Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа

Какой выбрать

Компенсаторы должны обеспечить снижение нагрузок, возникающих в продольном и поперечном направлении, а также под углом к оси трубопровода при удалении трубы.

Г-образные, П-образные, кольцевые компенсаторы и устройства в форме змейки представляют собой участки трубопровода (из того же полипропилена, или близких по характеристикам, но обладающих большей упругостью и эластичностью материалов), которым придана соответствующая форма.

Монтируются они также, как и участки основной магистрали (сколько слоев ФУМ-ленты надо наматывать, написано здесь).

В конструкцию включают фитинги для получения формы (например, для П-образных компенсаторов) или добиваются нужных характеристик без их использования.

Ассортимент устройств, реализующих компенсацию теплового расширения за счёт других материалов, гораздо шире.

К ним относятся:

• осевые сильфонные компенсаторы КСО и ОПН.

  Эти устройства предназначены для компенсации деформация трубы в направлении, совпадающей с ее осью.

  Используют в качестве рабочего элемента упругую конструкцию — сильфон из гофрированной сантехнической резины или из тонкой нержавеющей стали. 

  Практическое замечание!
  Устройства типа ОПН отличаются простотой установки за счет наличия в конструкции крепежных узлов служащих опорами при монтаже трубопровода;

• сдвиговые компенсаторы КС. 
  Устройства предназначены для компенсации деформаций в направлении, не совпадающем с осью трубы, и, соответственно, имеют степени свободы в обеих (вертикальной и горизонтальной) плоскостях.

  Конструкция компенсаторов включает один или два гофрированных сильфона.

  При использовании двухсоставного устройства надежность соединения сильфонов достигается за счет применения связующей арматуры;

• поворотные компенсаторы КСП. 
  Функция этих устройств — компенсация линейного расширения обоих участков трубы в местах поворота магистрали.

  Применяются там, где по условиям прокладки угол поворота трубопровода должен оставаться неизменным;

• универсальные компенсаторы КСУ. 

  Устройства позволяют компенсировать все виды отклонений трубопровода, возникающих за счёт теплового расширения.

  Соответственно, рабочий ход этих устройств рассчитан на осевое, поперечное и угловое отклонения.

  Особенности конструкции этих устройств диктуют их применение на коротких участках магистралей или в тех местах, где использование других типов сильфонных компенсирующих устройств, по каким-либо причинам, ограничено или невозможно;

• резиновые сильфонные элементы КР (фланцевые). 
  Эти компенсаторы используют для компенсации отклонения оси трубопроводов.

  Кроме того, устройства выполняют роль демпфирующих, способны погасить гидроудар на обслуживаемом участке магистрали.

 Кроме функционального назначения компенсаторы делятся по способу монтажа.

Для полипропиленовых трубопроводов применяют сварные и фланцевые компенсаторы.

При сварном способе используется традиционный для полипропиленовых труб метод монтажа с применением сварочного оборудования (какой нужен инструмент написано здесь).

Такой способ соединения предъявляет обязательные условия для выбора компенсаторов:

• идентичность диаметра,
• толщины стенок,
• внутреннего сечения компенсирующего устройства и участка трубопровода.

Установка компенсирующего устройства производится за счёт соединения фланцев на компенсаторе и трубопроводе.

Достоинством такого метода считается получение разъемного соединения, которое легко обслуживать и ремонтировать.

Основной недостаток — повышенная сложность монтажа и большее число технологических операций.

Внимание! Установка металлического фланца на полипропиленовый трубопровод — задача не простая. Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт. Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт

Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт.

К сведению!
При определенных условиях применение сильфонных компенсаторов кроме борьбы с тепловым расширением решает задачу устранения вихревых потоков жидкости в трубопроводе, что повышает безопасность его эксплуатации.

Эффективная работа компенсирующих устройств возможна только при соблюдении правил их установки.

