Это защитное устройство успешно справляется не только с перемещениями труб и изменениями их размеров, но также и с гидроударами, которые нередко возникают в трубных конструкциях.
Компенсаторы для трубопроводов: виды и функции
Современные трубопроводные системы, благодаря разнообразию используемых материалов, подвержены значительным деформациям, что приводит к изменению их первоначальных размеров по осевому направлению в сторону увеличения в результате значительного нагрева. При охлаждении металл может несколько сократиться, однако такие небольшие изменения могут вызвать серьезные проблемы и даже аварийные ситуации. Чтобы максимально уменьшить всевозможные последствия, в начале XX века был разработан металлический рукав — компенсатор, который получил официальный патент всего спустя четыре года.
Эти устройства предназначены для обеспечения максимально возможной компенсации таких перемещений в системе, агрегатах и дополнительных установках. Перемещения и деформации возникают в различных условиях, основные из которых включают:
- значительное оседание оборудования;
- недостаточная точность монтажа;
- влияние значительных инерционных сил;
- высокое давление;
- тепловое удлинение материалов.
При выполнении монтажа стальных конструкций и компенсаторов с вертикальными частями, установка должна производиться с использованием фланцевого соединения или сварки. Чаще всего применяются специальные патрубки для приварки или фланцы, а использование резьбовых штуцеров встречается гораздо реже.
Основное назначение оборудования
Трубопроводная магистраль представляет собой довольно сложную конструкцию. В процессе эксплуатации на ее различных участках могут возникать значительные деформации и вибрации, которые довольно сложно заметить. Эти факторы являются следствием изменения погодных условий, сильной вибрации, передаваемой от насосного оборудования, и резких температурных перепадов.
Все вышеописанные аспекты негативно влияют на целостность системы, что может приводить к образованию трещин на корпусе и, как следствие, к ускоренному износу и старению оборудования. Однако такую проблему можно решить с помощью установки различных типов гасительных агрегатов для выбранной системы трубопроводов. Это позволяет значительно продлить срок безаварийной работы трубопроводов, особенно в таких условиях, как криогенное производство, а также на магистралях, задействованных в транспортировке воды и нефти.
Сильфонные устройства чаще всего используются в строительстве. Данный тип компенсаторов выделяется высоким уровнем амплитуды колебаний внутри трубы. У таких компенсаторов стенки тонкие, а их оболочка гофрированная и упругая. Таким образом, они эффективно функционируют как в направлениях сдвига, так и в угловом варианте. В качестве соединительных элементов используются различные патрубки, помещенные в защитные кожухи, а также тяги и шарниры.
При монтаже могут быть использованы следующие материалы:
- нержавеющая сталь;
- бериллиевая или фосфорная бронза;
- латунь.
Виды устройств для компенсации
Выпускаемые на рынок компенсаторы классифицируются на несколько типов, основываясь на различных параметрах. Перед тем как выбрать подходящий вариант, важно тщательно изучить технические характеристики трубопровода. В частности, стоит обратить внимание на материал, из которого изготовлены трубы, а также учесть расчет перегрузки системы на этапе проектирования.
Сальниковые компенсаторы
Этот тип компенсаторов был разработан первым, и он по-прежнему находит применение в современных трубопроводных системах, особенно за счет своей низкой стоимости. Сальниковый компенсатор демонстрирует хорошую эффективность, позволяя компенсировать расширения трубопровода по всей его длине.
Тем не менее, этот вид устройства имеет свои недостатки:
- в месте установки часто появляются утечки;
- ремонт может быть затруднен;
- плохо выдерживает угловые нагрузки;
- не способен противостоять воздействию химически активных жидкостей.
Однако имеется одно существенное преимущество: чем длиннее трубопровод, тем более эффективно работает данный компенсатор. То есть его надежность в компенсации напрямую зависит от длины магистрали.
Конструкция состоит из двух обечаек, выполненных из жаропрочной стали, различающихся по диаметру. При сборке одна обечейка вставляется в другую, между ними располагается специальный герметизирующий материал. Во время линейного расширения внутренняя обечайка перемещается внутри внешней. Оба элемента крепятся к концам трубопровода.
Компенсатор способен выдерживать давление до 2,5 МПа и температуру до +300°С.
Еще один недостаток заключается в том, что соединительный элемент — гидробукса — требует постоянного подтягивания. В связи с этим в местах, где установлен компенсатор, часто создают колодец для профилактических и ремонтных работ.
Резиновые компенсаторы
Резиновые компенсаторы считаются универсальными, так как могут использоваться как в стальных, так и в полипропиленовых трубопроводах. По своей сути они представляют собой две стальные обечайки, выполненные в виде массивных фланцев, между которыми размещена резиновая вставка, выполняющая функции компенсатора.
