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.

Рекомендация при установке трубопровода с компенсатором

Основная рекомендация состоит в том, чтобы установить осевой сильфонный компенсатор устанавить рядом с неподвижной опорой. Обычно осевой сильфонный компенсатор устанавлиают на растоянии не более 2Ду от неподвижной опоры.

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)!

На сегодня практически любую инженерную коммуникацию легко соорудить собственноручно. Все необходимые комплектующие собираются очень легко (по принципу конструктора). Такими составными частями являются компенсаторы для полипропиленовых труб.

Компенсаторы для полипропиленовых труб являются неотъемлемой частью любой современной инженерной коммуникационной системы. Их не сложно купить в специализированном магазине, и самостоятельно установить на трубопровод. Компенсаторы представляют из себя обыкновенную конструкцию с гибкой формой.

Внешне они напоминают завернутую петлю. Эти, простые на первый взгляд, детали несут очень важную функцию. Об этом и пойдет разговор далее.

Что такое компенсаторы

Для прокладки отопления или водопроводной сети чаще всего берут полипропиленовые трубы. Они отлично зарекомендовали себя, потому, что обладают внушительным рядом положительных характеристик.

Но, при таком числе качественных показателей, они имеют существенный недостаток – при тепловом воздействии увеличиваются и провисают.

По этим причинам, при конструировании сети протяженностью выше 10 метров устанавливают гибкие компенсаторы.

Это простые состыковочные конструкции, отличающиеся гибкостью, и визуально напоминают петлю. Но, они играют очень важную роль.

Компенсаторы для прокладки полипропиленовых сетей отопления .

Как правило, они стоят не много, а простота строения дает возможность легко поставить устройство в трубомагистраль. Так повышают надежность сети и продлевают длительность ее использования.

Насколько велика необходимость применения данных устройств

Рассматривать вопрос: «Нужен ли компенсатор для полипропиленовых труб» следует с такого ракурса, что специалисты рекомендуют ставить их в обязательном порядке .

И они мотивируют это такими причинами:

1. Нормализованное рабочее давление в магистрали на протяжении всего срока использования.
2. Сбережение прямолинейности на всей протяженности сети.
3. Комфортное проектирование и прокладка трубомагистрали.
4. Небольшие габариты.

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.

Но, не смотря на все преимущества, полипропилен имеет и существенный недостаток. При повышении температуры способность к линейному увеличению полипропилена заметно возрастает. Система после этого начинает провисать.

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.

Разновидности

На практике лучше всего проявили себя следующие разновидности:

• Сильфонные компенсаторы для полипропилена (ППР). Их применяют при монтаже обогревательной и водоподающей сети из ППР материалов. Условный диметр сильфонных видов от 1,5 до 5см. Тип соединения сильфонных разновидностей – муфтовый, а кожух из алюминия. Внутренний экран у них сделан из нержавеющей стали. Температура рабочей среды до ста пятнадцати градусов, давление до 16 бар. Рабочая среда для сильфонного варианта это питьевая вода, воздух, пар.

• Сдвиговые . Они предназначаются для компенсирования передвижения в двух направлениях. Конструктивные особенности в данной ситуации – это одна или две сильфонные гофры. Ее производят из нержавейки и крепят арматурами-соединителями.

• Поворотные .Применяются для нивелирования линейного увеличения в области поворота магистрали и служат для фиксации поворота. Чаще всего их берут, чтобы поменять направление системы на девяносто градусов.

Производители предлагают различные устройства, которые отличаются отменным качеством. Но, компенсационная петля в системе отопления, выполненная своими руками, так же прекрасно справляется с возложенными на нее функциями.

Своими руками выполнить такое устройство не сложно. Компенсационную петлю можно сделать за короткий срок. Эта важная деталь, скрепленная грамотно, становиться гарантией безупречной работы отопления или горячего водоснабжения.

Несложное оснащение компенсационной петлей, выполненное своими руками, увеличит рабочий ресурс коммуникационных сетей до полувека.