Источники

• https://trubanet.ru/truby-dlya-otopleniya/kompensatory-dlya-polipropilenovykh-trub-silfonnye-p-obraznye-kompensator-kozlova.html
• http://HomeBuild2.ru/truby/kompensator-dlya-polipropilenovih.html
• http://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/kompensator.html

Устройство

Сильфонный компенсатор состоит из нескольких частей:

• Из одного или нескольких сильфонов – тонкостенных гофрированных оболочек из антикоррозионной нержавеющей стали. Разное количество сильфонов позволяет увеличивать компенсирующую способность устройства.
• Патрубков или фланцев (бывают жесткие или свободные) из малоуглеродистой или нержавеющей стали, служащих для присоединения компенсатора к трубопроводу. Чаще всего используются патрубки, которые позволяют банально приварить устройство к трубопроводу. Фланцы применяются когда нет возможности использовать сварку из-за опасного теплоносителя, либо когда технически не провести сварочные работы, когда компенсатор находится в труднодоступном месте.
• Внутреннего экрана, применяемого для направления движения среды и защиты сильфона от теплоносителя.
• Защитного кожуха, закрепленного на стойках винтами, основная задача которого защищать сильфон от внешних негативных факторов.
• Конструкции тепловой изоляции из пенополиуретана или минеральной ваты с защитной полиэтиленовой или оцинкованной оболочкой в зависимости от способа прокладки трубопровода, а так же системы оперативного дистанционного контроля (ОДК), которая позволит контролировать работу данного узла.

Виды и назначение компенсаторов

Компенсаторы трубопроводов — специальные устройства, позволяющее воспринимать и компенсировать перемещения, температурные деформации, вибрации, смещения.

На систему трубопроводов постоянно воздействует множество внешних факторов (давление, температура). Высокие нагрузки (технические характеристики свойства транспортируемых сред) вызывают сжатия и удлинения материалов, из которых изготовлены трубопроводы. Перепады давления, гидравлические удары приводят к их деформации, серьезным повреждениям. При планировании трубопровода приходится учитывать перегрузки системы и выполнять эластичную конструкцию со способностью к самокомпенсации.

Эту роль как раз и выполняют компенсаторы, соединяющие два конца трубопровода, которые берут компенсацию на себя. Это гибкие устройства, они могут растягиваться в пределах своей деформации и обеспечивать высокую герметичность.

Применяются по своему назначению в ЖКХ, строительстве, ВПК, нефтяной и газовой промышленности, в энергетике, судостроении, в атомной промышленности и многих других.

Виды компенсаторов:

Основными параметрами для выбора компенсатора являются: температура среды, давление, агрегатное состояние перемещаемой среды.

Сильфонные компенсаторы. Они достаточно практичны и эффективны в эксплуатации, они обладают малыми размерами, а устанавливать их достаточно просто и легко. Кроме этого сильфонные компенсаторы обладают отличной стойкостью и надежностью, они могут выдерживать большие нагрузки и сохранять свои функции при расположении труб в тяжелых эксплуатационных условиях. Основным местом применения сильфонных компенсаторов являются системы с жидкими и парообразными средами, работающие при высоких давлениях и высоких температурах. Сильфонные компенсаторы предназначены для компенсации температурных расширений, несоосностей трубопроводов и вибрационных воздействий. Широко применяются в энергетике, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.

Сальниковые компенсаторы. Предназначены для компенсации температурных деформаций трубопроводов водяных и паровых теплосетей, с параметрами воды и пара: рабочем давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см2), температуре воды до 200˚С, температуре пара до 300˚С. Это самый старый, применяемый по сей день вид компенсаторов. Сальниковые компенсаторы имеют существенные недостатки по сравнению с сильфонными. Это – постоянный контроль протечек, нетерпимость к угловым напряжениям, трудности ремонта, высокие денежные затраты на обслуживание, в том числе на содержание персонала. Из плюсов – высокая компенсирующая способность.

Линзовые компенсаторы. Предназначенные для компенсации температурных расширений и приданию жесткости трубопроводу, в котором необходимо поддержание относительно высокого давления. Готовые изделия отличаются сравнительно низкой самокомпенсацией, имеют много сварочных швов, из-за чего снижается их надежность. Но имеют большую прочность и способны выдерживать высокие значения угловых и осевых напряжений. Также данный вид компенсаторов применяют для компенсации давлений в емкостях (бойлерах). Такие компенсаторы могут быть с одной, двумя, тремя и четырьмя линзами.

