Классификация компенсаторов
Существует три типа деформации трубопровода, с которой борется наш сильфон:
сжатие и растяжение;
изгиб;
смещение оси.
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:
- Разгруженные сильфонные компенсаторы предназначены для компенсационной работы на отводе труб без передачи сил реакции от повышенного или пониженного давления на прилегающие фиксированные опоры.
- Неразгруженные сильфонные компенсаторы, соответственно, дают нагрузку на опоры.
Информация о сальниковых компенсаторах
Сальниковые компенсаторы сконструированы другим способом. Различают односторонние и двухсторонние устройства. Основным рабочим элементом сальникового компенсатора является подвижной «стакан», который установлен в корпусе. Как и в случае с сильфонным устройством, сальниковый компенсатор отчасти изготавливается из листовой стали, но сальники производят из специальной резины.
Главное достоинство сальникового изделия — большая компенсирующая способность, которая в двухсторонних системах показывает выдающиеся результаты. Сальниковые компенсаторы работают с горячими жидкостями температурой до 200° градусов, с паром, разогретым до 300°C. С более высокими температурами изделие не справится, как и с высокими показателями давления.
Среди других достоинств сальникового изделия можно выделить:
- легкость монтажа, нет необходимости большого опыта подобных работ;
- для нормальной работы устройства нет необходимости устанавливать рядом с ним жесткие опоры;
- небольшие габариты (правда не сравнимые с сильфонными изделиями);
- возможность легкого ремонта и замены уплотнителя монтажниками без опыта.
Из минусов особенно хочется выделить необходимость регулярного обслуживания устройства, которое предполагает замену уплотнителя (набивки) сальникового компенсатора, а в последствии, и самих сальников. Изготовленные из специальной тугоплавкой и механически прочной резины, сальники со временем выходят из строя, поскольку постоянно подвергаются воздействию теплоносителя.
Основные отрасли применения сальниковых компенсаторов на сегодняшний день:
- при прокладке паровых трубопроводов;
- при строительстве коммунальных тепловых сетей, работающих с водой.
Технические характеристики
Сильфонный компенсатор в действии Сильфоны выпускаются с применением рулонной стали толщиной 0,3 – 0,5 мм. Партия на выходе проверяется на стойкость к коррозии от хлора в условиях температуры +150°С. Герметичность испытывается гидростатической компрессией с помощью пузырьков азота, воздуха или гелия. В компенсаторах не допускается растяжение, протечки контрольного вещества и снижение напора.
Устройства исследуются на стойкость к нагреванию повышением температуры до +270°С и выдержкой в этих условиях не менее 1 часа. Проверяется внутренние разрывы, вспучивания и отслоения. Испытание на жесткость проводится сжатием и растяжением образца, значение должно соответствовать ГОСТ 286. 1997.
Продольные швы обечаек при изготовлении выполняются сваркой на одинаковом расстоянии один от другого. Металлические сильфоны производят способом формовки с калибровкой гофров. Устройства мелкого диаметра делают гидравлической прессовкой.
Основные размеры
Компенсаторы также ставятся на полипропиленовые трубы Применяется визуальный и инструментальный осмотр для определения внешнего вида. Зрительно устанавливается присутствие покрытия от коррозии на патрубках и сильфоне, маркировки. На корпусе не должно быть повреждений, вмятин, капель застывшего металла. Компенсатор для полипропиленовых труб отопления не должен иметь расслоений разного размера на концах патрубка.
С помощью измерения проверяют параметры:
- размер проходного сечения;
- рабочая длина устройства;
- толщина стенок и внутренний диаметр разделки фланцев под сварку;
- перпендикулярность оси патрубка к торцу среза.
Установка сильфонного компенсатора
Здесь должен стоять компенсатор Ориентирами врезки компенсаторов служат места размещения опор, когда магистраль поделена на участки и положение заранее определено. Поддерживающие элементы выверяются при помощи уровня в трех осях, чтобы обеспечить правильную работу теплотрассы. Трубы на опорах должны скользить без дополнительного трения, для этого используются хомуты с фторопластовыми прокладками.
Предполагаемые точки установки:
- за тепловой опорой;
- за опорами от изгибов и прогибов;
- между скользящих опор.
Курс передвижения энергоносителя учитывается при монтаже компенсаторов с защитными внутренними гильзами. Направляющие элементы предупреждают сдвиг труб по касательной прямой. Учитывается диаметр Ду в миллиметрах, рабочее давление и способность уравновешивать сдвиги. Диаметр должен соответствовать аналогичному параметру теплотрассы.