У данного типа устройства имеется ряд значительных преимуществ:
- способны выдерживать осевые и поперечные нагрузки;
- эффективно справляются с вакуумом, который может возникать в различных частях системы;
- обладают высоким уровнем устойчивости к агрессивным химическим средам;
- выдерживают множество циклов расширения и сжатия;
- срок службы составляет около 20 лет.
Эти устройства могут выдерживать давление до 2,5 МПа и температуру до +200°С. Данный тип компенсаторов был разработан в ответ на неэффективную работу П-образной конструкции, которая плохо справлялась с угловыми нагрузками.
Тканевые компенсаторы
Этот тип компенсаторов считается особым, так как изначально разрабатывался не для теплосетей, а для газопроводов. Со временем их начали использовать и в других трубопроводных системах, таких как:
- отопление;
- теплоснабжение;
- системы, функционирующие при низких температурах;
- трубопроводы, транспортирующие агрессивные жидкости и газы.
К самым главным преимуществам тканевых компенсаторов относится их способность выдерживать значительные температурные колебания, а также повышенная защита от ультрафиолетовых лучей.
Особенности монтажа компенсирующих устройств
Все монтажные работы на участках теплосетей выполняются строго в соответствии с проектными документами. В данных материалах четко указаны места, где должны устанавливаться компенсаторы, и их произвольная замена может привести к серьезным последствиям.
Соединение компенсаторов с трубопроводами осуществляется сваркой или фланцевым соединением. В случае установки полипропиленовых компонентов применяются пайка или сварка.
Перед началом монтажных работ необходимо выставить стыки между концами труб и компенсаторов по одной оси. Нельзя допускать даже минимальных смещений, так как это может привести к увеличению поперечных нагрузок в неправильно выполненном стыке.
Работы выполняются на этапе монтажа трубопровода, при этом необходимо учитывать следующие требования:
- под сальниковые компенсаторы обязательно устанавливаются опоры;
- под сильфонные компенсаторы не следует монтировать подвесные конструкции;
- монтаж выполняется только на горизонтальных и вертикальных участках;
- сами компенсаторы устанавливаются на горизонтальных участках трубопровода так, что стрелка на корпусе указывает направление движения теплоносителя;
- если монтаж осуществляется на вертикальном участке, установка производится стрелкой вниз независимо от направления движения горячей воды.
Компенсирующие устройства не подлежат ремонту, их необходимо только заменить новыми.
Компенсаторы играют ключевую роль в эффективной работе трубопроводов различных тепловых сетей. Сегодня ни одна трубная магистраль, по которой перекачиваются жидкости и газы под высоким давлением и при высокой температуре, не может обойтись без них.
Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, добавьте ее в закладки и поделитесь с друзьями в социальных сетях. Если у вас есть вопросы, мы готовы их обсудить в комментариях.
Также рекомендуем ознакомиться с подборкой видео, которые помогут закрепить знания и ответить на оставшиеся вопросы.
Сильфонные компенсаторы — виды.
Компенсатор Козлова — элегантное решение для отопительных и водоснабжающих систем.
- https://trubanet.ru/truby-dlya-otopleniya/kompensatory-dlya-polipropilenovykh-trub-silfonnye-p-obraznye-kompensator-kozlova.html
- https://m-strana.ru/articles/kompensatory-dlya-truboprovodov
- https://iseptick.ru/truby-i-fitingi/polipropilenovye-truby/kompensatory-dlya-truboprovodov.html
Сальниковые компенсаторы
а — двусторонний; б — односторонний; 1 — корпус; 2 — упор; 3 — болт; 4 — гидробукса; 5 — контрбукса; 6 — патрубок; 7 — кольцо; 8 — уплотнительная набивка.
Перед тем как присоединить сальниковый компенсатор к трубопроводу, необходимо тщательно выровнять линию, чтобы избежать перекосов и заеданий стакана в корпусе. Установка компенсатора осуществляется сваркой, поэтому это не приводит к увеличению числа фланцевых соединений в системе. Сальниковые компенсаторы обладают высокой компенсирующей способностью, небольшими размерами и низким гидравлическим сопротивлением. Вследствие малых размеров, такие компенсаторы часто размещают в камерах и проходных каналах (тоннелях).
Основным недостатком сальниковых компенсаторов является необходимость постоянного контроля и обслуживания в процессе эксплуатации. Набивка со временем изнашивается, теряет упругость и начинает пропускать теплоноситель. Для восстановления плотности конструкции проводят подтяжку сальника. Многократные подтяжки значительно повышают силы трения в сальнике, что в свою очередь частично или полностью снижает его компенсирующую способность, поэтому через определенные промежутки времени сальники необходимо перебивать. Сальниковые компенсаторы имеют повышенную чувствительность к перекосам своих осей, которые могут возникнуть как во время монтажа, так и в ходе дальнейшей эксплуатации.