Антивибрационные компенсаторы. Необходимы для понижения вибрации и шума. Гибкие вибровставки из резины применяют, если необходимо устранить передачу в трубопроводах вибрации. Устройство сдерживает чрезмерное удлинение и расширение труб, снижает до определенного уровня гидравлические удары, препятствует развитию электролитической коррозии.

источник

Установка и монтаж оборудования

     Выполнение установки разбито на несколько этапов.

1. Следует определить места установки компенсаторов. Для правильной работы системы компенсаторов, их следует устанавливать на равных участках магистрали. При этом труба на одной опоре трубопровода должна жестко крепиться к ней, а следующая должна быть оборудована скользящей системой крепления трубы.

     Такое устройство крепления труб и компенсаторов к опорам не допускает подвижек по оси. Если не сделать работу правильно, компенсатор не сможет выполнить свою работу и трубы может порвать при температурных подвижках.

Это важно. Компенсатор, монтируют у неподвижной опоры, на расстоянии, не превышающем величины четырех диаметров трубы

     Правильная установка, точное расположение по удаленности от неподвижной опоры увеличивает работу трубопровода без аварий и поломок. Через каждые 2 неподвижные и одну скользящую опоры, предусмотрена установка одного линзового компенсатора. Для оснащения скользящих опор, применяют рамочные крепления с хомутами.

     Для уменьшения силы трения, предусмотрена установка фторопластовых прокладок по диаметру трубы. При работе не должны возникать перекосы и связанные с ними подклинивания трубы в рамке опоры. Закрепляются трубы с небольшим люфтом. Пример – трубопровод с условным диаметром 10 см, люфт не должен превышать 1 мм, а для 125 трубы, это значение должно быть не более 1,6 мм.

2. Установка линзового компенсатора.

Некоторые правила, от исполнения которых зависит срок службы трубопроводов:

• При монтаже следует обратить внимание на положение дренажных штуцеров, они должны быть направлены вниз. • Сам компенсатор устанавливают по стрелке, показывающей направление подачи теплоносителя

• Сам компенсатор устанавливают по стрелке, показывающей направление подачи теплоносителя.

• Для монтажных и подъемных работ на корпусе оборудования прихватывают транспортировочные скобы. После подъема к месту установки и надежного его закрепления, скобы можно удалить.

• Перед работой по прокладке вертикальных труб, линзы на компенсаторе необходимо зафиксировать. Это делается для исключения сжатия линз участком трубопровода. Для этого, на края труб прихватывают страховочные устройства. Скобы держат трубы, линзы не сжимаются.

• Для лучшей работы, линзы следует немного растянуть. Раздвигают «гармошку», на 50% расстояния погашения подвижек труб. Растягивать можно с помощью зазора между стыками трубопровода.

     По окончании всех работ, проводится испытание системы. Компенсаторы, следует устанавливать с количеством линз соответствующих размерам трубы, давлению и температуры транспортируемого вещества. Линзовые компенсаторы легки в обслуживании, потому что внутренних деталей в оборудовании нет, его не требуется разбирать.

Компенсатор линзовый угловой

     Выпускаются по ГОСТУ 1993 года, с 1, 2, 3, 4 линзами. Устанавливают на трубопроводах с различными углами поворота труб и различных шарнирных схемах компенсирования температурных подвижек. Устанавливают на магистрали с температурой транспортируемой среды до 4000.

     По конструкции аналогичны с осевыми компенсаторами. Все тоже — полулинзы с патрубками либо с фланцами, либо со снятою фаской под сварку. Но есть конструктивное отличие. Отсутствует внутренний патрубок, устройство оснащено шарнирами для возможности компенсировать расширения на углах трубопроводов.

