Компенсаторы тепловых сетей. В данной статье речь пойдет о выборе и расчете компенсаторов тепловых сетей.

Для чего же нужны компенсаторы. Начнем с того, что при нагревании любой материал расширяется, а, значит трубопроводы тепловых сетей, удлиняются при повышении температуры теплоносителя проходящего в них. Для безаварийной работы тепловой сети используются компенсаторы, которые компенсируют удлинение трубопроводов при их сжатии и растяжении, во избежание защемления трубопроводов и их последующей разгерметизации.

Стоит отметить, что для возможности расширения и сжатия трубопроводов проектируются не только компенсаторы, но и система опор, которые, в свою очередь, могут быть как "скользящими" так и "мертвыми". Как правило,в России регулирование тепловой нагрузки качественное - то есть, при изменении температуры окружающей среды, температура на выходе из источника теплоснабжения изменяется. За счет качественного регулирования подачи тепла - количество циклов расширения- сжатия трубопроводов увеличивается. Ресурс трубопроводов снижается, опасность защемления - возрастает. Количественное регулирование нагрузки заключается в следующем - температура на выходе из источника теплоснабжения постоянна. При необходимости изменения тепловой нагрузки - изменяется расход теплоносителя. В этом случае, металл трубопроводов тепловой сети работает в более легких условиях, циклов расширения- сжатия минимальное количество, тем самым увеличивается ресурс трубопроводов тепловой сети. Следовательно, прежде чем выбирать компенсаторы, их характеристики и количество нужно определиться с величиной расширения трубопровода.

Формула 1:

δL=L1*a*(T2-T1)где

δL - величина удлинения трубопровода,

мL1 - длина прямого участка трубопровода (расстояние между неподвижными опорами),

мa - коэффициент линейного расширения (для железа равен 0,000012), м/град.

Т1 - максимальная температура трубопровода (принимается максимальная температура теплоносителя),

Т2 - минимальная температура трубопровода (можно принять минимальная температура окружающей среды), °С

Для примера рассмотрим решение элементарной задачи по определению величины удлинения трубопровода.

Задача 1. Определить на сколько увеличится длина прямого участка трубопровода длиной 150 метров, при условии что температура теплоносителя 150 °С, а температура окружающей среды в отопительный период -40 °С.

δL=L1*a*(T2-T1)=150*0,000012*(150-(-40))=150*0,000012*190=150*0,00228=0,342 метра

Ответ: на 0,342 метра увеличится длина трубопровода.

После определения величины удлинения, следует четко понимать когда нужен а когда не нужен компенсатор. Для однозначного ответа на данный вопрос нужно иметь четкую схему трубопровода, с ее линейными размерами и нанесенными на нее опорами. Следует четко понимать, изменение направления трубопровода способно компенсировать удлинения, другими словами поворот с габаритными размерами не менее размеров компенсатора, при правильной расстановке опор, способен компенсировать тоже удлинение,что и компенсатор.

И так, после того, как мы определии величину удлинения трубопровода можно переходить к подбору компенсаторов, необходимо знать, что каждый компенсатор имеет основную характеристику - это величину компенсации. Фактически выбор количества компенсаторов сводится к выбору типа и конструктивных особенностей компенсаторов.Для выбора типа компенсатора необходимо определить диаметр трубы тепловой сети исходя из пропускной способности труби необходимой мощности потребителя тепла.

Таблица 1. Соотношение П- образных компенсаторов изготовленных из отводов.

Таблица 2. Выбор количества П- образных компенсаторов из расчета их компенсирующей способности.

Задача 2 Определение количества и размеры компенсаторов.

Для трубопровода диаметром Ду 100 с длиной прямого участка 150 метров, при условии, что температура носителя 150 °С, а температура окружающей среды в отопительный период -40 °С определить количество компенсаторов.бL=0,342 м (см. Задача 1).По Таблице 1 и Таблице 2 определяемся с размерами п образных компенсаторов (с размерами 2х2 м может компенсировать 0,134 метра удлинения трубопровода) , нам нужно компенсировать 0,342 метра, следовательно Nкомп=бL/∂х=0,342/0,134=2,55 , округляем до ближайшего целого числа в сторону увеличения и того - требуется 3 компенсатора размерами 2х4 метра.