Практические наблюдения показывают, что несоответствие геометрических осей корпуса и стакана компенсатора часто приводит к его заеданию. При подземной прокладке для сальниковых компенсаторов обычно сооружаются специальные камеры с люками, необходимые для их обслуживания. В случае использования существующих камер, требуется увеличить их размеры и расстояние между трубами (подающей и обратной) для возможности выполнения обслуживания (завертывания и развертывания шпилек), а также устранения утечек и замены уплотнений. Чтобы уменьшить число необходимых камер, предусмотрены двусторонние сальниковые компенсаторы.
Сильфонные (волнистые) компенсаторы рекомендуются к применению, особенно при бесканальной прокладке теплопроводов. Эти компенсаторы отличаются компактными размерами и легко размещаются в ограниченных условиях камер тепловых сетей. Они имеют малый вес и не требуют регулярного обслуживания. Осевые сильфонные (волнистые) компенсаторы с защитными футлярами могут устанавливаться непосредственно в грунт, что устраняет необходимость устройства камер.
Как выбрать компенсатор?
Трубы в системах трубопроводов различных назначений постоянно подвержены риску повреждения или разрыва из-за воздействия внутренних и внешних факторов. К таким факторам относятся изменения давления, температуры, а также влияние вибраций. Для защиты трубопровода от этих факторов применяются разные типы компенсаторов. Выбор конкретного типа компенсатора может зависеть от множества условий, таких как параметры среды, тип трубопровода и рабочие характеристики. Эта статья поможет вам разобраться в основных видах компенсаторов и их назначении, что упростит выбор нужного устройства.*
Компенсаторы, независимо от их типа, являются специализированными гибкими устройствами, которые поглощают и компенсируют перемещения, вибрации, температурные деформации и смещения трубопроводов. Они способны растягиваться в пределах своей деформации, обеспечивая высокую герметичность. Тип крепления компенсаторов к трубопроводам может быть различным: фланцевым, под приварку, резьбовым.
Основные виды компенсаторов
Чтобы выбрать нужный компенсатор, необходимо сравнить наиболее популярные его виды: сальниковые, сильфонные, линзовые и резиновые.
Сальниковые компенсаторы служат для компенсации температурных расширений и сужений трубопроводов горячих водяных и паровых систем. Они имеют следующие характеристики: максимальное рабочее давление — 2,5 МПа (25 кгс/см²), максимальная температура для воды — 200°C, максимальная температура для пара — 300°C. Эти compensators — одни из старейших типов, используемых в современных трубопроводах. Преимущества сальниковых компенсаторов включают их высокую компенсирующую способность и возможность ремонта без демонтажа, непосредственно на месте установки. Недостаток этого типа — необходимость постоянного контроля за утечками и обслуживания изделия. Они уместны в магистральных трубопроводах.
Сильфонные компенсаторы необходимы для компенсации температурных расширений, вибраций и несоосностей в трубопроводах. Они компактны, просты в установке и эффективны в эксплуатации, что делает их популярными в системах с жидкими и парообразными средами, работающими при высоких давлениях и температурах. Области применения (которые позиционируют сильфонные компенсаторы) включают энергетику, химию, нефтехимию, нефтепереработку, газовую промышленность и другие отрасли. Преимущества сильфонных компенсаторов, помимо небольшого размера, включают хорошую стойкость, надежность и способность выдерживать большие нагрузки, сохраняя функциональность даже в тяжелых условиях эксплуатации. Кроме того, в отличие от сальниковых компенсаторов, сильфонные не требуют обслуживания. Однако к их недостаткам относятся хрупкость сильфона и невозможность ремонта; в случае поломки устройство подлежит замене. Места установки могут включать стояки отопления многоэтажных зданий, трубопроводы тепловых сетей, а также линии транспортировки воды, нефтепродуктов и газов.
Линзовые компенсаторы используются для придания жесткости трубопроводу или пылегазоводу, где требуется поддержание относительно высокого давления, а также для компенсации температурных расширений стенок труб. Линзовые компенсаторы могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения и ввиду различных конструктивных особенностей могут состоять из одной или нескольких линз. Они находят широкое применение в емкостях и бойлерах (подогревателях), где предназначены для компенсации давлений. Главные минусы линзовых компенсаторов — это низкая компенсирующая способность и наличие большого количества сварных швов, что негативно сказывается на надежности эксплуатации. Основные плюсы линзовых компенсаторов — высокая прочность и способность выдерживать значительные осевые и угловые напряжения.
