осевой ход нельзя превышать ни при каких рабочих условиях.

Трубы с длинами, для которых недостаточно одного сильфонного компенсатора КСО, необходимо разделить на отдельные участки приемлемой длины. При этом каждый участок ограничивается неподвижными опорами и в отношении температурных удлинений рассматривается как отдельный трубопровод. На компенсируемом участке не должно быть врезок. Исключение: радиаторные стояки системы отопления. Другие случаи рассматриваются индивидуально.

2. Неподвижные, направляющие и скользящие опоры должны быть сконструированы и установлены так, чтобы они могли выдерживать распорные усилия и усилия жёсткости компенсаторов КСО, а также вес трубопровода с водой и влияние врезок.

3. Компенсаторы КСО тепловых удлинений трубопроводов нельзя использовать в качестве демпфера колебаний.

4. С компенсаторами КСО надо обращаться осторожно, чтобы не повредить их при ударе и не оцарапать об острые предметы.

5. Осевые компенсаторы должны испытывать нагрузки только в продольном направлении, не допускается напряжение кручения и воздействие изгибающего момента.

6. Не допускается попадание сыпучих и твёрдых веществ в гофры компенсатора КСО; также запрещено покрывать сильфон компенсатора тепловой изоляцией. Убедитесь также, что посторонние предметы не попали между гофрами, если перед установкой компенсаторы КСО хранились какое-то время!

7. Перед вваркой компенсаторов КСО в трубную систему гофры (если они есть) компенсатора КСО должны быть надлежащим образом защищены от искр сварки (если компенсатор не оснащен наружным кожухом, его сильфон необходимо обмотать защитным материалом) для предотвращения попадания частиц раскаленного металла.

8. Кабель электросварки не должен контактировать с сильфоном компенсатора КСО.

9. Компенсаторы КСО могут быть снабжены внутренней гильзой и поэтому должны быть установлены направляющей стрелкой по направлению движения воды в трубе.

10. Компенсаторы КСО нельзя подвергать воздействию сильных электрических токов При сварных работах в сети трубопроводов и при сварке относящихся к этой сети деталей необходимо следить за тем, чтобы обратный ток к массе не проходил через компенсатор КСО. Эти компенсаторы нельзя использовать в качестве защитного или обратного трубопровода (это необходимо учитывать при выполнении мероприятий по выравниванию потенциалов).

11. Расстояние от компенсатора КСО до ближайшей (1-й) направляющей опоры должно быть 4Ду, между 1-ой и 2-ой направляющими опорами — 14Ду, остальные скользящие и направляющие опоры должны быть установлены в соответствии с нормативами. В случае горизонтальной установки вес трубы должен быть распределён на неподвижные и направляющие опоры и не должен воздействовать на компенсатор КСО.

12. При установке муфтовых резьбовых компенсаторов КСО в системах водоснабжения необходимо затягивать их гаечным ключом. Не перетягивайте! Это грозит выходом компенсатора КСО из строя. О допустимом усилии проконсультируйтесь в нашем техотделе.

13. Если компенсатор КСО устанавливается на вертикальном или горизонтальном стояке, необходимо, чтобы вес трубы не воздействовал на компенсатор КСО (не сжиимал, не растягивал и не сгибал его). Для этого необходимо предварительно смонтировать трубопровод, неподвижные и направляющие опоры и лишь после этого врезать компенсатор КСО. Если трубопровод загрязнен, то перед монтажом компенсаторов его необходимо промыть.

14. В трубопроводной системе с компенсаторами КСО недопустимы гидроудары!

Осевые сильфонные компенсаторы КСО представляют собой механически нагруженные детали. Срок их службы зависит от числа циклов срабатывания под нагрузкой. Компенсаторы КСО должны быть доступны для контроля и замены.

Порядок проведения монтажных работ трубопровода с компенсаторами КСО:

1. Монтаж трубопровода, неподвижных и направляющих опор.

2. В случае, если трубопровод был загрязнён, требуется промывка трубопровода.

