Компенсаторы металлические. Назначение и их виды

При эксплуатации трубопроводные системы испытывают нагрузки от возможных механических воздействий, изменения давления транспортируемой среды, вибрации от работающего оборудования и потока транспортируемой среды, а также температурных деформаций различных элементов трубопровода вследствие изменения температуры транспортируемой и окружающей сред.

При изменениях температуры материал трубопроводов подвергается температурным деформациям: при нагреве – расширению, при охлаждении – сжатию. Величина удлинения одного метра прямого участка трубопровода, изготовленного из углеродистой стали, при нагреве на каждые 100 оС составляет около 1,2 мм. Если прямой участок трубопровода на концах имеет неподвижные опоры или какое-либо оборудование, зафиксированное неподвижно, то температурные деформации трубопровода при его нагревании будут стремиться сдвинуть с места неподвижные опоры или оборудование. При надежном закреплении неподвижных опор и оборудования в трубопроводе возникнут напряжения сжатия, которые могут привести к его продольному изгибу, а также возникнет продольная реактивная сила, которая будет стремиться разрушить неподвижные опоры и оборудование, или же сорвать их крепление. При охлаждении трубопровода возникающая в нем продольная сила будет действовать в противоположном направлении.

Компенсатор - фото №1 Компенсатор - фото №2

Знакопеременные нагрузки от температурных деформаций трубопровода, а также вибрационные нагрузки могут привести к разгерметизации и разрушениям трубопровода, опор, арматуры и оборудования.

Во избежание возможного разрушения трубопроводных систем приходится отказываться от применения прямолинейных трубопроводов, а использовать эффект самокомпенсации. Самокомпенсация трубопровода – это использование естественной компенсации температурных деформаций за счет упругости участков трубопровода в местах его изгиба. Это возможно на трубопроводах, проложенных не по прямой линии, а изогнутых в виде волн с помощью отводов, колен и петель, которые за счет изгиба обеспечивают компенсацию температурных деформаций элементов трубопровода. Применение самокомпенсации целесообразно на трубопроводных системах большой длины со сравнительно невысокими температурными нагрузками и небольшими сечениями труб.

Самым распространенным способом компенсации температурных деформаций трубопроводов является применение трубных компенсаторов, способных под действием нагрузок от температурных деформаций трубопровода деформироваться в местах изгиба, обеспечивая требуемую компенсацию деформаций трубопровода за счет больших размеров вылета, при этом сохраняя герметичность трубопровода.

Различают следующие типы трубных компенсаторов: П-образные, Г-образные, Z-образные, лирообразные, омегообразные и т.п. Трубные компенсаторы могут быть симметричными и несимметричными с неравными плечами, плоскими и пространственными.

Трубные компенсаторы изготавливаются из отрезков труб и крутоизогнутых или сварных отводов. Наиболее распространенными являются П-образные компенсаторы.

П-образные компенсаторы просты в изготовлении: их можно изготовить непосредственно на месте монтажа трубопровода, надежны и не требуют обслуживании при эксплуатации. П-образные компенсаторы обладают высокой компенсирующей способностью, могут эксплуатироваться при высоких значениях рабочего давления и температуры, а также при незначительных перекосах осей трубопровода и просадке опор.

Компенсатор - фото №3 Компенсатор - фото №4

Несмотря на указанные достоинства, П-образные компенсаторы имеют ряд недостатков:

  • их целесообразно их применять только на трубопроводах большой длины;
  • при высоком давлении возникают повышенные нагрузки на неподвижные опоры;
  • большие размеры их вылетов, обусловленные ограничениями по допустимым значениям напряжений труб на изгиб, требуют увеличения зон отчуждения, а также делают экономически необоснованным применение П-образных компенсаторов на трубопроводах больших диаметров (свыше 600 мм) из-за высокой стоимости сварных отводов, необходимости усиливать опорные конструкции и их фундаменты, строить специальные конструкции – трубопроводные эстакады, а при подземной прокладке – компенсаторные ниши;
  • при применении трубных компенсаторов возрастает гидравлическое сопротивление трубопровода, что существенно уменьшает пропускную способность, и увеличивает затраты электроэнергии на повысительных насосных станциях, а при большой протяженности трубопроводов – увеличивает их количество;
  • несмотря на обеспечение необходимой компенсации температурных деформаций, из-за напряжений, возникающих при изгибе труб и отводов, полностью убрать нагрузки на элементы трубопроводной системы за счет применения трубных компенсаторов трубопровода не удается.

Для защиты трубопроводных систем от возможных разрушений по описанным выше причинам кроме трубных компенсаторов применяются изготавливаемые в заводских условиях конструкции: компенсаторы температурных деформаций – устройства, способные воспринимать относительные перемещения соединяемых участков трубопровода с сохранением герметичности трубопровода. Различают следующие виды конструкций компенсаторов: сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы, а также сильфонные компенсационные устройства. При бесканальной прокладке предварительно изолированных пенополиуретаном трубопроводов тепловых сетей иногда применяется метод снижения нагрузок предварительно нагретого во время монтажа трубопровода с применением стартовых сильфонных компенсаторов.

Сальниковые компенсаторы обладают большой компенсирующей способностью, малыми габаритными размерами, небольшим гидравлическим сопротивлением и могут обеспечить компенсацию температурных деформаций практически любых прямолинейных участков компенсации трубопровода.