В настоящее время все большее распространение получают линзовые компенсаторы, они значительно компактнее п - образных, однако, ряд ограничений не всегда позволяет их использование. Ресурс п- образного компенсатора значительно выше чем линзового, из-за плохого качество теплоносителя. Нижняя часть линзового компенсатора как правило "забивается" шламом, что способствует развитию стояночной коррозии металла компенсатора.

Перед установкой компенсаторов в проектное положение необходимо произвести их конроль внешним осмотром. Как правило, все компенсаторы пред окончательным присоединением к трубопроводу должны быть предварительно растянуты или сжаты на величину, указанную в проекте, и установлены на труюопроводы вместе с распорным (или сжимающим) приспособлением, которое снимают лишь после окончательного закрепления трубпорводов на неподвижных опорах. Величина предварительной растяжки компенсатора указывается в чертжах.

Растяжку применяют для “горячих” линий трубопровода, а сжатие - для “холодных”. Операция растяжки или сжатия называется холодным наятгом трубпорвода и производится для того, чтобы уменьшить напряжение в металле при тепловом удлинении трубопровода.

На растяжку компенсаторов независимо от способа её выполнения составляют акт, в котором указывают строительные длины компенсаторов до и после растяжки.

П-образные компесаторы, как правило, устанавливают в горизонтальном положении и лишь как исключение верикально или наклонно. При установке таких компенсаторов ветрикально или наклонно в нижних точках с обоих сторон компенсаторов необходимо поместить дренажные штуцера для отвода конденсата, а в верхней части - воздухоотводчики.

Для обеспечения нормальной работы П-образный компенсатор устанавливают не менее чем на трёх подвижных опорах (рис.5). Две опоры располагают на прямых участках трубопровода, присоединяемых к компенсатору (при этом край опоры должен отстоять от сварного стыка не менее чем на 500мм), третью опору ставят под спинку компенсатора, обычно на специльной колонне.

Для предварительной растяжки П-образного компенсатора применяют винтовое приспособление, состоящее из двух хомутов, между которыми установлены винт и распорка с натяжной гайкой.

Перед растяжкой замеряют длину компенсатора в свободном состоянии, а затем путём вращения гайки разводят его на необходимую величину. Распорное приспособление устанавливают параллельно спинке компенсатора. Стык, у которого будет произведена растяжка компенсатора, указывают в проекте. Если указания нет, то во избежание перекоса для растяжки нельзя использовать стык. Непосредственно прилегающий к компенсатору. Для этой цели нужно оставлять зазор в соседнем стыке.

При подъёме компенсаторы следует захватывать в трёх точках и ни в коем случае за распорное приспособление. Лишь после прихватки стыков и заркепления компенсатор отсоединяют от грузо-подъёмных средств. Необходимо также проверить надёжность установки распорного приспособления.

П-образные компенсаторы устанавливают в проектное положение с помощью одного или двух кранов.

При групповом расположении П-образных компенсаторов параллельных трубопроводов (один внутри другого) и в некоторых других случаях предварительную растяжку компенсаторов заменяют натяжением трубопровода в холодном состоянии. В этом случае при установке компенсаторов трубопровод собирают обычным способом, но в одном из стыков (сварном или фланцевом) оставляют зазор, равный заданной величине растяжки компенсатора.

Перед растяжкой следует убедиться в том, что все сварные стыки на данном участке трубопровода заварены, окончательно закреплены неподвижные опоры.

При установке компенсаторов без предвариел но растяжки для удобства монтажа трубопровода в стык, намеченный для растяжки, вставляют патрубок длиной, равной величине расятжки, и прихватывают электросваркой к обеим кромкам трубопровода. Иногда на концах стыкуемых труб наплавляют кольцевые валики и устанавливают временные хомуты из уголков (рис.6). Через отверстия в них пропускают удлинённые стяжные шпильки и, затягивая гайки, зажимают временное прокладочное вставное кольцо, установленное между торцами стыка. После сварки стыка хомуты удаляют.

Фланцевый стык, оставленный для растяжки, сременно (без постоянных прокладок) стягивают удлинёнными шпильками, устанавлива их через одну и оставляя отверстия для постоянных болтов. Диаметр и количество шпилек для натяжения трубопроводов в холодном состоянии указывается в проекте.