3. Вырезка участка трубопровода на месте установки компенсатора, строго по его размерам (вырезка «катушки»).

4. Установка компенсатора («врезка»).

Компенсаторы КСО, запроектированные в соответствии с типовыми схемами, могут быть установлены используя предварительное растяжение или сжатие. Компенсаторы КСО нельзя деформировать — изгибать, растягивать или сжимать, пытаясь подогнать их при монтаже («врезке») под ненадлежащее пространство.

Не допускается чрезмерное сдавливание, растягивание или сгибание компенсатора в момент монтажа (трубопроводом, не зафиксированным неподвижными и направляющими опорами)!

Узнавайте цены по телефону у наших специалистов

Е.В. Кузин, директор ООО «АТЕКС-ИНЖИНИРИНГ», г. Иркутск;

В.В. Логунов, заместитель генерального директора,

В.Л. Поляков, главный конструктор проектов по теплосетям,
ОАО «НПП «Компенсатор», г. Санкт-Петербург

Направляющие опоры по функциональному назначению можно разделить на два вида:

■ опоры первого вида, обеспечивающие соосность патрубков осевого компенсатора и их перемещение строго вдоль оси компенсатора;

■ опоры второго вида, обеспечивающие устойчивость теплопровода.

Первый вид направляющих опор применяется в том случае, если конструкция сильфонного компенсатора не способна самостоятельно обеспечить требуемую соосность патрубков компенсатора и не способна противостоять внешним нагрузкам - боковым усилиям и изгибающим моментам.

1. Конструкция сильфонного компенсатора не способна противостоять ни боковым усилиям, ни изгибающим моментам (компенсатор без направляющего кожуха или с кожухом, защищающим только от внешних воздействий при транспортировке и монтаже). В таком случае с каждой стороны от компенсатора устанавливаются две пары направляющих опор. Первая пара устанавливается на расстоянии 2-4Ду, вторая - на расстоянии 14-16Ду (рис. 1а). При установке сильфонного компенсатора на расстоянии до 4Ду от неподвижной опоры, направляющие опоры с противоположной стороны устанавливать не требуется (рис. 1б).

2. Конструкцией сильфонного компенсатора предусмотрен мощный защитный кожух, способный воспринимать боковые усилия, но не способный воспринимать изгибающие моменты. В таком случае необходима установка трех направляющих опор: одна пара устанавливается на расстоянии 14-16Ду и третья опора - на расстоянии 2-4Ду (рис. 2а). В случае если компенсатор установлен на расстоянии 2-4Ду от неподвижной опоры, то на его противоположной стороне устанавливается только одна направляющая опора на расстоянии 14-16 Ду (рис. 2б).

Например, для ОПНР-16-400-200 (Ду400 мм, Ру=16 кгс/см 2) допускаемая несоосность патрубков компенсатора Δнорм составляет 10 мм, зазор в направляющих опорах λ=2 мм. Таким образом, максимальная несоосность осевых линий направляющих опор Δ=Δ ноpм - 2λ (рис. 3) и составляет в этом случае 6 мм.

Рассмотрим влияние бокового отклонения выше допускаемых значений на работу сильфонного компенсатора. Для компенсатора типа ОПНР-16-400-200 (допускаемая предельная несоосность патрубков Δ^ρ,Μ, заданная производителем, составляет 10 мм) максимальный сдвиг Δ для такого компенсатора при назначенной наработке, эквивалентной по разрушающему воздействию температурной истории тепловой сети за 30 лет , составляет 15 мм. Для сильфонного компенсатора сумма относительных деформаций по каждому виду деформации не должна превышать единицы.

Допустим, что при строительстве направляющих опор была допущена несоосность патрубков компенсатора 15 мм. Итого имеем 15-10=5 мм сдвига свыше значений, допускаемых производителем. Относительная деформация сдвига составит 5/15=1/3. Таким образом, относительная деформация в осевом направлении для нашего случая не должна превышать 1-1/3=2/3 от нормального значения, т.е. максимальная компенсирующая способность уменьшится с 200 до 133,3 мм. Если же сильфонный компенсатор, по- прежнему, будет работать с осевой амплитудой 200 мм (т.е. с амплитудой 150% от расчетного максимального значения), то его срок службы снизится в 8-12 раз.