     Для компенсаторов на большие диаметры труб, линзы при изготовлении подвергают значительному нагреву. Это необходимо для снятия напряжения металла в местах гнутья и вальцовки. После сварки, все компенсаторы также проходят отжиг, для устранения мест с напряжением металла. На данном оборудовании не устанавливаются патрубки для отвода конденсата.

Это важно. При выполнении снятия остаточных напряжений после изготовления полулинз и сварки при сборке, следует обеспечить нагрев всего пространства печи с одинаковой температурою

     При больших нагрузках, в месте соединения ребра и шарнира, монтируют дополнительную компенсирующую подушку. Следует помнить, что единицею измерения в угловых компенсаторах являются градусы и минуты.

Разновидности сильфонных компенсаторов

Сегодня в продаже можно встретить несколько модификаций этого устройства. Нужный тип сильфонного компенсатора подбирается в зависимости от эксплуатационных условий, а именно — типа нагрузки, которую необходимо будет стабилизировать. Рассмотрим основные разновидности сильфонных моделей:

• компенсатор сильфонный осевой под приварку (КСО);
• компенсатор сильфонный фланцевый (КСФ);
• угловой;
• карданный.
• сдвиговый.
• стартовый.

Осевой. Монтируется на прямом участке коммуникации между двумя статичными опорами. Такие опоры могут быть двух типов:

• промежуточные;
• концевые.

Используется такой компенсатор для стабилизации деформационных воздействий в осевом направлении. Стоит отметить, что такие приварные модели, помимо гибкости, отличаются высокими прочностными характеристиками.

Рассмотрим распространённые ошибки при установке осевого компенсатора под приварку:

• в первую очередь неудачный монтаж может быть связан с несоблюдением инструкции по его установке;
• применение сильфонного осевого компенсатора под приварку в условиях, когда две трубы находятся в состоянии несоосности по отношению друг к другу;
• попадание инородных элементов в межгофровое пространство;
• направляющие опоры, выполненные из низкокачественного материала, которые способствуют просадке почвы, в результате чего между трубами возникают осевые сдвиги;
• использование КСО в коммуникации, транспортирующей среду с повышенным содержанием хлоридов. Это приводит к коррозии сильфонной оболочки.

Компенсаторы выпускаются с разным типом крепления к трубам, одна из основных моделей — осевая, монтируемая при помощи сварки

Если учитывать все вышеперечисленные правила, то осевой сильфонный (междуопорный) компенсатор прослужит довольно долго, эффективно справляясь с возложенными на него задачами.

Фланцевый. Такая модель является одной из наиболее распространённых. Она эксплуатируется повсюду и отличается тем, что для стыковки с трубой имеет специальные стыковочные элементы — фланцы. КСФ используется для стабилизации нагрузок в осевом направлении.

Компенсатор сильфонный осевой фланцевый. Является надёжным изделием, предохраняющим трубы от статических, а также динамических нагрузок. КСФ представляет собой растяжимое соединение, которое стабилизирует термические изменения длины коммуникации.

Угловой. Такие модели применяются для соединения коммуникации на поворотах. Такое соединение может осуществляться под разными углами. Угловые поворотные компенсаторы предназначены для стабилизации усилий, возникающих на поворотах трубопроводной конструкции.

Эти модели, как правило, оснащаются специальным шарнирным элементом, который определяет характер передвижения устройства. Угловая модель может перемещаться только в одной плоскости, исключая осевые перемещения. Благодаря шарнирному элементу сильфон также предохраняется от скручивания.

Карданный. В отличие от предыдущей модели, это устройство может осуществлять передвижение в любой плоскости. Стоит также отметить, что карданная модель оснащена двумя шарнирными деталями. Такая конструкция позволяет ей изгибаться в осевом направлении.