Компенсатор - фото №5

Сальниковые компенсаторы применяются двух типов – односторонние и двухсторонние. Односторонний сальниковый компенсатор состоит из концентрично вставленного в его корпус подвижного стакана, сальникового уплотнения, обеспечивающего герметичность пространства между корпусом компенсатора и стаканом, и стяжных устройств для затяжки сальникового уплотнения. Двухсторонние сальниковые компенсаторы имеют удлиненный корпус и два подвижных стакана с сальниковыми уплотнениями и стяжными устройствами. Двухсторонние сальниковые компенсаторы обладают вдвое увеличенной компенсирующей способности по сравнению с односторонними.

Но сальниковые компенсаторы имеют ряд недостатков:

  • из-за необходимости обслуживания сальниковых компенсаторов, связанного с подтяжкой или заменой сальникового уплотнения, компенсаторы необходимо устанавливать в тепловых камерах с возможностью доступа персонала;
  • сальниковые компенсаторы должны быть установлены строго по оси трубопровода без перекосов, которые при эксплуатации могут вызвать заедание стакана и разрушение компенсатора. Также к заклиниванию стакана сальникового компенсатора может привести просадка трубопровода вне камеры или осадка самой камеры;
  • сальниковые уплотнения из-за сильной затяжки при относительных перемещениях стакана внутри корпуса компенсатора создают значительное сопротивление трения, нагрузка от которого передается на неподвижные опоры;
  • под действием внутреннего давления на корпус компенсатора из-за разности диаметров корпуса и стакана на неподвижные опоры передается дополнительная нагрузка от действия распорного усилия сальникового компенсатора;
  • даже при наличии регулярного обслуживания сальниковых компенсаторов происходят протечки теплоносителя, которые, помимо дополнительных затрат его восполнение, приводят к намоканию теплоизоляции и наружной коррозии компенсатора и части трубопровода.
Компенсатор - фото №6

Линзовые компенсаторы изготавливается штамповкой полулинз, представляющих собой полугофры, и их последующей сваркой кольцевым швом между собой.

Трудоемкость изготовления линзовых компенсаторов достаточно высока, большое количество сварных швов снижают надежность линзовых компенсаторов. Линзовые компенсаторы обладают весьма низкой компенсирующей способностью и большой жесткостью. Для деформации этих компенсаторов (растяжения сжатия, поперечного сдвига и изгиба) требуются значительные усилия. Линзовые компенсаторы изготавливаются с числом линз не более четырех, так как при большем количестве они работают неравномерно, что является одной из причин их преждевременного выхода из строя.

Одно-, двух-, трех- и четырех- линзовые компенсаторы применяются для компенсации температурных деформаций газовоздуховодов, как круглого (диаметром до 6000 мм), так и прямоугольного (размером до 10000 мм) сечения на давление до 0,015 МПа, в химической, нефтехимической, газовой и др. отраслях промышленности, в т.ч. для компенсации температурных деформаций корпусов теплообменного и газотурбинного оборудования, пыле- газовоздуховодов и систем вентиляции, а также для трубопроводов пара и горячей воды тепловых электростанций диаметром до 2200 мм на давление до 1,6 МПа.

Применение сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств позволяет наиболее эффективно обеспечивать снижение напряжений и шумового эффекта, возникающих в трубопроводных системах в результате перемещений элементов трубопровода от изменения температуры транспортируемой и окружающей сред, воздействия вибрационных нагрузок от работы различных механизмов и агрегатов, соединенных с трубопроводными системами.

Сильфонный компенсатор – устройство, состоящее из сильфона, присоединительной и ограничительной арматуры, способное поглощать и уравновешивать относительные перемещения определенной величины и частоты, возникающие в герметично соединенных конструкциях, и проводить в этих условиях газы, жидкости, пар. Изделия, изготавливаемые из сильфонов, представляющие собой сложные, материалоемкие конструкции, квалифицируются как сильфонные компенсационные устройства.

Сильфонные компенсаторы применяются в качестве компенсирующих монтажных элементов для поглощения температурных деформаций трубопроводов, транспортирующих горячие и холодные среды, подвижных вводов в напорных резервуарах и т.д. Они также используются для присоединения напорных и всасывающих трубопроводов к агрегатам (насосам, турбинам, компрессорам, двигателям и т.д.), установленным на эластичных опорах, для снижения вибрационных нагрузок.

Компенсатор - фото №7

Сильфонные компенсаторы имеют сравнительно малые габаритные размеры, просты при монтаже, не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Сильфонные компенсаторы и сильфонные компенсационные устройства могут устанавливаться в любом месте трубопровода при любом способе его прокладки, в том числе и бесканально. Сильфонные компенсаторы и сильфонные компенсационные устройства не требуют строительства тепловых камер и обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Срок службы сильфонных компенсаторов соответствует сроку службы основного трубопровода. Отличительными свойствами сильфонных компенсаторов являются прочность, герметичность, долговечность и надежность.


Возврат к списку

  • Нас рекомендуют:
  • ТАТЭНЕРГО
  • ГУП ТЭК СПб
  •  АО Зеленодольский завод имени А. М. Горького
  • СМИТ ЯРЦЕВО
  • ОАО Центроэлектроналадка
  • Уральский турбинный завод
 
Часы Не ищите нас в социальных сетях. Мы работаем.