Какой вариант лучше установить на полипропилен

При проверке на практике все перечисленные устройства дают ожидаемый результат. Высокую эффективность показывают Т – образные устройства, сильфонные, и другие. Это проявляется одинаково во всех системах водоснабжения и отопления.

Технический анализ подтверждает, что компенсаторы на стояках отопления из полипропилена работают безотказно, только их рекомендуют применять для конструкции из гибкого полипропилена.

Перед тем, как ставить компенсатор на полипропиленовой трубе, необходимо сделать следующий расчет. Нужно рассчитать нагрузку, давление и сопоставить схемы каждой разводки и стояков отопления.

При этом будет понятно, где необходимо поставить дополнительные узлы – компенсирующие приспособления. Выполняя расчет компенсаторов для ПП магистрали, необходимо учесть многие показатели, включая сечение трубного сортамента, диаметр внутри и снаружи, виды отводов, стояки отопления, и тип устанавливаемых и уже стоящих механизмов.

Особенности крепления

Основные способы крепежа в данном случае это:

• сварной;
• фланцевый.

Для того чтобы грамотно смонтировать компенсационное устройство, необходимо знать, что большинство типов данных приспособлений требуют жесткой фиксации с использованием сварки.

Перед, тем, как ставить компенсатор для полипропиленовых труб отопления, необходимо сделать проверку совпадения диаметра трубного изделия и устанавливаемого элемента. Только таким образом можно сделать конструкцию отопления с высокой герметичностью.

Монтаж фланцевого стыка лучше возложить на профессиональных мастеров. Для такого стыка потребуется установка встречного фланца. Это позволяет создать разъемный стык, что очень удобно при проведении ремонтных работ на трубопроводе отопления или водоснабжения.

Сильфонный механизм ставиться на линейный короткий промежуток магистрали, и отлично работает для помещения, где часто происходят перепады температуры теплоносителя.

Как выполняют расчет

Расчет компенсаторов для полипропиленовых труб выполнить не сложно, но в такой ситуации потребуется понимание принципа их работы, и знать их разновидности.

Есть определенные нормы, по которым проводят расчет скользящих, неподвижных креплений. На любом участке между неподвижными опорами нужно вставлять один такой механизм (как минимум).

При расчете используют такую формулу: Q = L/ΔLk. В ней первый показатель – это требуемое количество компенсирующих элементов, L – это протяженность участка. ΔLk – это величина компенсирующих возможностей, ее выражают в миллиметрах.

Детальную информацию для расчета можно получить у изготовителей трубопрокатного сортамента.

Как рассчитать нужный размер

Размеры компенсатора для полипропиленовых труб можно рассчитать, опираясь на пример. Для примера взята заготовка, которая имеет размер 90 мм.

Она будет расширяться на 4,2 см и сжиматься на 2,1 см. Учет проводится для самого большого увеличения, ΔL/2 = 21 мм.

Нужно провести горизонтальную прямую от вертикального сечения до пересекания с градиентной прямой 9 см заготовки. Затем необходимо опустить перпендикуляр из места пересекания на горизонтально размещенную шкалу.

Получившаяся величина покажет размер свободной величины колена для петлевого механизма. Исходя из этого, компенсатор длиною в 12 см и шириной на 6 см позволит свободно двигаться с амплитудой 2,1 см. Следовательно, изделие сможет свободно сжиматься и расширяться.

Рассчитывать расстояние между компенсаторами во время прокладки полипропиленовых труб рекомендуют с запасом.

При этом нужно рассчитывать, что это расстояние нужно подбирать исходя из того, что армированное изделие расширяется на 1мм на каждый погонный метр, а не армированное на 3 мм.

Точные значения удлинения для каждого изделия зависят от перепадов температуры, объема и марки, а также от изготовителя. Их необходимо уточнять на сайтах изготовителей.

П – образные элементы

Высокопараметровые паромагистрали конструируют таким образом, чтобы температурная деформация нивелировалась за счет конфигурации трубопровода естественным образом.