После установки компенсаторов в проектное положение, сварки всех стыков(кроме одного) и закрепления трубопровода на всех неподвижных опорах по обе стороны компенсатора удаляют временное прокладочное кольцо и стягивают стяк для сварки путём затяжки гаек на удлинённых шпильках. При фланцевом соединении перед окончательной затяжкой устанавливают прокладку, предусмотренную проектом. После затяжки фланцевого соединения постоянными болтами удлинённые шпильки вынимают, и на их место устанавливают постоянные болты или шпильки.

При установке линзовых компенсаторов необходимо следить за тем, чтобы дренажные штцера (если они имеются) находились в нижнем положении, а направляющий стакан компенсатора был вварен по направлению движения продукта.

Линзовые компенсаторы рекомендуется устанавливать на трубах, узлах или блоках до подъёма в проектное положение. Собранный узел или блок с линзовыми компенсаторами необходимо на время транспортирования, подъёма и установки предохранять от деформаций и повреждений. Для этого применяют дополнителные жесткости на компенсаторах. После установки узлов на опоры и закрепления временные жёсткости удаляют.

При монтаже вертикальных участков трубопроводов необходимо принимать меры, исключаюище возможность сжатия и дефомации компенсаторов под действием силы тяжести трубопроводов. Дял этого параллельно компенсаторам на трубопровдах приваривают по три скобы, которые срезают по окончании монтажа трубопровода.

Линзовые компенсаторы растягивают на половину их компенсирующей способности.

Линзовый компенсатор растягивают при монтаже после его сварки или окончательного соединения на фланцах с трубпороводом, а также после установки всех опор и подвесок трубопроводов и закрепления трубопроводов в неподвижных опорах.

В этом случае растяжку компенсатора произодят за счёт стягивания ближайшего от компенсатора монтажного стыка, у которого специально оставляют соответствующий дополнительный зазор.

Сжатие компенсатора осуществляют после окончательного соединения с трубопроводом, но до закрепления на неподвижных опорах. Для сжатия или растяжки линзового компенсатора применяют приспособление, состоящее из двух стяжных хомутов, закрепляемых на трубопрооде по обе стороны от компенсатора, и удлинённых стяжных шпилек с гайками.

При установке на линии трубопровода нескольких линзовых компенсаторов в проекте должны быть предусмотрены неподвижные опоры за каждым компенсатором, чтобы исключить возможность прогиба трубопровода, находящегося в сжатом состоянии, и обеспечить более равномерную деформацию всех компенсаторов, установленных на трубопроводе, так как действительная жёсткость всех компенсаторов может быть неодинаковой.

У волнистых компенсаторов перед установкой проверяют строительную длину; с помощью проставок и шпилек устанавливают зазор, соответствующий предварительной растяжке.

Осевые компенсаторы монтируют в такой последовательности. Сначала их приваривают одним концом к трубопроводу. Между вторым концом и привариваемой трубой проверяют зазор, равный величине предварительной растяжки, производят растяжку компенсатора с помощью имеющихся на нем гаек со шпильками, приваривают второй конец компенсатора к трубопроводу, после чего удаляют шпильки и гайки.

При установке шарнирных или универсальных компенсаторов их приваривают к трубопроводу обоими концами в соответствии с монтадной схемой, не снимая болтов, скрепляющих щеки шарниров и предохраняющих компенсатор от изгиба.

Сальниковые компенсаторы при монтаже необходимо устанавливать строго сооно с трубопроводом, без перекосов во избежание заедания подвижных частей и повреждения набивки компенсатора. Направляющие устройства трубопроводов в местах подсоединения к сальниковым компенсаторам должны плотно обжимать трубы пригнанными к ним роликами и центрировать трубу в горизонтальной и вертикальной поверхностях, не создавая больших продольных усилий трения.