Подбор компенсатора
В заключение, можно сказать, что все представленные типы компенсаторов имеют свои преимущества и недостатки. Подбор устройства производится с учетом следующих параметров: температура и агрессивность рабочей среды, рабочее давление, агрегатное состояние перемещаемой среды, а также назначение трубопровода, на который они устанавливаются.
* — Обратите внимание, что статья является лишь информационной и ознакомительной. Подбор компенсаторов для тех или иных нужд должен проводиться квалифицированными специалистами или проектными организациями с учетом всех необходимых параметров трубопровода и окружающей среды.
Если вас интересует цена на компенсатор или у вас есть опросный лист для расчета стоимости изготовления компенсирующего устройства, пожалуйста, отправьте запрос в отдел продаж по контактным данным на странице КОНТАКТЫ, или воспользуйтесь формой ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ.
Виды устройств для компенсации
Широкий спектр изделий позволяет выбрать нужные устройства, основываясь на характеристиках трубопровода и специфике монтажа системы. Компенсаторы, устраняющие деформацию труб, бывают как естественными, так и в виде конструкций, выполненных с использованием упругих материалов. Естественный вид подразумевает использование уникального свойства труб — амортизации.
Естественные устройства классифицируются как:
- Г-образные, которые используются на поворотах системы;
- П-образные, предназначенные для трубопроводов отопительных систем и горячего водоснабжения, что позволяет выдерживать температуру выше 50 градусов. Перед установкой изделие растягивается для увеличения limite размера компенсации;
- Z-образные — предназначены для отводов;
- Кольцевые конструкции характеризуются высокими показателями компенсаций.
Наиболее передовыми и технологическими считаются:
- Сильфонные устройства, предназначенные для защиты от гидроударов, расширения труб при температурных изменениях и вибрациям. Они существуют в различных вариантах: сдвиговых, осевых, поворотных и универсальных;
- Компенсатор осевого типа, используемый для систем отопления и прокладки водопровода с горячей водой. Это изделие сделано из нержавеющей стали, выдерживает давление до 16 атмосфер при температуре до 115 градусов. Сдвиговые устройства имеют две гофры, работающие одновременно в двух направлениях.
Поворотные компенсаторы устанавливают на поворотах до 90 градусов. Универсальные изделия могут устанавливаться на участках трубопровода небольшой длины с отводами и способны компенсировать все виды смещений в местах, где невозможно использование других типов устройств.
Вид компенсатора для полипропиленового трубопровода
Такой компенсатор выполнен в форме петли и имеет простую конструкцию, что обеспечивает легкость монтажа в отопительные трубы. Эти компенсаторы подходят для любых типов трубопроводных систем. Петлевидное защитное устройство эффективно справляется с последствиями гидроударов и резкими скачками температуры. В общем, данный вид компенсатора способствует бесперебойной работе как отопительных систем, так и горячего водоснабжения.
Внимание! При строительстве теплосетей установка компенсаторов является обязательной.
Курс компенсаторов не только компенсирует линейную деформацию отопительной системы, но также нейтрализует воздействие насосов. Эта вибрация может не ощущаться, однако её влияние на систему значительное. Особенно опасно, когда частота вибрации насоса совпадает с частотой вибрации трубопроводной системы — амплитуда колебаний конструкции может увеличиться в несколько раз, что приведет к полному разрушению сети.
Особенности монтажа компенсирующих устройств
Оборудование отопительных систем и водопроводов в жилых зданиях компенсаторами выполняется согласно проектной документации. Компенсаторы монтируются к основной конструкции с помощью сварки.
Монтаж осуществляется в неработающей системе трубопровода, когда в ней отсутствует давление и транспортируемая жидкость. При установке следует строго соблюдать соосность между трубой и компенсатором, чтобы избежать радиальных нагрузок в системе во время работы.
Наличие таких нагрузок может привести к заеданию и дальнейшему выходу из строя подвижных элементов устройства.
Система отопления должна быть оснащена компенсаторами на прямых участках трубопровода, когда все секции крепятся к неподвижным опорам. Наряду с неподвижными опорами также нужны скользящие, чтобы избежать деформации трубопровода во время теплового расширения. В процессе расчетов максимального размера зоны трубопровода с установленным компенсатором следует учитывать величину трения в местах установки.
Внимание! На участке, где находится сильфонный компенсатор, нельзя монтировать неподвижные опоры или подвесные конструкции.
На этапе проектирования установки неподвижных опор учитываются такие параметры, как степень жесткости компенсатора, величина усилия на распор, а также силы трения для скользящих опор.
Монтаж компенсирующих устройств возможен как в горизонтальных, так и в вертикальных трубопроводах. Стрелка компенсатора указывает направление движения теплоносителя. Стрелка на корпусе вертикальных трубопроводов должна быть направлена вниз, независимо от направления теплоносителя. В случае поломки компенсаторы подлежат только замене.