В местах, где такого достичь нельзя, ставят П-образные элементы. Они бывают трех вариантов , которые различимы между собою соотношением плечевой длины и прямых вставок.

П-образный компенсатор полипропиленовых труб точно так, как аналоги другого типа, нуждается в расчете размеров, нужных для компенсирования термоизменения магистрали.

Для точных определений можно использовать предложенные онлайн формы. По ним очень удобно выполнять все расчеты.

Расчет п-образного компенсатора полипропиленовых труб производится с учетом таких рекомендаций:

• Наиболее высокий уровень напряжения в спинках советую брать в промежутке от 80 до 110 МПа.
• Оптимальное соотношение вылета элемента к внешнему объему заготовки следует брать следующее – Н/Dн = (10-40). При таком подсчете вылет элемента на 10 DN отвечает трубомагистрали DN 350. А вылет на 40 DN отвечает магистрали на DN 15.
• Оптимальный показатель ширины п-образного соединения к его вылету советуют брать в пределах L/Н= (1-1,5).
• Если для установки необходим вариант очень больших размеров, то его можно заменить двумя менее габаритными конструкциями.
• При расчете теплового увеличения магистрали температуру носителя тепла учитывают самую высокую, а окружения – самую низкую.

Выполняя расчеты п-образного вида, необходимо взять во внимание такие параметры:

1. Труба наполнена жидкостью или парообразным веществом.
2. Из какого материала изготовлена труба (металл, пластик).
3. Самая высокая температура среды не больше 200 градусов по Цельсию.
4. Сетевое давление не должно быть больше 16 бар.
5. Конструкция стоит на горизонтальной магистрали.
6. Соединение отличается симметрией, и его плечи одинаковой величины.
7. Недвижимые опоры должны быть очень жесткими.
8. Магистраль не подвергается воздействию ветра и иным нагрузочным влияниям.
9. Сопротивление силового трения движимых опор при деформации не берется в учет.
10. Отводы гладкие.

Смотреть видео

Отсутствие п-образных приспособлений на жестко укрепленной магистрали с разными температурами среды приводит возникновению напряжений, которые приводят к деформации и разрушают трубопровод.

Механизм Козлова

Компенсатор Козлова для полипропиленовых труб это отличный вариант для отопления и водопроводной сети.

Смотреть видео

Этот механизм предназначается для нивелирования теплового увеличения армированных и не армированных ПП трубопрокатных материалов в горячем водопроводе и системе отопления.

Работает конструкция Козлова точно так, как остальные аналогичные приспособления. Но, при этом оно имеет некоторые конструктивные отличия.

Соединение Козлова занимает мало места и имеет презентабельный вид. Оно гармонично вписывается в систему.

Некоторые технические показатели данного механизма:

• Способность компенсирования на сжимание полипропиленового изделия 2 см для объема на 2,5 см и 2,5 см на объем 3,2.
• Уровень рабочего давления – 16 атм.
• Уровень самой высокой рабочей температуры – 100 градусов.

Установка на стояках

Перед установкой данных деталей на пластиковых стояках, и прямолинейных участках магистрали нужно обработать техузлы асбестовой тканью. Так конструкция будет защищена от попадания брызг из металла.

Между двумя неподвижными крепежными элементами разрешают ставить только один технический узел.

Ставя данное приспособление на стояк или прямолинейный участок, нужно проверять совпадение скрепляемых элементов. Нарезной вариант устройства на полипропиленовых системах не гарантирует высокую прочность, поэтому рекомендуется проведения сварных работ.

Этот разъемный фитинг с одной стороны имеет металлическую резьбу, а с другой – основание из полипропилена.