Сальниковые компенсаторы не подвергаются растяжке после установки, так как при приварке компенсатора к трубопроводу его раздвигают на величину,указанную в проекте и определяемую по расстоянию между рисками, нанесёнными на его корпусе и стакане. При этом между упорными кольцами на патрубке и в корпусе компенсатора должен быть оставлен зазор на случай понижения температуры по сравнению с температурой воздуха в момент монтажа. Минимальная велиина зазора при длине участка трубопровода 100мм должна составлять при температуре наружного воздуха в момент монтжа ниже -5 о С - 30мм, от -5 о С до +20 о С - 50мм, свыше +20 о С - 60мм. При установке необходимо предусмотреть, чтобы в случае срыва неподвижных опор движущаяся часть трубы не вырывалась из корпуса компенсатора. В большинстве случаев для этого на скользящую часть трубы приваривают ободок так, чтобы он не мешал работе компенсатора.

4.1. Монтаж трубопроводов должен быть выполнен специализированны­ми монтажными организациями, при этом технология монтажа должна обе­спечивать высокую эксплуатационную надежность работы трубопроводов.

4.2. Детали, .элементы трубопроводов (компенсаторы, грязевики, изоли­рованные трубы, а также узлы трубопроводов и другие изделия) должны быть изготовлены централизованно (в заводских условиях, цехах, мастер­ских) в соответствии со стандартами, техническими условиями и проектной документацией.

4.3. У кладку трубопроводов в траншею, канал или на надземные конст­рукции следует производить по технологии, предусмотренной проектом производства работ и исключающей возникновение остаточных деформаций в трубопроводах, нарушение целостности противокоррозионного покрытия и тепловой изоляции путем применения соответствующих монтажных при­способлений, правильной расстановки одновременно работающих грузо­подъемных машин и механизмов.

Конструкция крепления монтажных приспособлений к трубам должна обеспечивать сохранность покрытия и изоляции трубопроводов.

4.4. Прокладку трубопроводов в пределах щитовой опоры необходимо выполнять с применением труб максимальной поставочной длины. При этом оварные поперечные швы трубопроводов должны быть, как правило, расположены симметрично относительно щитовой опоры.

4.5. Укладку труб диаметром свыше 100 мм с продольным или спираль­ным швом следует производить со смещением этих швов не менее чем на 100 мм. При укладке труб диаметром менее 100 мм смещение швов долж­но быть не менее трехкратной толщины стенки трубы.

Продольные швы должны находиться в пределах верхней половины ок­ружности укладываемых труб.

Крутоизогнутые и штампованные отводы трубопроводов разре­ша­ет­ся сваривать между собой без прямого участка.

Приварка патрубков и отводов в сварные стыки и гнутые элементы не допускается.

4.6. При монтаже трубопроводов подвижные опоры и подвески должны быть смещены относительно проектного положения на расстояние, указан­ное в рабочих чертежах, в сторону, обратную перемещению трубопровода в рабочем состоянии.

При отсутствии данных в рабочих чертежах подвижные опоры и подвес­ки горизонтальных трубопроводов должны быть смещены с учетом по­правки на температуру наружного воздуха при монтаже на следующие вели­чины:

скользящие опоры и элементы крепления подвесок к трубе - на полови­ну теплового удлинения трубопровода в месте крепления;

катки катковых опор - на четверть теплового удлинения.

4.7. Пружинные подвески при монтаже трубопроводов необходимо за­тягивать в соответствии с рабочими чертежами.

Во время выполнения гидравлических испытаний паропроводов диамет­ром 400 мм и более следует устанавливать в пружинных подвесках разгру­жающее устройство.

4.8. Трубопроводную арматуру надлежит монтировать в закрытом со­стоянии. Фланцевые и приварные соединения арматуры должны быть выполнены без натяга трубопроводов.

Отклонение от перпендикулярности плоскости фланца, приваренного к трубе, по отношению к оси трубы не должно превышать 1 % наружного диаметра фланца, но быть не более 2 мм по верху фланца.

4.9. Сильфонные (волнистые) и сальниковые компенсаторы следует монтировать в собранном виде.

При подземной прокладке тепловых сетей установка компенсаторов в проектное положение допускается только после выполнения предваритель­ных испытаний трубопроводов на прочность и герметичность, обратной за­сыпки трубопроводов бесканальной прокладки, каналов, камер и щитовых опор.

4.10. Осевые сильфонные и сальниковые компенсаторы следует уста­навливать на трубопроводы без перелома осей компенсаторов и осей тру­бопроводов.

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.

4.11. При монтаже сильфонных компенсаторов не разрешаются их скру­чивание относительно продольной оси и провисание под действием собст­венного веса и веса примыкающих трубопроводов. Строповку компенсато­ров следует производить только за патрубки.