Компенсаторы карданного типа позволяют компенсировать угловые смещения в трубопроводных системах

Сдвиговый. Такой компенсатор монтируется в точках коммуникации, где может возникнуть усилие, которое повлечёт за собой взаимный сдвиг отдельных сегментов трубопроводной конструкции. Одним из самых распространённых вариантов использования такой модели является его установка в точке входа коммуникации в здание. В этом случае при оседании сооружения компенсатор защитит трубу от деформации и предотвратит аварийную ситуацию. Кроме этого, сдвиговое приспособление применяется для стабилизации недочётов, совершённых при прокладке коммуникации. Сдвиговые модели, как правило, обладают двумя сильфонами, поэтому их ещё называют двухсекционными сильфонными компенсаторами.

Компенсатор стартовый сильфонный. По своему конструктивному исполнению причисляется к осевой модели, однако, имеет одно отличие — производится с защитным кожухом, который состоит из двух частей.

Сальниковые компенсаторы

Сальниковые компенсаторы обладают наибольшей эффективностью среди всех типов компенсирующих устройств. Могут устанавливаться в системах с диаметром прохода до 450-500 мм (односторонние) и до 800-1000 мм (двусторонние устройства). В целях повышения надежности изготавливаются обычно из максимально прочных материалов, стойких к воздействию агрессивных сред.

Сальниковые установки были разработаны для установки в коммуникациях парового и водяного теплоснабжения. Могут работать при давлении порядка 2,5 МПа и нагреве теплоносителя до 300 градусов С. Особенность конструкции – резина, использующаяся в качестве сальниковой набивки, одновременно играет и термозащитную роль.

Односторонние сальниковые компенсаторы

Сальниковый компенсатор одностороннего типа предназначен для использования в теплопроводах с диаметром условного прохода до 450 мм. В силу своей конструкции такое устройство допускает условный проход только в одном направлении, но обладает высокой компенсирующей способностью.

Чаще всего применяется при модернизации существующих трубопроводов в теплосетях как жилых, так и производственных строений, и позволяет компенсировать температурное расширение при температуре теплоносителя 200-300 градусов. Односторонний сальниковый компенсатор обычно не рассчитан на работу с химически агрессивными средами.

Двухсторонние сальниковые компенсаторы

Двусторонние сальниковые компенсаторы рассчитаны на нейтрализацию температурных деформаций и конструктивных несоосностей трубопроводов большого (до 800-1000 мм) диаметра. Имеют два условных прохода и отличаются повышенной эффективностью при работе.

Предназначены для использования в теплосетях с температурой воды не более 200 градусов С, при использовании в качестве теплоносителя пара предельная температура может достигать 300 градусов С. Часто устанавливаются в системах теплоснабжения высотных и многоэтажных домов, производственных комплексов. Некоторые устройства могут использоваться и при работе с агрессивными средами.

Назначение и описание

Во избежание негативного воздействия имеющегося показателя нагрузки, который возникает в момент резкого снижения или повышения температурного режима, в процессе составления проекта системы трубопровода должна быть предусмотрена возможность укорачивания или удлинения отдельных участков системы

Крайне важно избежать любого перенапряжения, которое может возникнуть как в используемом материале, так и в местах соединения отдельных участков труб. Компенсация длины в большинстве случаев будет происходить за счет конструктивных особенностей самой магистрали, и благодаря показателям упругости и эластичности используемого материала

Для ряда подобных ситуаций был придуман термин – самокомпенсация, которая становится возможной за счет наличия в системе изгибов и различных поворотов. При отсутствии возможной самокомпенсации, следует использовать имеющийся  антивибрационный фланцевый резиновый компенсатор. Подобным изделиям присущ некоторый показатель растяжимости и гибкости, что позволит обеспечить необходимый показатель герметичности выбранного соединения даже при условии смещения отдельных элементов магистрали. Компенсаторы разняться исходя из принципов функционирования и конструктивным особенностям.

Используемых видов компенсаторов на сегодняшний день четыре:

1. сильфонные;
2. сальниковые;
3. линзовые;
4. трубные.

Виброкомпенсаторы, которые также именуются, как резиновые компенсаторы, представляют отдельную категорию, которая также будет относиться к оборудованию сильфонного типа.

Устройства и типы

В конструкции компенсирующего устройства выделяют сильфон и арматуру. Сильфон это труба с тонкими стенками, изготавливаемая из нержавеющей стали или композитов в виде гофры. Число и толщина гофр, влияющие на прочностные характеристики, определяются на основе перекачиваемой среды и параметров работы.