Как устанавливают такие конструкции

Установка и монтаж компенсаторов на полипропиленовые трубы должна выполняться в соответствии к главным требованиям и нормам:

• Перед началом сварных мероприятий мастера обворачивают техузлы асбестовой тканью. Это делают, чтобы не попали брызги металла.
• Монтаж разрешают выполнять только на прямой зоне сети.
• Между двумя недвижимыми крепежами допускают присутствие только одного техузла.
• До проведения работы необходимо проверить, совпадают ли технические параметры элемента с данными трубосети.
• И самое важное: данное соединение перед установкой необходимо просмотреть на предмет присутствия дефектов и повреждений. В случае находки какого-нибудь брака, брать в работу такой товар нельзя.

Монтаж будет зависеть от от выбранного вами типа изделия. Нарезной метод в действиях с полипропиленовой продукцией не дает нужной высокой прочности.

Чтобы достигнуть такой прочности используют сварочные работы. Они считаются наиболее эффективным и надежным креплением. Для них задействуют сварочный аппарат.

Смотреть видео

ВАЖНО! Большой популярностью при установке пользуется такой тип, как «американка». Суть этого способа заключается в применении разъемного фитинга. Он имеет металлическую резьбу с одного входа, а с обратного входа его оснастили ППР основанием.

Если монтаж производится комбинированным способом, то стык выполняют с использованием сварки с одной стороны, а с другой – резьбовой вид стыка.

Монтаж компенсаторов на полипропиленовых трубах отличается некоторыми особенностями. Профессиональные мастера выделят несколько разновидностей крепления.

1. Сварное.
2. Фланцевое.

При сварочных мероприятиях конструкция фиксируется «намертво». Конец заготовки при монтаже спаивают с компенс-ом. Для высокой герметичности швы при работе должны полностью совпадать.

При фланцевом виде крепежа деталь фиксируют не на трубе, а на встречном фланце. Благодаря этому получают разъемный стык, который позволяет в случае протечки легко поменять нужный техузел.

Такой монтаж могут выполнять только высококвалифицированные специалисты, потому, что он довольно сложный в произведении.

Таблицы, используемые для компенсирующих приспособлений

Таблица установки компенсирующих механизмов на полипропиленовые трубы для каждого вида устройств отличается. Например, для устройства в форме петли она такая:

Расчетной протяженностью компенсации принимают расстояние, на котором нет подвесов и опор, препятствующих компенсационному перемещению. Интервал между опорами устанавливают в соответствии к показателю температуры окружения и диаметра трубы.

Если при расчете возникают сложности, а у малоопытного мастера, они быстрее всего, возникнут, то лучше попросить помощи у профессионалов. Опытный мастер может оказать помощь не только при выборе нужного для конкретной ситуации, но и может быстро установить приспособление. Потраченные на его услуги финансы станут гарантией надежной работы системы отопления в доме.

Их предназначение

Роль компенсирующих устройств в полипропиленовых трубах отопления огромная. Многие ошибочно полагают, что эта деталь не так важна. Но, это мнение в корне не правильно. Если магистраль постоянно свободно сокращается или удлиняется, то при этом возникает дополнительное напряжение в ее стенках.

Следовательно, тепловое расширение несет серьезную опасность целостности всей конструкции. В результате его действия, срок службы полипропиленового (РР) трубопровода существенно сокращается. Если не предусмотреть никаких мер по сглаживанию линейного изменения, то магистраль быстро выходит из строя. Чего экономный хозяин не допустит никогда.

Из способов борьбы с эффектом изменения от температурного влияния можно выделить самокомпенсацию, и компенсацию посредством использования упругого элемента. К дополнительным вариантам противодействия относится установка нужного количества опор, устраняющих провисание.

Полипропилен за счет своей гибкости позволяет выполнять защитную компенсацию. Самым эффективным называют вариант компенсации, когда сгиб магистралей выполняется перпендикулярно направлению трассы. В этом направлении оставляется свободная протяженность компенсации, которая предотвращает дополнительное напряжение и поднятие давления.