4.12. Монтажная длина сильфонных и сальниковых компенсаторов должна быть принята по рабочим чертежам с учетом поправки на темпе­ратуру наружного воздуха при монтаже.

Растяжку компенсаторов до монтажной длины следует производить с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсаторов, или натяжными монтажными устройствами.

4.13. Растяжку П-образного компенсатора, следует выполнять после окончания монтажа трубопровода, контроля качества сварных стыков (кроме замыкающих стыков, используемых для натяжения) и закрепления конструкций неподвижных опор.

Растяжка компенсатора должна быть произведена на величину, указанную в рабочих чертежах, с учетом поправки на температуру наружного воз­духа при сварке замыкающих стыков.

Растяжку компенсатора необходимо выполнять одновременно с двух сторон на стыках, расположенных на расстоянии не менее 20 и не бо­лее 40 диаметров трубопровода от оси симметрии компенсатора, с помощью стяжных устройств, если другие требования не обоснованы про­ектом.

На участке трубопровода между стыками, используемыми для растяжки компенсатора, не следует производить предварительное смещение опор и подвесок по сравнению с проектом (рабочим проектом).

4.14. Непосредственно перед сборкой и сваркой труб необходимо произ­вести визуальный осмотр каждого участка на отсутствие в трубопроводе посторонних предметов и мусора.

4.15. Отклонение уклона трубопроводов от проектного допускается на величину ± 0,0005. При этом фактический уклон должен быть не менее минимально допустимого по СНиП II-Г.10-73* (II-36-73*) .

Подвижные опоры трубопроводов должны прилегать к опорным поверх­ностям конструкций без зазора и перекоса.

4.16. При выполнении монтажных работ подлежат приемке с составле­нием актов освидетельствования по форме, приведенной в СНиП 3.01.01-85, следующие виды скрытых работ: подготовка поверхности труб и сварных стыков под противокоррозионное покрытие; выполнение противокорро­зионного покрытия труб и сварных стыков.

О проведении растяжки компенсаторов следует составить акт по форме, приведенной в обязательном приложении 1.

4.17. Защита тепловых сетей от электрохимической коррозии должна быть выполнена в соответствии с Инструкцией по защите тепловых сетей от электрохимической коррозии, утвержденной Минэнерго СССР и Минжилкомхозом РСФСР и согласованной с Госстроем СССР.

Компенсационные устройства в тепловых сетях служат для устранения (или значительного уменьшения) усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб. В результате снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование и опорные конструкции.

Удлинение труб в результате теплового расширения металла определяют по формуле

где а - коэффициент линейного расширения, 1/°С; l - длина трубы, м; t - рабочая температура стенки, 0 C; t м -температура монтажа, 0 C.

Для компенсации удлинения труб применяют специальные устройства - компенсаторы, а также используют гибкость труб на поворотах трассы тепловых сетей (естественную компенсацию).

По принципу работы компенсаторы подразделяют на осевые и радиальные. Осевые компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих только в результате осевых удлинений. Радиальные компенсаторы устанавливают на теплосети любой конфигурации, так как они компенсируют как осевые, так и радиальные усилия. Естественная компенсация не требует установки специальных устройств, поэтому ее необходимо использовать в первую очередь.

В тепловых сетях находят применение осевые компенсаторы двух типов: сальниковые и линзовые. В сальниковых компенсаторах (рис. 29.3) температурные деформации труб приводят к перемещению стакана 1 внутри корпуса 5, между которыми для герметизации помещается сальниковая набивка 3. Зажимается набивка между упорным кольцом 4 и грундбуксой 2 при помощи болтов 6.

Рис 19.3 Сальниковые компенсаторы

а - односторонний; б - двусторонний: 1 - стакан, 2 - грундбукса, 3 - сальниковая набивка,

4 - упорное кольцо, 5 - корпус, 6 - затяжные болты

В качестве сальниковой набивки применяют асбестовый прографиченный шнур или термостойкую резину. В процессе работы набивка изнашивается и теряет упругость, поэтому требуются периодическая ее подтяжка (зажатие) и замена. Для возможности проведения указанных ремонтов сальниковые компенсаторы размещают в камерах.

