Виды и назначение компенсаторов для трубопроводов

Компенсаторы — предназначены для компенсации напряжений возникающих при изменении длины трубопровода в результате сжатия или удлинения от воздействия температур. При прогреве стенки стальной трубы на 1 °С -труба удлиняется на 12 мм на 1 км. длины трубы.

Газопроводы и водопроводы – это большой протяженности трубные магистрали, которые подвергаются серьезным нагрузкам как с внешней стороны, так и изнутри. Поэтому содержать их в технически исправном состоянии сложно. Для решения некоторых проблем в сеть устанавливают специальные элементы, которые называются компенсаторами

Для чего нужны компенсаторы

Необходимо понимать, что трубопроводы – это системы, по которым перемещаются теплоносители (вода и пар, а также различные газы). Поэтому на такие магистрали действуют нагрузки такие как:

• перепады температуры;
• перепады давления.

Под действием нагрузок происходит то расширение труб, то их сжатие. Такие подвижки как правило приводят к деформациям, а со временем к росту перегрузок. Конечный итог – разрушение всей системы или участка.

Незначительные нагрузки:

• вибрация труб от работы;
• собственная вибрация самой магистрали;

Если эти две составляющие по амплитуде совпадут, быстро произойдет разрушение трубной конструкции, особенно в местах стыков ее элементов.

Чтобы этого избежать, в трубопровод устанавливают компенсаторы. Это своего рода эластичные конструкции (приспособления), которые гасят не только вибрацию, но и последствия расширения и сужения труб. По сути, они компенсируют нагрузки, действующие на трубопровод.

Трубы под действием изменяющихся температур и давления не только расширяются или сужаются в поперечной плоскости. Есть такое понятие, как линейное расширение материалов. Оно в конструкции трубопроводов теплосетей происходит постоянно.

Это серьезная нагрузка, выдержать которую трубы могут только с помощью компенсаторов. Если их не установить, то в первую очередь выходить из строя начнут сварные швы и места соединения участков, которые проведены муфтами.

Поэтому сегодня монтаж разных видов компенсаторов в трубопроводах – обязательная операция, которая не обсуждается. Только так можно обеспечить эффективную и долгосрочную работу трубных систем.

Чем грозит расширение труб

Список того, что может произойти с трубопроводом, если в него не установить один из видов компенсаторов:

• изгиб магистрали, что негативно скажется на скорости движения рабочей среды (вода, газ), также при этом пострадают опоры, установленные под трубы;
• излом по участкам в местах стыковки элементов магистрали;
• появление протечек (это снижает эффективность работы трубопровода).

Это делает систему недолговечной и приводит к необходимости постоянных ремонтных работ, что сказывается на себестоимости поставляемых услуг.

Виды компенсаторов

Предлагаемые производителями компенсаторы делятся на несколько видов. В основе классификации лежат разные параметры. Перед тем как делать выбор, необходимо изучить, какими параметрами будет обладать трубопровод. А точнее, из какого материала были изготовлены устанавливаемые трубы. При этом обязательно на стадии проектирования рассчитывается перегруз системы.

Сальниковые

Этот вид был создан самым первым. Хотя и сегодня такие предохранители себя оправдывают. Особенно это касается стоимости изделия. Сальниковый компенсатор отлично себя показал в работе. С его помощью можно компенсировать расширения трубопровода по всей его длине.

Но этот вид имеет и ряд недостатков:

• на участке его установки быстро появляются протечки;
• проводить ремонт непросто;
• плохо выдерживает угловые нагрузки;
• не способен противостоять нагрузкам от химически активных жидкостей.

Но у этого вида есть один большой плюс – чем длиннее трубопровод, тем эффективнее работает компенсатор. То есть надежность компенсирования зависит напрямую от длины магистрали.

Конструктивно это две обечайки, как правило изготовленные из жаропрочной стали, с разными диаметрами. При сборке одна вставляется в другую, а между ними прокладывается специальный герметизирующий материал. При линейном расширении внутренняя обечайка перемещается внутри внешней. Оба элемента прикрепляются к двум соединяющимся концам труб.

Компенсатор выдерживает давление до 2,5 МПа и температуру до +300°С.

Еще один минус – постоянно необходимо подтягивать соединительный элемент – гидробуксу. Поэтому в местах, где располагается компенсатор, сооружают колодец, в котором проводят профилактические и ремонтные работы.

Резиновые

Этот вид считается универсальным, потому что можно устанавливать на трубопроводы из стальных или полипропиленовых труб. По сути, это те же две стальные обечайки, сделанные в виде толстых фланцев. Между ними монтируется резиновая вставка. Она и выполняет функции компенсатора.

У этого приспособления достаточно много значительных плюсов:

• легко выдерживает осевые и поперечные нагрузки;
• хорошо справляется с вакуумом, который нередко образуется на разных участках теплотрасс;
• показывает высокую устойчивость к агрессивным средам;
• обладает большой цикличностью «расширение-сжатие»;
• имеет срок службы 20 лет.

Выдерживает давление до 2,5 МПа, температуру  до +200°С. Причиной появления резинового вида стала плохая работа П-образной модели, которая плохо справлялась с угловыми нагрузками.

Тканевый

Это вид считается особым, потому что разрабатывался для газопроводов. Но со временем его стали использовать и в других трубных системах:

• отопление;
• горячий водопровод;
• сети, эксплуатируемые на морозе;
• трубопроводы с агрессивными жидкостями и газами.

Самый большой плюс тканевого компенсатора – способность выдерживать значительные температурные перепады. К тому же он обладает повышенной защитой от ультрафиолетовых лучей.