Отдельно необходимо остановиться на важности сглаживании деформации. Этот способ основан на применении амортизирующих возможностей самого материала, сюда относят все виды полипропилена: РР, РРRC и остальные . Сглаживание деформации посредством компенсирующих деталей получило широкое распространение, благодаря своей невысокой стоимости.

Эти детали принимают на себя механическую нагрузку, и при этом разгружается отрезок магистрали и приспособления крепежа. После того, как влияющие факторы прекращают свое действие, за счет упругости компенсирующего механизма сеть возвращает свое исходное состояние.

Подводя итог, можно заключить, что, какой из вариантов выбрать: простой в форме петли, устройство Козлова, или сильфонный, каждый будет принимать решение самостоятельно. Но, одно понятно точно, без этого устройства обходиться нельзя.

Любой экономный хозяин, заботящийся о комфорте своего дома сделает свой выбор в пользу присутствия данных механихмов. Это простое и недорогое устройство позволит в будущем сэкономить большие средства, которые придется потратить на замену неработающей магистрали.

Области использования

Компенсатор расширения полипропиленовых труб используют не только в водопроводной, но и в обогревательной и канализационной системе.

Их успешно применяют в любом жилом доме, и в производственном здании.

Эти механизмы приобрели большую популярность из-за того, что они очень просты в устройстве и монтаже.

Для установки этих соединений нет нужды задействовать специальное оборудование или инструменты. Ставят их не только на горизонтальных участках трубопровода, но и на вертикальных.

Компенсаторы для полипропиленовых труб отопления и ГВС нужно использовать в обязательном порядке. Без них трудно обойтись. Их разрешено ставить на любой трубопровод, при этом увеличивая срок ее использования.

Задействовать данные соединения разрешают только на ровных зонах между парой недвижимых опор. Но, надобно отметить, что имеются особые детали, которые позволяют нивелировать увеличение на угловом повороте.

Записи

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

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.

Сильфонные компенсаторы являются элементами, которые используются для поглощения смещений при расширении и сжатии, происходящие в системе. В случае использования осевых сильфонных компенсаторов требуются некоторые вспомогательные инструменты, необходимые для поддержания эффективности систем и обеспечения их непрерывной работы. Для компенсации внутреннего давления трубы должны применяться опоры, а для обеспечения требуемой конфигурации трубопровода, последние должны поддерживаться трубными направляющими опорами.

Силы, которые компенсируются за счет опоры:

• Давление
• Трение
• Центробежная сила
• Силы, обусловленные коэффициентом жесткости

Неподвижные опоры

Используется на глухих концах трубопроводов в тех случаях, когда необходимо поддерживать оборудование, при балансировке трубопровода с помощью осевых и сдвиговых сильфонных компенсаторов. Расчет силы, которая компенсируется неподвижными опорами, будет описан в следующих разделах.

Коленные опоры

Использование коленных опор важно при наличии поворотов трубопроводов. Сила давления в линии увеличивается в соответствии с углом поворота. Если изменение диаметра трубопровода происходит сразу же за его поворотом, то эффективные силы должны быть приняты в соответствии с большим диаметром.

Роликовые опоры

В случаях, когда предполагается, что сильфонные компенсаторы будут использоваться для компенсации только сдвиговых смещений или дополнительно и осевых смещений, необходимо использование шарикоподшипников. Этот тип запорных пластин можно рассматривать в качестве опорных элементов для трубопроводов. Силы, которые необходимо скомпенсировать, рассчитываются так же, как и для других опор, но трение трубы при этом не учитывается. Если предполагаются высокие расходы, то при расчетах необходимо принимать во внимание действие центробежной силы.

Как правило, опоры являются неподвижными элементами, они не должны учитываться в расчетах на гибкость в предположении, что растягиваются под действием сил.

Направляющие опоры

При использовании сильфонных компенсаторов с такими элементами, как опоры, важными элементами являются также трубные направляющие опоры.

Например, если рассматривать монтаж сильфонных компенсаторов, установленную в середине трубопровода, который закреплен с обоих концов с помощью опор (Рис. II-4) для случая, когда отсутствуют требуемые направляющие опоры, компенсаторы могут выйти из строя.