Соединение компенсаторов с трубопроводами осуществляется сваркой. При монтаже необходимо оставлять зазор между буртом стакана и упорным кольцом корпуса, исключающий возможность возникновения растягивающих усилий в трубопроводах в случае понижения температуры ниже температуры монтажа, а также тщательно выверять осевую линию во избежание перекосов и заедания стакана в корпусе.

Сальниковые компенсаторы изготовляют односторонними и двусторонними (см. рис. 19.3, а и б). Двусторонние применяют обычно для уменьшения числа камер, так как в середине их устанавливается неподвижная опора, разделяющая участки труб, удлинения которых компенсируются каждой из сторон компенсатора.

Основными достоинствами сальниковых компенсаторов являются малые габариты (компактность) и низкие гидравлические сопротивления, вследствие чего они нашли широкое применение в тепловых сетях, особенно при подземной прокладке. В этом случае их устанавливают при d y =100 мм и более, при надземной прокладке - при d у =300 мм и более.

В линзовых компенсаторах (рис. 19.4) при температурных удлинениях труб происходит сжатие специальных упругих линз (волн). При этом обеспечивается полная герметичность в системе и не требуется обслуживания компенсаторов.

Изготовляют линзы из листовой стали или штампованных полулинз с толщиной стенки от 2,5 до 4 мм газовой сваркой. Для уменьшения гидравлических сопротивлений внутри компенсатора вдоль волн вставляется гладкая труба (рубашка).

Линзовые компенсаторы имеют относительно небольшую компенсирующую способность и большую осевую реакцию. В связи с этим для компенсации температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей устанавливают большое число волн или производят предварительную их растяжку. Применяют их обычно до давлений примерно 0,5 МПа, так как при больших давлениях возможно вспучивание волн, а повышение жесткости волн путем увеличения толщины стенок приводит к снижению их компенсирующей способности и возрастанию осевой реакции.

Ряс. 19.4. Линзовый трехволновый компенсатором

Естественная компенсация температурных деформаций происходит в результате изгиба трубопроводов. Гнутые участки (повороты) повышают гибкость трубопровода и увеличивают его компенсирующую способность.

При естественной компенсации на поворотах трассы температурные деформации трубопроводов приводят к поперечным смещениям участков (рис. 19.5). Величина смещения зависит от расположения неподвижных опор: чем больше длина участка, тем больше его удлинение. Это требует увеличения ширины каналов и затрудняет работу подвижных опор, а также не дает возможности применять современную бесканальную прокладку на поворотах трассы. Максимальные напряжения изгиба возникают у неподвижной опоры короткого участка, так как он смещается на большую величину.

Рис. 19.5 Схема работы Г- образного участка теплопровода

а – при одинаковых длинах плеч; б – при разных длинах плеч

К радиальным компенсаторам , применяемым в тепловых сетях, относятся гибкие и волнистые шарнирного типа. В гибких компенсаторах температурные деформации трубопроводов устраняются при помощи изгибов и кручения специально согнутых или сваренных участков труб различной конфигурации: П- и S-образных, лирообразных, омегообразных и др. Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили П-образные компенсаторы (рис. 19.6,а). Их компенсирующая способность определяется суммой деформаций по оси каждого из участков трубопроводов ∆l = ∆l /2+∆l /2. При этом максимальные изгибающие напряжения возникают в наиболее удаленном от оси трубопровода отрезке - спинке компенсатора. Последняя, изгибаясь, смещается на величину у, на которую необходимо увеличивать и габариты компенсаторной ниши.

Рис. 19.6 Схема работы П- образного компенсатора

а – без предварительной растяжки; б – с предварительной растяжкой

Для увеличения компенсирующей способности компенсатора или уменьшения величины смещения его устанавливают с предварительной (монтажной) растяжкой (рис. 19.6,б ). При этом спинка компенсатора в нерабочем состоянии изогнута внутрь и испытывает изгибающие напряжения. При удлинении труб компенсатор приходит сначала в ненапряженное состояние, а затем уже спинка изгибается наружу и в ней возникают изгибающие напряжения обратного знака. Если в крайних положениях, т. е. при предварительной растяжке и в рабочем состоянии достигаются предельно допустимые напряжения, то компенсирующая способность компенсатора увеличивается вдвое по сравнению с компенсатором без предварительной растяжки. В случае же компенсации одинаковых температурных деформации в компенсаторе с предварительной растяжкой не будет происходить смещение спинки наружу и, следовательно, уменьшатся габариты компенсаторной ниши. Работа гибких компенсаторов других конфигураций происходит примерно таким же образом.

Подвески

Подвески трубопроводов (рис 19.7) выполняются с помощью тяг 3, соединяемых непосредственно с трубами 4 (рис. 19.7, а ) или с траверсой 7 , к которой на хомутах 6 подвешена труба (рис. 19.7, б ), а также через пружинные блоки 8 (рис. 19.7, в ). Шарнирные соединения 2 обеспечивают перемещения трубопроводов. Направляющие стаканы 9 пружинных блоков, приваренные к опорным пластинам 10, позволяют исключить поперечный прогиб пружин. Натяжение подвески обеспечивается с помощью гаек.

Рис. 19.7 Подвески:

а – тяговые; б – хомутовая; в – пружинная; 1 – опорная балка; 2, 5 – шарниры; 3 – тяга;

4 – труба; 6 – хомут; 7 – траверса; 8 – пружинная подвеска; 9 – стаканы; 10 – пластины

3.4 Способы изоляции тепловых сетей.

Мастичная изоляция

Мастичная изоляция применяется только при ремонте тепловых сетей, проложенных или в помещениях, или в проходных каналах.

Изоляция из мастик накладывается слоями по 10-15 мм на горячий трубопровод по мере высыхания предшествующих слоев. Мастичную изоляцию нельзя выполнять индустриальными методами. Поэтому указанная изоляционная конструкция для новых трубопроводов неприменима.

Для мастичной изоляции применяется совелит, асбестотрепел и вулканит. Толщина слоя тепловой изоляции определяется на основе технико экономических расчетов или по действующим нормам.

Температура на поверхности изоляционной конструкции трубопроводов в проходных каналах и камерах должна быть не выше 60° С.

Долговечность теплоизоляционной конструкции зависит от режима работы теплопроводов.

Блочная изоляция

Сборно-блочную изоляцию из заранее отформованных изделий (кирпича, блоков, торфяных плит и пр.) устраивают по горячим и холодным поверхностям. Изделия с перевязкой швов в рядах укладывают на мастичной подмазке из асбозурита, коэффициент теплопроводности которой близок к коэффициенту самой изоляции; подмазка обладает минимальной усадкой и хорошей механической прочностью. Изделия из торфа (торфоплиты) и пробки укладывают на битуме или идитоловом клее.

К плоским и криволинейным поверхностям теплоизоляционные изделия крепят стальными шпильками, заранее приваренными в шахматном порядке с интервалом 250 мм. Если установка шпилек невозможна, изделия крепят как мастичную изоляцию. На вертикальных поверхностях высотой более 4 м устанавливают разгрузочные опорные пояса из полосовой стали.

В процессе установки изделия подгоняют друг к другу, размечают и просверливают отверстия для шпилек. Монтируемые элементы закрепляют шпильками или проволочными скрутками.

При многослойной изоляции каждый последующий слой укладывают после выравнивания и закрепления предыдущего с перекрытием продольных и поперечных швов. Последний слой, закрепленный каркасом или металлической сеткой, выравнивают мастикой под рейку и после этого наносят штукатурку толщиной 10 мм. Оклейку и окраску выполняют после полного высыхания штукатурки.

Преимущества сборно-блочной изоляции - индустриальность, стандартность и сборность, высокая механическая прочность, возможность облицовки горячих и холодных поверхностей. Недостатки - многошовность и сложность монтажа.

Засыпная изоляция

По горизонтальным и вертикальным поверхностям строительных конструкций применяют засыпную теплоизоляцию.

При устройстве теплоизоляции по горизонтальным поверхностям (бесчердачные кровли, перекрытия над подвалом) изоляционным материалом служит преимущественно керамзит или перлит.

