Устройства для компенсации расширения предупреждают разрушение контуров при нагревании теплотрасс. Сильфонный компенсатор для стальных труб уравновешивает несоосность в системе из-за неправильного монтажа, уменьшает нагрузки от работы агрегатов и передвижения потоков. Сильфон представляет собой гофрированную пружинистую капсулу однослойного или многослойного строения из металлов, неметаллов или композитных материалов.
Принцип работы сильфонного компенсатора
В трубопроводе возникают напряжения, компенсатор отопления противодействует деформации за счет упругой оболочки. Контуры выходят из строя из-за нагрузки осевого сдвига и поворота, в зависимости от этого используются определенные типы разгрузочных вставок.
Устройства нужно устанавливать в системах:
- отопительных магистралей под давлением;
- замкнутых подающих и обратных контуров;
- трубопроводов перекачки газов и жидкостей.
Сильфонные установки надежно соединяют участки теплотрассы, если правильно подобраны и смонтированы. Конструкции гасят вибрацию с малыми и большими амплитудами, при этом размах колебаний не должен быть больше 10% от общих сдвигов компенсатора.
Универсальные или сбалансированные вставки используются, если типовые устройства не удовлетворяют требованиям или в сети есть риск скачка давления свыше допустимых показателей.
Технические характеристики
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
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.
Диаметры и длины сильфонных вставок определяются в зависимости от места установки, рабочих параметров теплотрассы и мощности отопительного оборудования. Инженерные работники проводят технический расчет и выбирают размеры устройства в соответствии с нормой.
Разновидности компенсаторов
Конструктивное решение компенсатора определяет назначение изделия и его смещение при работе. Выпускают устройства без тепловой и гидроизоляции либо предварительная защита предусматривается на корпусе в зависимости от вида теплотрассы (воздушная или подземная).
Производитель изготавливает типы расширительных вставок:
- осевой;
- фланцевый;
- угловой;
- карданный;
- сдвиговый;
- стартовый.
Разгруженные компенсаторы применяют в теплотрассе для предупреждения распорной нагрузки, сейсмические виды используются в районах предполагаемых землетрясений. Устройства внешнего давления ставят в магистралях, когда в окружающей среде присутствует высокий напор жидкости или газа или ощущается его недостаток.
Конструкции отличаются длиной и диаметром, числом сильфонов и видом стали, размером и маркой металла патрубков. Изделия работают на поворот, растяение, сгиб, сжатие, выпускаются с соединительными фланцами или без них.
Осевой
КСО компенсаторы для трубопроводов уменьшают осевой сдвиг трубопровода, снижают вибрацию и предупреждают разрушение от расширения при нагревании. Эффективность работы зависит от числа сильфонов и колец. Отличие от других типов заключается в резьбовом соединении с патрубками магистрали.
Осевые компенсаторы отличаются характеристиками:
- проходной размер 15 – 100 мм;
- выдерживает напор 16 бар;
- размер по длине – 260 мм;
- допускает перемещение по оси на сжатие до 30 мм, на расширение – 20 мм;
- параметр осевой жесткости – 30 – 89 кг/мм.
Ограничитель движения и патрубок выполнены из оцинкованного металла, сильфон и внутренний экран – из нержавейки. Для защитного корпуса используется сталь, устройство выпускается односекционным и рассчитано на температуру энергоносителя до +90°С.
Фланцевый
Сильфон этого вида выполняется из резины или каучука, для фланцев сырьем служит жаропрочный металл, а корд делается из прочной ткани. Монтаж фланцевым методом значительно упрощает установку изделий. Компенсаторы используются в химически активной среде, применяются в теплоснабжении и кондиционировании, ставятся при реконструкции и ремонте котельного оборудования.
Фланцевые конструкции снижают вибрацию, уменьшают температурные сдвиги по длине, компенсируют отхождение от центральной оси трубопровода.
Основные параметры:
- условный диаметр – 32 – 800 мм;
- выдерживают температуру энергоносителя -10 — +135°С;
- работают с напором 16 Бар.
Фланцы бывают свободные и цельные по строению, к элементам труб крепятся шпильками, болтами с помощью шайб и гаек. Используются паронитовые прокладки, иногда ставятся стальные, из термо расширяющегося гранита или фторопласта.
Угловой
КСП (поворотный) ставится в случае ограниченности места, когда есть возможность компенсировать только сдвиг по оси и оборот контура без перемены в плоскости. Содержит в составе сильфон, направляющий элемент и крепеж. Устройство предусматривает сдвиг трубы по выбранному углу, для этого стоят шарнирные или карданные ограничители.