Расстояние между трубами
Компенсаторы устанавливают параллельно на участках магистрали Магистраль делится на участки, если одной сильфонной конструкции недостаточно для уравновешивания сдвигов или на теплотрассе есть ответвления. Длина отрезка не должна быть больше, чем может покрыть один компенсатор. Устройство на участке выбирается в соответствии с рабочими условиями и техническими характеристиками. Описание модели компенсатора приводится в рабочей документации при устройстве системы отопления.
Обычно сильфонное устройство врезается на расстоянии двух условных диаметров от подпорной детали. Если оно ставится между опор, расстояние до поддерживающих элементов выбирается 4 Ду. Такие размеры предупреждают изгиб трубопровода и сводят его до минимума.
Факторы появления деформация на трубопроводе
Причины возникновения таких деформаций можно объединить в несколько групп.
- Внешние факторы. Заключаются в действии климатических условий на материал трубы. Проявляются в перепаде температуры и влажности. Сюда же относится и деформация, связанная с подземной прокладкой бесканального трубопровода.
- Внутреннее давление. Процессы остановки или возобновления подачи носителя сопровождаются резким изменением давления. При протекании жидкости изменяется масса вещества, что приводит к провисанию трубы между опорами.
- Перепад температур внутреннего носителя. Данное явление приводит к тепловому расширению трубы. Последняя испытывает различного рода деформации.
- Естественная вибрация. Антивибрационный компенсатор предназначен для гашения естественных колебаний, возникающих в трубопроводе при прохождении по нему носителя (особенно жидкого носителя).
- Нарушение соосности соединяющихся труб. Зачастую подобные явления возникают при непосредственном монтаже системы, поэтому предвидеть возможность применения компенсатора невозможно.
Компенсаторы КСО.ВД с патрубками и КСОФ.ВД с фланцами выделены в отдельную группу, благодаря устойчивости к высокому внутреннему давлению. Повышенное давление нередко провоцирует разгерметизацию системы, поэтому в конструкции, которую имеет компенсатор на газопроводе, предусмотрены меры по обеспечению высокой степени герметичности. Это имеет особое значение при возведении газового трубопровода, так как малейшая утечка может стать причиной техногенной катастрофы.
Процесс растяжки сильфонных компенсаторов
Один из разъемов трубопровода используется для растяжки, если она организуется непосредственно на месте монтажа компенсатора, что осуществляется между фланцевыми соединениями либо двумя торцами труб, которые предполагают сваривать. Когда проходит сборка трубопровода зазор, необходимый для размещения временного кольца и соответствующий величине растяжки, оставляют в зоне выполнения холодного натяга. Привариванием особых накладок под названием «петушки» или изготовлением наплавок по кругу предотвращают соскальзывание хомутов.
Растяжка П-образных компенсаторов осуществляется в строгом соответствии с требованиями разработанного проекта, как и с учетом температурного режима, сопровождающего монтаж. Способ осуществления данного процесса, полученные результаты предварительной растяжки и температуры, при которой она происходила, находят отражение в производственном журнале. Компенсатор придется приварить одним концом к трубопроводу, если рассматриваемый процесс запланирован на время проведения монтажных работ, величина растяжки определит необходимый зазор при размещении второго конца трубопровода
Нужные данные отражены в сопроводительных чертежах, при их отсутствии рекомендуют брать во внимание по 5 мм на каждую имеющуюся волну
Порядок установки
Монтаж и сборка сильфонного компенсатора включает следующие требования:
- они устанавливаются одновременно с монтажом трубопровода;
- необходимо соблюдать габариты при монтаже, в соответствии с проектом;
- на корпусе устройства обозначается стрелка, указывающая направление передвижения среды трубопровода;
- при монтаже и сборке не допускаются всяческие нагрузки.
Соединения к трубопроводу могут выполняться посредством соединительных фланцев, муфт, электро- или газосварки.