Перемещение трубы может быть угловым, линейным или сдвиговым. Кожух примыкает к соединительным элементам в виде специальных трубок с целью защиты конструкции.

Арматура отличается по конструкции, выбор конкретной находится в зависимости от вида объекта и выполняемых функций. По виду соединительной арматуры компенсирующие устройства сильфонного типа различают на соединяемые фланцем и сваркой. Шарниры и другие подвижные конструкции являются составляющими элементами арматуры.

В большинстве случаев арматура изготавливается из латуни, бронзы или нержавеющей стали Компенсаторы сильфонного типа дают возможность создавать соединения, которые не смогут пропустить ни жидкость, ни газ даже в условии постоянных нагрузок. При перепаде температуры и давления устройство подвергается некоторому сужению или расширению. Отказ от применения компенсаторов значительно снижает срок службы коммуникации. Главными параметрами компенсаторов считают их габариты, форму и значение максимального давления.

По виду деформации компенсирующие устройства различают на:

• с внутренним экраном или защитным кожухом
• по марке нержавеющей стали, используемой для изготовления сильфона;
• по марке нержавеющей стали, используемой для изготовления кардана, шарнира, стяжной шпильки;
• с фланцевым, резьбовым и сварным соединением к трубе;

По исполнению эти устройства различают на:

• по условному диаметру;
• по рабочему давлению;
• по температурному режиму;
• по перемещаемой среде: водные, газовые, паровые, для нефтепродуктов, для агрессивных веществ.

Где применяются компенсаторы. Их преимущества.

Компенсирующие устройства сильфонного типа широко применяют в различных областях. К ним можно отнести:

• системы отопления домов и промышленных площадей;
• предприятия нефтяной и газовой промышленности;
• объекты ВПК
• химическое, энергетическое и пищевое производства;
• объекты автомобильной отрасли;
• заводы по выпуску криогенной техники.

К преимуществам этих устройств относят:

• высокую надежность;
• долговечность;
• легкость обслуживания и монтажа;
• небольшие размеры;
• различные конфигурации
• возможность изготовления по персональному заказу.

Области применения

Свойства тканевых компенсаторов не сделали их уникальными, но в определенных областях альтернативы таким устройствам практически нет. Их применяют в черной металлургии при монтаже газоходов и воздуховодов.

Можно встретить подобные конструкции в котельных и на электростанциях. Компенсаторы устанавливаются на арматуре котлов, трубах пароперегревателя, воздухозаборниках, газоотводящих стволах.

Широкое применение они нашли и на коксохимическом производстве. Ими оборудуют загрузочные воронки, виброагрегаты, устройства сброса золы, угольные мельницы.

Если сравнивать два вида компенсаторов, то абсолютно однозначного преимущества одного вида перед другим не существует. По некоторым параметрам сильфонные компенсаторы удерживают уверенное лидерство, но и тканевые изделия обладают определенными неоспоримыми преимуществами.

• Установка, снятие и регулировка тканевого компенсатора не такая трудоемкая, как металлического устройства.
• В месте крепления сильфонного компенсатора, даже при его безупречной работе, возникают распорные усилия. В случае применения тканевых устройств такие усилия отсутствуют.
• Даже если сильфонный компенсатор будет гасить весомую часть вибраций, то определенную долю он все равно передаст дальше по магистрали. Тканевый компенсатор способен практически полностью вибрацию гасить за счет отсутствия упругого соединения своих частей.

• Материал ленточного тканевого компенсатора допускает небольшой временный ремонт, если требуется время на ожидание поставки нового элемента.
• Устройство не проявляет особой чувствительности к оседанию опоры или опорного фундамента.
• Время доставки гораздо меньше, чем при заказе металлической конструкции.

Выгодные отличия от сильфонных компенсаторов вовсе не означают абсолютного преимущества тканевых устройств. Каждая конструкция находит свое применение в определенных условиях.