Расчет интервала для направляющих опор производится с помощью формулы Эйлера;

I: Интервал направляющих опор

E: Величина сопротивления

Я: Момент инерции

F: Максимальная осевая деформация

Фактический интервал между направляющими опорами получается при делении этого расчетного значения на определенный коэффициент безопасности. В соответствии со спецификацией Ассоциации производителей сильфонных компенсаторов (EJМA), первая направляющая опора должна быть расположена на расстоянии от сильфонного компенсатора, равном максимум 4 диаметрам трубы. Рисунок II.5 иллюстрирует схему, как рассчитать расстояние между направляющими опорами, которое зависит от диаметра трубы и максимального давления. Эта диаграмма составлена EJМA с учетом коэффициента запаса прочности, который учитывается при расчетах.

В нефтяной промышленности, в канализационных трубопроводах и в системах подачи воды используют компенсаторы. Их функция – стабилизация, выравнивание осевых перемещений, защита от деформаций, возникших вследствие изменения температуры и вибрационных нагрузок. Узнайте, какие существуют разновидности этих устройств, и как монтируют сильфонные компенсаторы трубопроводов.

Компенсаторы для трубопроводов

Принцип действия устройства

Температура транспортируемой среды трубопровода поддерживается на заданном уровне, тогда как температура окружающей среды не является стабильной. При минусовых значениях воздуха металл сжимается и укорачивается, при плюсовых – расширяется и удлиняется. Для трубных соединений такой процесс чреват разгерметизацией в местах соединений, при этом трубы изгибаются, а опоры разрушаются. Компенсаторы, благодаря своей эластичной структуре, нейтрализуют негативное влияние деформации, помогают сохранить конструкцию трубопровода целостной.

Неподвижные опоры принимают нагрузку распорных усилий

Вследствие повышения температуры труба расширяется как в осевом, так и в поперечном направлении. Важно правильно закрепить скользящие и неподвижные участки трубопровода.

Виды компенсаторов трубопроводов

Компенсаторы нашли наибольшее применение в промышленности. Они бывают П-образными и гофрированными.

П-образный компенсатор обычно используется для больших магистральных трубопроводов

Гофрированные компенсаторы бывают:

• поворотные (уравновешивают деформацию поперечным сдвигом);
• угловые с пространственным или с плоским шарниром (компенсируют неточность размеров изгибом);
• полуразгруженные и осевые (нейтрализуют удлинение благодаря осевому сжатию).

Компенсаторная способность П-образного устройства составляет до 700 мм. Используется при наземной прокладке труб, имеет сварные и гнутые отводы. При его использовании необходимо сооружать дополнительные опоры.

Перед монтажом устройство проверяют на соответствие техническим условиям

Сальниковый компенсатор представляет собой трубу, помещенную в корпус. В зазоре находится металлическое кольцо с грундбуксой. Бывает двухсторонним или односторонним, обладает хорошей компенсаторной способностью. Используют при давлении до 1,6 МПа и при температуре до 300°С. Быстро изнашивается, поэтому не пользуется большой популярностью.

Двухсторонний сальниковый компенсатор принимает на себя нагрузку, удлиняясь или сжимаясь, в зависимости от температуры среды

Волнистый имеет гибкую, прочную оболочку-гофру малой толщины. Отлично защищает от деформаций, имеет небольшие размеры. Изготавливается по принципу гидравлической вытяжки. Интервал рабочих температур – от -70°С до + 450°С, выдерживает давление 6,3 МПа. Устройство позволяет использовать небольшое количество опор.

Сильфонный компенсатор используется в сфере транспортирования жидкости или пара. Является полой деталью с гофрированной металлической поверхностью. Сжимается, изгибается, растягивается. Герметичен. Может применяться в трубах с коррозионной рабочей средой.

Линзовый компенсирует температурные изменения длины в осевом векторе и в шарнирных схемах. Устанавливают для труб, транспортирующих неагрессивные или малоагрессивные жидкости. Рабочее давление 1,6 МПа, температура среды 300°С. Передают значительные усилия на опоры.

Сфера использования тканевых компенсаторов – газовая промышленность, рабочая температура до 250°С. Устройства состоят из нескольких слоев газоплотного материала, химически устойчивы.

Резиновые предназначены для использования в линиях, транспортирующих жидкие среды с максимальной температурой 200°С. Конструкцию устройства помещают в пожаробезопасную оболочку. Для каждого типа жидкости существует свой эластомер: NBR – предназначен для нефти, EPDM – для воды, гипалон — для агрессивных веществ, кислот и щелочей. Иногда используется тефлон – специальное напыление, повышающее надежность соединения. Резиновые устройства используются в водопроводных и канализационных сетях, в нефтяной и газовой промышленности.

Разгруженный компенсатор предназначен для выравнивания сдвиговых и осевых перемещений. Бывает осевым и резиновым. Устройство подходит для трубопроводов любых видов

Гибкие элементы крепежа, компенсаторы расширения, используют для труб большого диаметра. Выбор устройства зависит от температуры рабочей среды и характеристик трубы.

Сильфонные компенсаторы

Эти устройства герметичны, способны функционировать в жестких температурных условиях, выдерживают перепады давления, стойки к агрессивным средам. Состоят из защитной арматуры, соединительных элементов и из одного (или нескольких) сильфонов.

Сильфон – многослойная гофрированная поверхность. Может служить изолятором от вибраций для работающего оборудования. Сохраняет целостность при циклических поперечных, осевых, изгибающих нагрузках или их комбинациях.

Область применения сильфонных устройств: атомная, авиационная, военная промышленность; автомобиле- и судостроение; газовые, нефтяные магистрали; тепло- и водоснабжение.

Принцип работы на видео

Порядок установки

Монтаж сильфонных компенсаторов осуществляется на прямолинейных отрезках трубопровода. Устройства ограничиваются неподвижными опорами. Между двумя опорами устанавливается только один компенсатор, который приваривается к трубопроводу. Расстояние между опорой и компенсатором не должно быть большим, чем длина 4 диаметров трубопровода. Устройства сильфонного типа можно применять в районах с температурой не ниже -40˚С. Допустимо содержание хлоридов в сетевой воде в количестве 200 мг/кг. Направление потока среды указывается стрелкой на корпусе изделия.

Последовательность действий при монтаже будет такой:

1. Компенсатор осматривают перед монтажом на предмет выявления возможных повреждений при транспортировке.
2. Строповку осуществляют за патрубки. Заводской консервант смывают горячей водой или счищают.
3. В сопроводительных документах указывается факт предварительной растяжки (или ее отсутствие). При необходимости выполнить растяжку, ее выполняют на длину установочного расстояния.
4. Участки трубы, прилегающие к компенсатору, крепят в неподвижных опорах таким образом, чтобы монтажная длина компенсатора равнялась расстоянию между концами труб.
5. После проверяют соосность патрубков (отклонение не более 2 мм), параллельность трубы и патрубка (отклонение не более 3 мм).
6. Затем стыкуют подсоединяемое устройство с другим концом трубы. Транспортные ограничители убирают по окончании монтажных работ.
7. Кожух компенсатора сдвигают и приваривают один из патрубков к трубе.
8. Перед сварочной операцией сильфон накрывают полотном асбеста, чтобы брызги металла не повредили монтируемое устройство.
9. При установке нельзя допускать нагрузок на изгиб и скручивание относительно продольного направления детали. Запрещается использовать компенсатор при его провисании от веса трубопровода.
10. Температура воздуха (на момент закрепления) и расстояние между концами труб фиксируется документально (актом).

Сильфонные компенсаторы гасят вибрации, нивелируют несоосность труб при монтаже, герметизируют соединения, выполняют компенсацию теплового расширения трубопровода.