Последовательность действий при монтаже следующая:
Осевые сильфонные компенсаторы
- необходимо убедиться в отсутствии дефектов производителя или вследствие транспортировки;
- в случае необходимости (при большой массе) изделие крепится за патрубки, очищается заводская консервирующая смазка;
- следует убедиться в необходимости предварительного растяжения, если это предусмотрено изготовителем (указано в паспортной документации); выполняется, если это требуется с обеспечением установочной длины;
- концы трубопровода фиксируются на необходимом расстоянии, в зависимости от габаритов компенсатора;
- проверяется совпадение осей труб;
- выполняется стыковка компенсатора с трубами;
- производится соединение одного, а затем другого конца трубы с компенсатором, в зависимости от способа стыковки;
- фиксируют кожух компенсатора;
- при монтаже не допускаются изгибающие и скручивающие нагрузки на изделие.
Обязательно в процессе монтажа руководствоваться требованиями завода-изготовителя.
Сильфонный компенсатор обязательно должен устанавливаться при монтаже трубопровода для обеспечения его безопасной эксплуатации.
Проведение монтажных работ
Установка сильфонных компенсаторов проходит в несколько этапов.
- Визуальная проверка. Мастер осматривает изделие на предмет дефектов. Продукция должна поставляться в заводской упаковке, сопровождаться паспортами качества и сертификатами соответствия. На поверхности оборудования не допустимы сколы, трещины и вмятины.
- Сопоставление характеристик. Параметры компенсатора сверяются с требованиями проектной документации. Запрещено применение устройств, не подходящих по давлению, диаметру или длине. Такое оборудование будет работать с нарушениями, быстро выйдет из строя.
- Проверка рабочих условий. Специалист проверяет целостность и правильность установки опор. Соединяемые трубы проверяются на предмет соосности.
- Установка устройства. Компенсатор крепится посредством прихваток либо резьбовых соединений. Перед окончательной фиксацией выполняется контрольный осмотр узла.
- Закрепление. Соединительные части оборудования обвариваются либо протягиваются. В первом случае используются защитные кожухи, предотвращающие попадание раскаленных брызг на сильфон. Для протяжки резьбовых соединений используется ключ. Мастер прикладывает соразмерные усилия, соблюдает последовательность фиксации элементов.
Герметичность узлов проверяется при пуске сети. Обнаруженные подтеки и запотевания подлежат устранению.
Рекомендации монтажникам:
неиспользуемые компенсаторы хранятся в профильном помещении, они удалены от сварочного оборудования, находятся в ненагруженном состоянии;
контакт изделий и агрессивных сред недопустим;
при перемещении компенсаторов в рамках площадки соблюдается осторожность, контакт с острыми и раскаленными предметами приведет к повреждению гофры и сопряженных с ней элементов;
фиксация компенсаторов при погрузке краном осуществляется посредством патрубков;
соединяемые трубы очищаются от загрязнений, на них не должны присутствовать окалина, грунт, биологические материалы;
теплоизоляция оборачивается крафт-бумагой либо тонкими металлическими листами, для фиксации обшивки используются стяжки;
при проведении сварочных работ сильфон накрывается асбестовой тканью;
монтаж проводится при температуре не ниже -30 градусов;
для фиксации узла используются опоры ОН-1 или ОН-2;
компенсатор не должен прогибаться под весом трубопровода.
Число специалистов, участвующих в монтаже, зависит от сложности поставленных задач, параметров объекта, внешних факторов.
Предельные допуски:
- соосность патрубков – 2 мм;
- параллельность торцов патрубков в соединяемых трубах – 3 мм;
- сварочный зазор между трубой и соединительным патрубком – 2 мм.
Нарушение допусков снизит эксплуатационные показатели узла, повысит риск аварийных ситуаций.
По завершении испытаний измеряется длина компенсатора. Увеличение параметра более чем на 15% свидетельствует об ошибках, допущенных при монтаже. В данном случае проверяется правильность расположения опор, выполняется замена устройства.
Монтаж сильфонного компенсатора: действия в процессе установки
При выполнении сварочных или шлифовальных работ вблизи сильфонного компенсатора необходимо обеспечить его защиту от брызг металла и мелкого мусора, в связи с чем рекомендуется использовать сварочное одеяло, не содержащее хлориды.
Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить случайного образования дуги на тонкостенных сильфонах в компенсаторе.
В случае проведения поблизости строительных работ необходимо обеспечить защиту сильфонного компенсатора от повреждений
Брызги раствора или штукатурки могут повредить компенсатор, поэтому их следует избегать.
Если в сильфонном компенсаторе предусмотрен внутренний патрубок, убедитесь, что стрелка на компенсаторе указывает направление потока в системе.
При монтаже угловых компенсаторов важно обеспечить правильную ориентацию болтов шарнирного соединения.