На вертикальных поверхностях делают засыпную изоляцию из стеклянной или минеральной ваты, диатомовой крошки, перлитового песка и др. Для этого параллельно изолируемую поверхность ограждают кирпичами, блоками или сетками и в образовавшееся пространство засыпают (или набивают) изоляционный материал. При сетчатом ограждении сетку крепят к заранее установленным в шахматном порядке шпильками высотой, соответствующей заданной толщине изоляции (с припуском 30...35 мм). По ним натягивают металлическую плетеную сетку с ячейкой 15х15 мм. В образовавшееся пространство послойно снизу вверх с легким трамбованием засыпают сыпучий материал.

После окончания засыпки всю поверхность сетки покрывают защитным слоем из штукатурки.

Засыпная теплоизоляция достаточно эффективна и проста в устройстве. Однако она не устойчива против вибрации и характеризуется малой механической прочностью.

Литая изоляция

В качестве изоляционного материала применяют в основном пенобетон, который готовят смешиванием цементного раствора с пеномассой в специальной мешалке. Теплоизоляционный слой укладывают двумя методами: обычными приемами бетонирования пространства между опалубкой и изолируемой поверхностью или торкретированием.

При первом методе параллельно вертикальной изолируемой поверхности выставляется опалубка. В образовавшееся пространство теплоизоляционный состав укладывают рядами, разравнивая деревянной гладилкой. Уложенный слой увлажняют и укрывают матами или рогожами для обеспечения нормальных условий твердения пенобетона.

Методом торкретирования литую изоляцию наносят по сетчатой арматуре из 3-5-миллиметровой проволоки с ячейками 100-100 мм. Нанесенный торкретный слой плотно прилегает к изолируемой поверхности, не имеет трещин, раковин и других дефектов. Торкретирование производят при температуре не ниже 10°С.

Литая теплоизоляция характеризуется простотой устройства, монолитностью, высокой механической прочностью. Недостатки литой теплоизоляции - большая продолжительность устройства и невозможность производства работ при низких температурах.

Расчет предварительного растяжения компенсатора при монтаже необходим для максимального использования по назначению компенсирующей способности сильфонного компенсатора.

Компенсирующая способность компенсатора

Для начала определимся, что такое компенсирующая способность. Как правило компенсирующая способность выражается в отрицательных (-) и положительных (+) значений в его маркировке. Например, КСО 200-16-80, где 80 это значение максимальной компенсирующей способности. Оно означает, что компенсатор КСО имеет к.с. 80мм (т.е. +/-40) +40мм на растяжение и -40мм на сжатие.

Максимальные величины расширения (сужения) трубопроводов зависят от наибольшего и наименьшего значений температуры рабочей среды.

Приведем способ монтажа сильфонного компенсатора в холодном состоянии, определив монтажную длину сильфонного компенсатора, для использования его компенсирующей способности по-максимуму:

							∆.(Е уст - Т мин)
							T макс - Т мин

Определение общей длины растянутого компенсатора:

L=L 0 +H [мм], где:

Δ - суммарное расширение трубопровода [мм]
L 0 - свободная длина компенсатора [мм]
L - монтажная длина компенсатора (длина растянутого компенсатора) [мм]
Т макс - максимальная рабочая температура [°C]
Т мин - минимальная рабочая температура [°C]
Т уст - температура монтажа [°C]

Осевой компенсатор должен монтироваться в холодном состоянии, направление движения, установленный в этом холодном состоянии. Величина предварительного растяжения зависит от установочной температуры.

Минимальная рабочая температура трубопровода - 0 о С, а максимальная 100 о С. Таким образом, разница получается 100 о С. Возьмем длину теплотрассы 90м. Рассчитывая максимальное удлинение труб, получим ∆L=100мм, т.е. подходящим компенсатором будет КСО с компенсирующей способностью +/-50мм.

Теперь определим характер работы компенсатора при температуре монтажа 20 о С.:

• при 0 о С КСО растянут на 50мм;
• при 100 о С КСО сжат на 50мм;
• при 20 о С КСО растянут на 30мм;
• при 50 о С на КСО не действует никаких сил.

Поэтому, если предварительно растянуть компенсатор КСО с компенсирующей способностью +/-50мм при температуре монтажа в 20 о С, то он покажет максимальную эффективность на участке трубопровода длиной 90м. В случае повышения температуры рабочей среды до 50 о С компенсатор примет ненапряженное состояние. При достижении температуры трубопровода 100 о С сильфон компенсатора будет растянут на 50мм (максимальное рабочее состояние).