Характеристики поворотных (угловых) компенсаторов:
- проходной условный диаметр – 15 – 1600 мм;
- максимальный напор – 1,6 – 4 МПа;
- перемещение по оси – 24 – 200 мм;
- экран и защитный короб из стали;
- материал сильфона – нержавейка;
- выпускается с одной или двумя секциями;
- работает с энергоносителем, нагретым до +85 — +150°С.
Угловые конструкции применяются в составе теплотрассы и для перекачки нефти, газа, используются в химической отрасли.
Карданный
Сильфонные компенсаторы трубопроводов уравновешивают передвижение контура в разных плоскостях, благодаря шарнирным элементам, изгибаются в направлении центральной оси. Смещение магистрали возмещается по осям X, Y, Z и в плане поворота из-за усадок, вибрации. Гибкая конструкция предусматривает деформацию в жестких контурах.
Технические характеристики:
- проектируются, рассчитываются и производятся в соответствии со стандартом EJMA;
- содержат в строении 2 сильфона с шарнирами карданного типа;
- смещаются вбок на расстояние, кратное 100 мм (100, 200, 300, 400), другие размеры сдвигов заказываются отдельно;
- проходной условный диаметр – 25 – 1000 мм;
- работает с температурами энергоносителя -190 – +850°С.
Сильфон делается из нержавейки, соединители, патрубки из хромированной стали. Ставится в проектное положение сваркой или с помощью поворотного фланца. Используется в системе любых трубопроводов.
Сдвиговый
КССО компенсаторы уравновешивают сдвиг из-за продольного сжатия или удлинения контура под действием температуры, устраняют последствия несоосности. В конструкции есть гофрированная капсула, направляющая деталь и элементы крепежа. С помощью направляющих шпилек координируется продольное смещение.
Параметры сдвиговых компенсирующих устройств:
- условный диаметр прохода – 32 – 500 мм;
- максимальный напор 0,6 – 4 МПа;
- сильфон, стяжки и патрубок изготавливаются из нержавейки;
- материал защитного экрана выбирается заказчиком;
- выдерживает температуру энергоносителя до +850°С.
Сдвиговые устройства выполняются одно и двухсекционными, служат для компенсации напряжения в трубопроводах нефти, воды, пара, газа. Используются в разных промышленных отраслях и в энергетических комплексах.
Стартовый
СКК компенсатор используется временно в качестве одноразового устройства при запуске отопительной магистрали или трубопровода горячей воды.
Технические параметры:
- диаметр Ду проходной условный – 50 – 100 мм;
- сдвиг по центральной оси – 80 – 175 мм;
- жесткость устройства на уровне 430 – 2300 Н/мм;
- транспортирует воду температурой до +150°С, пар – 250°С;
- допускает скорость водяного потока до 5 м/с, пара – 65 м/с;
- нормируемое давление при запуске магистрали не должно превышать 1,5 МПа.
Стартовый компенсатор применяется при укладке контура бесканальным методом. Материал корпуса, патрубков и сильфона выбирается заказчиком.
Установка сильфонного компенсатора
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
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.
Если несколько контуров из полипропилена ставятся параллельно, учитывается, что диаметр компенсатора немного превышает диаметр трубы. В этом случае сильфонные конструкции размещаются в шахматном порядке, а расстояние между трубами не увеличивается и делается по нормативам технического паспорта теплотрассы.
Правильная эксплуатация
Компенсирующие вставки теплоизолируются пенополиуретаном, если магистраль защищена от потерь тепла. Выполняется обязательная изоляция от протечек.
Материалы для гидроизоляции:
- полиэтилен – при закрытой установке в подземных условиях;
- оцинковка – для тепловых коммуникаций, устраиваемых открытым способом.
Изоляция ставится с учетом возможного смещения кожуха при расширении или сжатии трубопровода. Теплозащита проверяется и ремонтируется время от времени вместе с изоляцией магистрали.
Нормы безопасности
Срок службы компенсаторов предусматривается в течение 30 лет, при этом на складе устройства могут храниться не больше 5лет перед началом работы.
В рамках срока эксплуатации допускаются нагрузки:
- сжатие-растяжение от минимума до максимума – 10 циклов;
- уменьшение или удлинение на 70% от максимального и минимального предела – 150 циклов;
- сдвиги в пределах 20% рабочего хода – 10 тыс. циклов.
Сильфонные компенсаторы должны иметь сертификаты производителя, удостоверяющие соответствие нормативам. Для сварки используются сертифицированные материалы, установку выполняют аттестованные работники. Запрещается использовать конструкции в условиях, превышающих допустимые. Нельзя применять компенсаторы в качестве подпорок при монтаже теплотрассы.