Не прокручивайте сильфонный компенсатор, чтобы выровнять болты на оборудовании с фланцами.
Запрещается демонтировать такие компоненты, как тяги, шарнирные соединения и карданные кольца. Они являются неотъемлемыми частями сильфонного компенсатора и необходимы для его эксплуатации.
При работе с монтажными инструментами следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить сильфон гаечными ключами во время затягивания болтов.
На компенсаторах с фланцевыми соединениями следует следить за тем, чтобы слишком длинные шпильки или болты не соприкасались с сильфоном, поскольку это может привести к его повреждению.
Если сильфонные компенсаторы поставляются без кожухов, но проектные требования предусматривают наличие изоляции, следует установить обшивочный слой для предотвращения попадания изоляционного материала между витками сильфона, поскольку это может нарушить работу сильфона.
Разновидности сильфонных компенсаторов
Существует множество типов сильфонных компенсаторов, используемых для монтажа на трубопроводах в зависимости от стабилизируемой нагрузки. Их классифицируют по следующим параметрам:
- Величине рабочего давления среды.
- Условному диаметру прохода среды.
- Температурным режимам.
- Транспортируемому веществу.
Характер рабочей среды напрямую зависит от материала изготовления сильфонных компенсаторов. Они выпускаются из нержавеющей или молибденсодержащей стали высокого качества.
Осевой
Такие изделия устанавливаются на прямых участках трубопровода между статичными опорами. Они применяются для стабилизации осевых деформаций и монтируются сварным способом.
Наиболее распространенные ошибки при монтаже сильфонных осевых компенсаторов:
- Некорректная установка из-за неверного прочтения инструкции, несоблюдения требований к монтажу.
- Использование компенсатора при несоосном расположении двух труб друг перед другом.
- Загрязнение межгофрового пространства.
- Применение некачественного материала для направляющих опор, из-за чего образуется просадка почвы, способная привести к осевым сдвигам трубы.
- Использование компенсирующего устройства в трубопроводе с высокохлоридной средой, способной повредить оболочку сильфона.
Если внимательно отнестись к выбору осевого компенсатора и провести правильный монтаж изделия, он прослужит длительное время без замены на новый.
Установка фланцевого компенсатора на трубе
Фланцевый
Фланцевые компенсаторы — наиболее распространенный тип изделий, применяемый для стыковки труб с помощью фланцев. Они позволяют создать разъемное соединение и стабилизировать нагрузки в осевом направлении.
Компенсаторы этого типа отличаются высокой термоустойчивостью, надежностью и сопротивляемостью к статическим и динамическим нагрузкам. Применяются в трубопроводных системах, транспортирующих среду с температурой до 250С.
Угловой
Угловые сильфонные компенсаторы устанавливаются на поворотах трубопроводов. Могут иметь разный угол и помогают скомпенсировать усилия среды, возникающие на повороте трубы. Они оснащаются особым шарнирным элементом, определяющим характер перемещения устройства.
Угловые изделия способны передвигаться лишь в одной плоскости (без осевых изгибов). Шарнирная конструкция защищает сильфон от скручивания.
Карданный
Карданные сильфонные компенсаторы могут перемещаться в любой плоскости, благодаря наличию двух шарнирных элементов. Это позволяет им также перемещаться в осевом направлении.
Сдвиговый
Сдвиговые осевые компенсаторы устанавливаются в тех местах, где возможно появление усилия, способного привести к взаимному сдвигу отдельных частей трубопровода. Самое частое место монтажа — на входе трубопроводной системы в сооружение. При таком расположении компенсатор защищает коммуникации от деформации и возможных аварий.
Также эти устройства используются для стабилизации монтажных ошибок при прокладке трубопровода. Они имеют в своей конструкции два сильфона, из-за чего их также называют двухсекционными компенсаторами.
Существует специальный стартовый сильфонный компенсатор, обладающий защитным кожухом из двух частей, но считающийся осевой моделью устройства.
Как грамотно выбрать приспособление
Чтобы узнать, какой компенсирующий элемент лучше установить на полипропилен, необходимо детально разобраться в устройстве данных приспособлений.
Полипропиленовый (ПП) трубопровод устанавливают очень часто. С его помощью обустраивают подачу горячей воды, где температура поднимается почти до ста градусов. Полипропилен во время использования проявил целый ряд характеристик, благодаря которым он идеально подходит для водопроводных систем и отопления. Он не боится влияния агрессивной химической среды, имеет небольшой вес и является достаточно прочным.