Сильфонный

Свое название этот вид компенсатора для трубопроводов получил за счет формы. Он представляет собой две гофры из двухслойной раздельной стали, вставленные друг в друга. При этом толщина внутренней стенки намного больше толщины наружной.

Такие конструктивные особенности дают возможность постоянно поддерживать требуемые технические и эксплуатационные характеристики прибора.

Линзовый

Этот вид компенсатора является особенным. Его устанавливают на разных участках в зависимости от материала, из которого трубопровод изготовлен.

Компенсатор обладает неплохими характеристиками:

• хорошо справляется с осевыми и угловыми нагрузками;
• прекрасно работает при высоких температурах;
• обладает высокой жесткостью.

Единственный минус – работает нестабильно, особенно в условиях постоянных повышенных комплексных нагрузок.

Линзовый компенсатор собирают из стальных линз, которые формируются способом штамповки. Технология позволяет изготавливать линзы любого диаметра. После чего они просто соединяются между собой электросваркой. Обычно в конструкции присутствует от одной до четырех линз, но есть виды и с большим количеством элементов, как показано на фото ниже.

Соединение с трубопроводом проводится сваркой или фланцами. По форме сечения они могут быть круглыми или прямоугольными.

Другие виды компенсаторов

В эту категорию входят модели, устанавливаемые на поворотах теплотрассы. Здесь сложно учесть различные факторы, влияющие на трубопроводы и их соединения. Поэтому на таких участках монтируют два вида компенсаторов:

• радиальный;
• П-образный.

Чтобы установить второй, необходимо выполнить одно требование. В его основе лежит короб, который размещают на участке поворота магистрали. Его ширина выбирается такой, чтобы изменения формы и размеров труб не создавали препятствий для удлинения трассы.

П-образные компенсаторы также часто используются в полипропиленовых конструкциях. Их легко изготовить из тех же труб. Но есть определенные нюансы, которые касаются способа крепления участков устройства:

• посередине конструкции применяют жесткое, оно же неподвижное крепление;
• в местах присоединения к трубопроводу – скользящее или подвижное крепление.

На фото ниже конструктивные особенности компенсатора хорошо видны.

Важно правильно рассчитать параметры компенсирующего устройства. Здесь учитываются соотношения длины разных участков самого компенсатора. Основные позиции:

1. Оптимальное соотношение ширины устройства к его вылету (длине) – 1:1,5.
2. Соотношение вылета к общему объему прибора – 1:4.
3. Напряжение в спинках – не более 1,1 МПа.
4. Температура протекающей внутри жидкости – не более +200°С.
5. Давление внутри трубопровода – не более 1,6 МПа.

Дополнительные рекомендации:

• П-образный компенсатор можно устанавливать только на горизонтальные участки;
• требуется полная симметрия – плечи располагаются на одинаковых расстояниях;
• устройство не должно подвергаться внешним нагрузкам: ветер, удары и прочее;
• в конструкции используются стандартные гладкие отводы из пластика.

Вид компенсатора для полипропиленового трубопровода

Это самое простое устройство, которое изготовлено из той же трубы, что и вся трубная система. Используемая форма – петля, которая обеспечивает максимальную компенсацию линейного расширения полипропиленовых труб.

Такое защитное устройство легко справляется не только с подвижками труб и изменением их размеров, но и с гидроударами, которые часто встречаются в трубных конструкциях.

Еще один вид, подходящий для полипропиленовых труб, – так называемый механизм Козлова. Его используют в системах отопления и горячего водоснабжения, где устанавливаются трубы диаметром не более 63 мм. Поэтому производители предлагают устройства, которые выдерживают температуру не более +100°С и давления 1,6 МПа.

Этот компенсатор входит в категорию сильфонных моделей. Чисто конструктивно это сильфон, изготовленный из двухслойной стали толщиною 1,5 мм. Компенсатор заключен в полипропиленовую трубу, выполняющую функции кожуха. На концах установлены муфты, с помощью которых конструкция приваривается к трубопроводу.

Особенности монтажа компенсаторов

Любые монтажные операции на участках трубопроводов проводятся строго по проекту. В этом документе точно указаны места установки компенсаторов. Изменять их самовольно нельзя. Любые дополнения или отклонения от проекта приведут к непоправимым последствиям.

Соединение компенсаторов к трубопроводам осуществляется сваркой или фланцами. При использовании полипропиленовых изделий – пайкой или сваркой.

Перед тем как провести крепление, стыки между концами труб и компенсаторов выставляются по одной оси. Нельзя допустить даже самое малое смещение. Оно приведет к увеличению поперечных нагрузок именно в неправильно проведенном стыке.

Все работы проводятся в процессе монтажа трубопровода. Существуют некоторые требования:

• под сальниковый вид обязательно устанавливается опора;
• под сильфонный вид нельзя монтировать подвесные опорные конструкции;
• монтаж проводиться только на горизонтальных и вертикальных участках;
• сам компенсатор устанавливается на горизонтальном участке трубопровода так, чтобы его стрелка на корпусе указывала движение теплоносителя;
• если монтаж проводится на вертикальном участке, то установка производится стрелкой вниз независимо от направления движения горячей воды.

Компенсирующие устройства ремонту не подлежат. Их можно только заменить на новые.

Компенсаторы играют важную роль в эффективной работе трубопроводов  разного вида и назначения. Сегодня без них ни одна трубная магистраль, по которой движутся жидкости и газы под высоким давлением и с повышенной температурой, не эксплуатируется.

Читайте также: