Как и для чего работают компенсаторы

Как и для чего работают компенсаторы

Трубопроводы подвержены таким изменениям, как расширение или удлинение в размере. Всем известно, что происходит это в связи с резкими перепадами температуры теплоносителя или окружающей атмосферы. А если вспомнить, что трубы имеют довольно большую протяженность, то выходит, что такие деформации могут достигать гигантских размеров.

Чтобы защитить трубопровод от подобных происшествий, проектировщики конструируют систему так, что трубы имеют возможность спокойно менять свои размеры при резких охлаждениях или перегревах. Причем без всякого напряжения для материала или соединений в трубопроводе. Такая способность труб, как приспосабливание к температурным перепадам в допустимых пределах для материала, называется компенсацией тепловых удлинений. Самокомпенсацией называют способность компенсации с помощью гибких конструкций части линий и эластичных свойств металла. Эта способность реализуется за счет поворотов и изгибов в общей системе трубопровода. Но бывает, что способность самокомпенсации невозможно применить или ее становится недостаточно. Тогда на помощь приходят компенсаторы.

Компенсаторами называют специальные устройства, имеющие хорошую эластичность и гибкость в пределах своих упругих деформаций, которые применяются в различных системах трубопровода. Основной задачей компенсаторов является обеспечение герметичного соединения движущихся деталей трубопровода тепловых сетей, устройств, механизмов и электрических станций.

Компенсаторы различают, исходя из их конструкций и принципа работы. П-образные или трубные, линзовые, сальниковые и сильфонные – вот четыре основных вида компенсаторов.

Трубные компенсаторы

Данный вид компенсаторов – самый простой вид использования свойств самокомпенсации. П-образные компенсаторы используются при большом диапазоне температур и давлений. Они производятся целиком изогнутыми из одной трубы. Или же с помощью сварки с использованием сварных, крутоизогнутых или гнутых отводов. Существуют трубные компенсаторы с присоединительными концами на фланцах. Они производятся для трубопроводов, которым необходима разборка для очищения. У данного вида компенсаторов есть несколько минусов. Основными из них являются довольно большой расход труб, крупные размеры. И, последнее, для них обязательно нужны опорные конструкции. Для трубопроводов больших диаметров использование п-образных компенсаторов очень нерационально, так как строительство резко подорожает и увеличится расход труб.

Линзовые компенсаторы

Линза – это элемент сварной конструкции, состоящий из двух металлических, точнее стальных, тонкостенных полу линз. Исходя из этого, ясно, что такая конструкция легко сжимается. Линзовые компенсаторы – это ряд из последовательно включенных в трубопровод линз. Каждая такая линза имеет сравнительно небольшие компенсирующие свойства. И именно, исходя из требуемой компенсирующей способности, выбирается количество линз компенсатора. Внутри компенсатора встроены стаканы для ослабления сопротивления движению теплоносителя. А для выпуска конденсата в нижние части каждой линзы ввариваются дренажные штуцера.

Сальниковые компенсаторы

Сальниковые компенсаторы – это два вставленных друг в друга патрубка. Для герметизации пространства между патрубками применяется сальниковое уплотнение с грундбуксой. Данный вид компенсаторов обладает хорошим компенсирующим свойством и довольно небольшими размерами. Но их очень редко используют в технологических трубопроводах, из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений. Также их совершенно не рекомендуется применять для трубопроводов токсичных, горючих и сжиженных газов. Сальниковые компенсаторы имеют ряд значительных недостатков. Таких, как: они требуют постоянный уход в процессе работы, сальниковое уплотнение очень быстро изнашивается, то есть нарушается герметизация.

Сильфонные компенсаторы

Компенсаторы данного вида имеют небольшие размеры. Их можно применять на любом участке трубопровода и при любом варианте его прокладки. Сильфонные компенсаторы не нуждаются в особом уходе и создании специальных камер. Срок эксплуатации таких компенсаторов равен сроку эксплуатации труб. Сильфонные компенсаторы отлично защищают трубы от динамических и статических нагрузок, которые могут возникнуть из-за гидроудара, вибрации или деформации. При производстве сильфонных компенсаторов применяют только высококачественные, нержавеющие стали. Поэтому они легко работаю в самых различных условиях, даже очень жестких (например, при температуре рабочей среды от 0 до 1000 градусов Цельсия и давлении от вакуума до 100атм). Конечно, исходя из внешних условий и конструкции компенсатора.

Сильфонные компенсаторы встречаются следующих видов:

1. Угловые или ангулярные
2. Стартовые
3. Латеральные или сдвиговые
4. Разгруженные
5. Аксильные или осевые

Подробнее о компенсаторах

Угловые компенсаторы работают в основном при угловом смещении осей патрубков в той же плоскости, но с изгибом по дуге оси сильфона.

При стартовом разогреве трубопровода используются стартовые компенсаторы.

Если оси патрубков параллельны и смещение происходит в различных плоскостях, помогают сдвиговые компенсаторы.

Для компенсации температурной деформации труб с изгибом 90 градусов применяются разгруженные компенсаторы.

Осевые компенсаторы применяются для компенсации линейной деформации при перепадах температуры из-за растяжения или сжатия сильфона по направлению оси. Его конструкция может содержать внутренний направляющий экран, внешний защищающий кожух, разнообразные типы соединительной арматуры, приспособления для предварительного натяжения или ограничители осевого хода.

Металлический компенсатор под приварку 2834:

1. 1.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
2. 2.Вибрация редуцирована.
3. 3.Макс. рабочее давление 16 бар
4. 4.Макс. рабочая температура 300° С.
5. 5.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.

Фланцевый металлический компенсатор 2835:

1.Фланцевое соединение согласно нормам DIN PN 16.
2.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
3.Фланцы-гальванизированая углеродистая сталь.
4. Вибрация редуцирована.
5. Регуляторы.
6.Макс.рабочее давление 16 бар
7.Макс.рабочая температура 300° С
8.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.

Рассмотрим более детальное устройство компенсатора на примере 2834:

1 Соединительный патрубок
2 Гофрированная мембрана (сильфон)
3 Внутренний рукав

Существует еще такой тип компенсаторов, как вибровставки или резиновые компенсаторы. Вибровставки – это эластичные соединители, которые производятся из синтетических или натуральных эластомеров. Применяются для температурных деформаций, перемещений труб, для уменьшения шумов и вибраций, которые возникают при работе трубопровода ил других механизмов, а также при несоосности участков трубопровода. По конструкции это каркас плюс внешний и внутренний слои.

Внутренний слой – это трубка без швов, которая попадает на бортики компенсатора и соприкасается со средой. Вообще, он защищает каркас от нежелательного действия теплоносителя. Внешний слой защищает каркас от внешней среды. Нейлоновым кордом называют эластичную поддерживающую деталь, которая состоит из нескольких слоев синтетической ткани.

Примером могут служить модели 2830 и 2831:

Муфтовый резиновый компенсатор с резьбовым соединением 2830:

1. Корпус — EPDM, соединения — углеродистая сталь.
2. Резьба согласно стандарту DIN 2999.
3. Макс.рабочее давление 10 бар
4. Диапазон рабочих температур -10° С +105° С.

Фланцевый антивибрационный компенсатор 2831:

1. Кoрпус — EPDM, соединения — углеродистая сталь.
2. Фланцевое соединение согласно DIN 2501 PN 10.
3. Макс.рабочее давление 10 бар
4. Диапазон рабочих температур -10° С +105° С.

Рассмотрим устройство на примере 2830:

1 Корпус
2 Зажим
3 Соединение (Гайка)
4 Резьбовой патрубок

Рассмотрим варианты поведения компенсатора на примере диаграмм смещений

Из всего выше сказанного ясно, что компенсаторы дают возможность значительно снизить траты на создание качественного и сбалансированного трубопровода. Плюс позволяют обойтись без постоянного обслуживания, а значит и дальнейших расходов.

Компенсаторы для трубопроводов отопления и водоснабжения: их виды, назначение и установка

Современные тепловые сети имеют очень большую протяженность, и в условиях нашего климата, требуют больших усилий для поддержания их рабочего состояния. Поэтому повышение работоспособности тепловых сетей, а также их надежности, является актуальной проблемой.

Одним из способов решения этой задачи стали компенсаторы для трубопроводов отопления. Такие компенсаторы применяются не только на магистральных трубах и распределительных сетях, но и внутри домовых тепловых (и не только) разводках.

Виды компенсаторов

Конструктивно такие приспособления бывают следующих видов:

Сальниковые компенсаторы. Эти виды компенсаторов для трубопроводов способны сгладить температурное удлинение на магистрали отопления и водоснабжения с большой протяженностью. Они являются наиболее старым видом приспособлений для отопительной магистрали. Хотя он успешно используется и до сих пор. Если сравнить данные виды элементов для сети отопления и водоснабжения с сильфонными компен-ом, то они имеют более важные недостатки. К ним относиться необходимость постоянного контроля протечек. Так же они плохо переносят угловые напряжения системы.Перечисленные недостатки дополняет достаточно трудный ремонт и большие финансовые затраты на обслуживание.Любой малоопытный мастер, логично поставит вопрос, зачем нужна установка этих механизмов в отопление и водоснабжение, если у них так много недостатков, нужна ли такая компенсация? Все дело в том, что сальниковые компенсаторы выделяются очень высокой компенсирующей способностью, и это становиться приоритетом при их выборе.Они представляют собой конструкцию из стали. В нее входят две обечайки различного объема. Одну обечайку вставили в другую и между ними установили специальную прокладку. Без нее невозможна герметизация сальникового устройства и перемещение двух деталей относительно одна другой.

Давление на трубопроводе с таким элементом может подниматься до 2,5 МПа, а максимальная температура до + 300 градусов по Цельсию.

Сальниковые компенс-ы в свою очередь подразделяются на односторонние и двухсторонние. Двухсторонний тип отличается тем, что состоят из трех основных деталей (двух внутренних и одной наружной).

Уже было сказано, что эти устройства отличаются высокой возможностью компенсирования, и она увеличивается пропорционально увеличению объема сети.

Важно! Сальниковый вид механизмов отлично выдерживает температурный режим, но их не разрешают применять в сеть, где проходит агрессивная химическая среда. Дело в том, что их набивка плохо противостоит такому влиянию. В таких условиях рекомендуют применение сильфонных или резиновых видов.

Максимальное давление в системе отопления, которое выдерживают эти виды компенсирующих элементов, составляет 2,5 МПа.

Тканевые компенсаторы. Это особенный вид компенсаторов, которые могут применяться для сглаживания теплового расширения на газопроводах, работающих под небольшим давлением. При изготовлении данных элементов особое внимание уделяется прочности основного материала. Обычно такой материал отличается высокой морозоустойчивостью и стойкостью к ультрафиолету.Изоляционное покрытие на таких элементах способно выдерживать высокий температурный режим и устойчиво к механическому повреждению теплосети.В дополнение к таким деталям ставят термозащитный кожух.Тканевые механизмы бывают следующих видов: устройства для работы с агрессивной химической средой; приспособления для установки в магистраль с высокой температурой; механизмы для работы в условиях низкотемпературного режима; многослойные устройства, имеющие внутреннюю изоляцию.

Линзовый тип устройств. Линзовые компенсаторы для трубопроводов отличаются эффективной работой при сглаживании осевых или угловых перемещений теплосети, вызванных температурным воздействием.Составляют этот механизм линзы. Каждая из них является сваренными по окружности полулинзами из штампованной стали. Благодаря своему устройству эти приспособления растягиваются и сжимаются, чем и сглаживают удлинение.Если сравнить этот вид устройств с сильфонными, то преимущества получаются на стороне первого вида. Все дело в том, что линзовые устройства для магистрали отопления или водоснабжения лучше переносят высокую температуру и проявляют более высокую жесткость. Но, функционировать на очень высоком уровне на теплотрассе они не могут.Данный тип механизмов обширно применяют в промышленности. Линзовые механизмы по ГОСТу бывают таких видов: осевой КЛО; угловой механизм; прямоугольный ПГВУ; круглые ПГВУ.Линзовый компенс-р можно увидеть в котельных, на небольших участках магистрали полиэтиленовых и других магистралей, где не требуется высокая тепловая компенсация. Помимо этого, они встречаются на продувочных магистралях, и возле насосного оборудования.

Фланцевые варианты. Эти компенсаторы, как понятно из названия, присоединяются к магистрали посредством фланцев. Основной плюс данных устройств – это достаточно простой монтаж. Болты затягиваются свободно крутящимися фланцами. Но, используя эти механизмы, необходимо учесть, что эти изделия не подлежат ремонту. В случае поломки (потере герметичности), их необходимо менять на новые.Так же таким приспособлениям понадобиться регулярная проверка и подтяжка болтов. Окрашивать такие виды компенсирующих механизмов не рекомендуют, по причине возможного повреждения поверхности.

Радиальные варианты теплового компенсирования на трубопроводах.Эти виды сглаживающих элементов для тепловых сетей эффективно работают на магистралях отопления и водоснабжения, проложенных зигзагом, змейкой, или немножко изогнутыми компенсирующими участками.В большинстве случаев эти виды компенсирующих элементов для тепловых сетей считают наиболее целесообразными, потому, что они без затруднений пропускают чистящие устройства (например, поршни). Данный вид компенсаторов выгоден тем, что его можно ставить на магистрали отопления и водоснабжения любой конфигурации. Но специалисты рекомендуют устанавливать его только после того, как компенсировать естественными вариантами не получается.

П – образные. Могут быть горизонтальными, вертикальными или наклонными. Их основное назначение – компенсация тепловых линейных расширений, а также гашение вибрации по системе трубопровода.

Установка компенсирующих систем весьма желательна на трубопроводах систем отопления и разводках горячего водоснабжения внутридомовых тепловых сетей частного дома.

Установка компенсаторов обязательна независимо от материала трубопровода;

• Сильфонные устройства – конструкции в виде гофрированной двухслойной трубы с тонкой стенкой, внутренняя часть изготавливается из листовой стали марки 12х18н10т, наружная – аналогично из Ст.20. Такое композитное решение позволяет придать изделию достаточную прочность с сохранением заданных предохранительных качеств.
  Такие вставки практически идеально реагируют на удлинение или укорачивание трубы под воздействием температур значительно снижают вибрационные явления. Могут применяться с предварительным натяжением для увеличения амплитуды колебаний. Преимуществом таких механизмов является способность переносить повышенные нагрузки и компактность, существенно снижающая объем земляных работ;
• предохранители сальниковые – представляют собой комбинацию из двух труб различного диаметра, интегрированных друг в друга через сальниковую набивку и грундбуксу. Внутренняя часть имеет возможность перемещаться в наружной, протечки удерживаются уплотнением. Конструктивно это самый простой вид компенсатора для систем отопления, но он достаточно надежно исполняет назначенную ему функцию.
  При использовании таких приспособлений возникает необходимость постоянного контроля над их работой с периодической подтяжкой грундбуксы, что производится во время профилактических осмотров. Таким образом, возникает необходимость в устройстве смотровых колодцев, а также помещений в теплотрассе для обслуживания;
• компенсаторы линзовые – устанавливаются на трубопроводах горячего водоснабжения (в частности) для компенсации теплового линейного расширения
  Конструктивно эти изделия изготавливаются из полулинз, изготовленных штамповкой из стального листа, сваренных по гребню. Бывают одно-, двух-, трех-, и четырех- линзовые компенсатор. Крепление к трубе производится сваркой или на фланцах. Размеры компенсаторов по диаметру трубы в диапазоне 100 – 2020 мм. Устанавливаются на закрепленных участках трубопровода для отопления. Выпускаются как угловые, так и прямые исполнения.Такие же устройства квадратные и прямоугольные применятся для воздуховодов с высокой температурой;
• предохранительные резиновые конструкции – применяются как виброгасящие вставки в различные трубопроводы для гашения вибраций от насосного оборудования при перекачке различных сред , а также слабоагрессивных растворов при температуре от -10 о С до +110 при давлении 1,0 – 1,6 МПа.

Кроме основной функции гашения вибраций успешно работает при тепловых деформациях трубопроводов для отопления, а также в случае возникновения радиальных смещений и угловых деформаций.