На рис. 4-6 показаны конструкции направляющих опор 1-го вида.

Усилие Р ц, необходимое для нарушения устойчивости участка трубопровода между двумя направляющими опорами второго вида, рассчитывается по формуле (формула выводится аналогично формуле для участка с консольно закрепленными концами с той лишь разницей, что в качестве аппроксимирующей кривой принимается синусоида вместо косинусоиды):

Обозначения аналогичны принятым ранее в статье .

Необходимо выбрать такое расстояние между направляющими опорами второго типа 1 ц, чтобы усилие Р ц оказалось больше реально действующего сжимающего усилия.

Для вертикальной плоскости, приняв коэффициент a 1 =1, можно рассчитать устойчивость трубопровода на отрыв от скользящих опор - для определения необходимости установки направляющих опор охватывающего типа и расчета расстояния между ними.

Правила расстановки направляющих опор второго вида.

1. Направляющие опоры второго вида устанавливаются равномерно по длине прямолинейного (отсутствуют изгибы более 3 О) участка трубопровода, в количестве, обеспечивающем фактическое расстояние между направляющими опорами 2-го типа и иными ограничительными конструкциями трубопровода не более расчетного значения L u .

2. В случае, если на участке неустойчивого трубопровода имеются углы изгиба более 3 О, то боковое перемещение таких изгибов ограничивается установкой направляющих опор, установленных на расстоянии 20Ду от угла. Если от угла изгиба на расстоянии 20Ду и менее имеется иная ограничительная конструкция, то на этой стороне изгиба направляющая опора второго типа не устанавливается.

где Fрр - распорное усилие от компенсатора при пробном давлении; F ж - усилие от жесткости компенсатора, а - угол изгиба рядом с направляющей опорой (в градусах).

Более точный расчет нагрузок на направляющие опоры можно получить с помощью специализированного программного обеспечения, например - ПО «СТАРТ», но при этом следует помнить, что реальный трубопровод содержит изгибы и отклонения, которые чаще всего проектировщики не закладывают в расчетную модель.

Рассмотрим расстановку направляющих опор на примере. Имеется неустойчивый трубопровод. На расстоянии 15Ду от левой неподвижной опоры Н1 имеется угол поворота 4 О УТ1 по часовой стрелке, далее идет прямой участок с сильфонным компенсационным устройством СКУ по ИЯНШ.300260.033ТУ, угол поворота 6 О УТ2 против часовой стрелки и за ним на расстоянии 60Ду - неподвижная опора Н2.

Сначала рассчитываем расстояние 1_ц (рис. 7).

Как правило, направляющие опоры второго вида воспринимают существенно меньшую нагрузку по сравнению с направляющими опорами первого типа. Так же направляющие опоры второго вида не требуют столь точного соблюдения соосности - погрешности монтажа направляющих опор второго типа компенсируются гибкостью трубопровода. В подавляющем большинстве случаев направляющая опора второго вида необходима лишь для ограничения боковых перемещений и поэтому не требуется охватывающая конструкция такой опоры.

Литература

1. Кузин Е.В., Логунов В.В., Поляков В.Л. Устойчивость трубопроводов с осевыми сильфонными компенсаторами // Новости теплоснабжения. 2011. № 7. С. 42-50.

2. Кузин Е.В., Логунов В.В., Поляков В.Л. О назначенной наработке сильфонных компенсаторов // Новости теплоснабжения. 2011. № 3. С. 48-50

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.

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
В качестве стяжного устройства для натяжения используют съемные или приварные хомуты с монтажными удлиненными шпильками и гайками.
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.