По этой причине на участках протяженностью более десяти метров рекомендуют установить гибкие компенсаторы. Они дают возможность снизить расширение от теплового воздействия.
Чтобы его правильно выбрать и установить, необходимо учесть диаметр. Он должен совпадать с диаметром самого трубопровода. Чаще всего диаметр, которые имеет компенсационный элемент, составляет от 20 до 40 мм. Для дома и квартиры достаточно будет устройства на 20 миллиметров.
Что касается производителя, то предпочтение лучше отдать известным мировым брендам. Они представляют товары для полипропиленовых сетей, отличающиеся высоким качеством, которые успешно применяют во многих сферах.
ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТАНОВКЕ СИЛЬФОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
На участке трубопровода меж2-ух неподвижных опор разрешается монтировать только один компенсатор. Расстояние от компенсатора до неподвижной опоры не должно быть больше длины, равной четырем номинальным диаметрам трубопровода.
Перед монтажом компенсатор должен быть проверен на соответствие техническим условиям и на отсутствие дефектов или повреждений при перевозке.
При передвижении компенсатора во время установки должны приниматься меры, исключающие повреждение компенсатора и его загрязнение.
Перед монтажом компенсатор необходимо проверить на наличие/отсутствие заводской предварительной растяжки. Компенсаторы могут поставляться в свободном и полностью растянутом виде, что указывается в товарно-сопроводительных документах.
С целью правильной установки компенсатора, если это необходимо, направление потока указывается стрелкой на его кожухе или окончаниях.
Компенсатор освобождается от транспортных ограничителей перед началом растяжки. Растяжку осуществляют на длину установочного расстояния Lуст, которое определяется следующим образом:
где ΔL – полный осевой ход компенсатора,
tуст– температура окружающей среды при монтаже,
tмин – минимальная расчетная рабочая температура,
tмакс – максимальная расчетная рабочая температура.
Если компенсатор поставлен в свободном состоянии, установку рекомендовано осуществлять в следующей последовательности:
Участки трубопровода до и после компенсатора должны быть смонтированы и закреплены в неподвижных опорах Н1 и Н2 таким образом, чтобы расстояние между торцами труб в месте установки компенсатора соответствовало монтажной длине компенсатора при температуре окружающей среды, соответствующей моменту закрепления компенсатора. Температура окружающей среды и значение монтажной длины компенсатора должны быть зафиксированы в акте. После стыковки с одним концом трубопровода, проверяются отклонения соединения компенсатора и трубопровода, которые не должны превышать следующих значений:
Зазор между компенсатором и трубопроводом (между фланцами или приварными патрубками) не более 2 мм. Стыковочные плоскости патрубков/фланцев должны быть параллельны. После устранения погрешностей, производится стыковка компенсатора со вторым концом трубопровода.
Все действия аналогичны примеру 1 с той разницей, что зазор между участками трубопровода Lмонт устраивается не в месте установки компенсатора. Компенсатор устанавливают в трубопровод перед выполнением растяжки и растяжка производиться совместно с участком трубопровода. Требования по соблюдению отклонений такие же, как описаны в примере 1.
| По соосности | По параллельности | ||
| Ду ≤ 200 мм | 2 мм | до Ду 65 | ± 0,5 мм |
| Ду ≥ 200 мм | 3 мм | Ду 65÷125 | ± 1,0 мм |
| Ду 150÷200 | ± 1,5 мм | ||
| Ду 250÷500 | ± 2,0 мм | ||
| более Ду 500 | ± 2,5 мм |
Ось участка трубопровода, на котором устанавливается сильфонный компенсатор и ось компенсатора должны совпадать.
Поверхности соединяемых фланцев должны быть строго перпендикулярны оси трубопровода.
Неподвижные и плавающие направляющие опоры обязаныустанавливаться как показано на рисунке справа:
L1 = 4×D max; L2,3 = 14×D max; D – диаметр трубопровода.
Во избежание перекоса, затяжку гаек на шпильках стяжного устройства необходимо осуществлять последовательно или крестообразно с поворотом гайки на один оборот.
В случае, если компенсатор поставлен в предварительно растянутом виде, то после подгонки Lмонт к условиям установки, компенсатор монтируется как элемент трубопровода с соблюдением всех требований по соосности трубопровода и компенсатора. Транспортные ограничители удаляются только после окончания установки.