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
О растяжении (сжатии) компенсатора должен быть составлен акт по форме приложения 6 СНиП 3.01.01-85.
П-образные компенсаторы следует устанавливать с соблюдением общего уклона трубопровода, указанного в проекте.
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.
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.
Для определения правильного положения арматуры, устанавливаемой на трубопроводе, необходимо руководствоваться указаниями каталогов, технических условий и рабочих чертежей. Положение осей штурвалов определяется проектом.
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.

Монтаж компенсаторов, а также их эксплуатация осуществляются при соблюдении всех норм и требований безопасности, которые действуют на объектах, где они применяются.

Эксплуатация компенсаторов

Компенсаторы применяются в строительстве, где расчетная наружная температура не опускается ниже -40 0 С. При этом сейсмичность района строительства может достигать 9-ти баллов. Компенсаторы могут применяться, если содержание хлоридов в воде не больше 200 мг/кг. Устанавливаются они на прямолинейных участках трубопровода между неподвижных опор. Причем осуществляется установка только одного компенсатора, который присоединяется к трубопроводу сваркой. станавливается только у одной из неподвижных опор. А на бесканальных подземных трубопроводах компенсатор устанавливается на середине участка, который ограничен двумя опорами. Перед компенсатором и после него устанавливаются направляющие опоры, которые позволяют избежать радиального перемещения трубопровода. Бесканальная прокладка не подразумевает установку направляющих опор. Стоит отметить, что при установке сильфонных компенсаторов нельзя примять подвесные опоры.

Правильная установка неподвижных и скользящих опор на трубопровод с сильфонными осевыми компенсаторами КСО:

Основная задача при установке осевых сильфонных компенсаторов состоит в том, что бы смонтировать их вблизи неподвижных опор. Как правило, компенсатор КСО устанавливают на расстоянии 2Ду от неподвижной опоры.

L 1 = 4Ду (максимум)

L 2 = 14Ду (максимум)

L 3 определяется по графику.

Максимальное расстояние между осями направляющих опор определяется по приведенному ниже графику в зависимости от давления в технологической системе трубопровода и его диаметра:

На картинке снизу показано правильно расположение компенсаторов сильфонных КСО с неподвижными и скользящими опорами и неправильное.

Монтаж компенсаторов

Монтаж компенсаторов проводится согласно проекту трубопровода. Хранение и транспортировка осуществляется в заводской упаковке, чтобы предупредить механические повреждения, а распакованные компенсаторы на открытых площадках не хранятся - это может привести к потере их эксплуатационных характеристик. Сварочные работы должны проводиться аккуратно, чтобы брызги металла не попали на поверхность сильфона. Для этого его оборачивают асбестовой тканью. Также при монтаже избегают скручивающих и изгибающих нагрузок, не допускается провисание, нагрузка от массы труб, арматуры и других элементов. Температура воздуха при монтаже не должна быть ниже -30 0 С. Перед приваркой заводской консервант с присоединительных патрубков удаляется металлической щеткой или горячей водой.

Перед приваркой обязательно выполняется растяжка компенсаторов. Монтажная длина должна устанавливаться монтажной организацией, она должна соответствовать расстоянию между концами труб, закрепленных между двумя неподвижными опорами. Расстояние между закрепленных концов труб и температура окружающей среды фиксируется актом. Компенсатор приваривается к одному концу участка трубопровода, а затем устанавливается специальное монтажное приспособление, которое крепится на конец патрубка компенсатора и конец участка трубопровода. После этого проводится растяжка компенсаторов до стыка с трубопроводом, и осуществляются сварочные работы. Далее монтажное приспособление снимается, проводятся гидравлические испытания, устанавливаются кожухи, а сверху них - тепловая изоляция. При этом она не должна мешать растяжению и сжатию сильфона.

Если в процессе испытаний обнаруживается, что компенсатор не герметичен, то он демонтируется и устанавливается новый компенсатор, так как ремонту и техническому обслуживанию такие изделия не подлежат.

Таким образом, что бы определить сужение/расширение трубопровода, требуется хотя бы знать параметры из формулы и расстояние между неподвижными опорами. Соответственно, потом можно уже подобрать тип и параметры сильфонных компенсаторов.