Компенсатор для стальных трубопроводов

Обновлено: 17.05.2024

Для исправной и долговечной работы трубопровода, часто используются такие конструкции, как П-образные компенсаторы. Наверно у вас появилось ряд вполне логичных вопросов. Что это конструкция из себя представляет? Как и где его применяют? Как он выглядит? Ответы на эти и на другие Вас интересующие вопросы Вы можете найти в этой статье.

П-образные компенсаторы предназначены для того, чтобы обеспечить подвижность системных частей. При отсутствии таких компонентов, резко увеличится нагрузка на разные участки трубопровода, соединительные элементы и сварные швы. Это неизбежно приведет к разрушению системы, так как нагрузки на стены трубопровода превысят все допустимые нормы.

Компенсаторы имеют несколько разновидностей. Все они друг от друга отличаются принципиальными устройствами. Идея разработать П-образные компенсаторы возникла в результате свойства труб самокомпенсироваться. В процессе работы трубопровода, эти повороты помогают избежать деформации кручения и чрезмерного растяжения. В прямоугольных участках П-образное колено служит в качестве компенсатора.

П-образный компенсатор по своему строению считается самым простым. Набор состоит из минимального количества элементов, что и позволяет обеспечивать максимальный спектр технических характеристик.

В основном варьируют два способа изготовления прибора:

Берут цельную тубу и в определенных местах он изгибается под определенным радиусом. Так появляется П-образное колено. Это считается самым бюджетным вариантом решения вопроса.
Компенсатор состоит из 2,3 или 7 компонентов. Эти варианты конструкции, конечно, менее бюджетны, но их можно использовать в работе более крупных трубопроводов.

Дайте детально посмотрим как будет выглядеть компенсатор в своих разных вариациях:

Если компенсатор состоит из двух частей, то шов будет располагаться на “вылете”;
Если компенсатор трехкомпонентный то составляющие части устроены следующим образом: гнутая спинка состоит из цельной трубы и к нему приварены два прямых отвода;
В состав 7 компонентного компенсатора входят 3 прямолинейные отводы и 4 поворотные углы. Это раздельные элементы сваривают в единую конструкцию.

Если цель сэкономить, то самый подходящий вариант - это компенсатор из цельной трубы. Но его можно использовать только в относительно маленьких трубопроводах. Но если общая система трубопровода превышает 9 метров то следует разделить конструкцию на 2, 3 или 7 частей. Не смотря на количество компонентов системы компенсатора, шов всегда желательно располагать на прямых отводах.

Соединительные патрубки компенсатора снабжают фланцами или резьбовыми муфтами. Использование таких элементов имеет свои определенные причины Компенсаторы довольно часто приходится чистить, потому что в его изгибах накапливается грязь и разные осадки. Благодаря такому профессиональному маневру, можно монтировать и демонтировать трубы без особых инструментов. П-образные компенсаторы предназначены как для стальных так и для полиэтиленовых труб.

П-образные компенсаторы рекомендуется использовать в небольших трубопроводах диаметр которых не превышает отметку 600 мм. В использовании П-образных компенсаторов можно выделить ряд плюсов и минусов. Детально изучив работу такого типа компенсатора можно отметить:

К неоспоримым плюсам относится их свойство очень эффективно гасить вдруг возникшие колебания в трубопроводах. Эти “чудо-коленки” способны изменять свое положение по продольной оси, что и не позволяет продвигаться этим колебаниям дальше по теплотрассе и защищает трубопровод от деформаций и растяжения;
Еще одним преимуществом таких компенсаторов является то, что от не нуждаются в контроле работы в период эксплуатации.

Конечно, перечислив ряд преимуществ такого довольно простой, но очень эффективной конструкции, нужно учесть еще и недостатки использования такой конструкции:

Основным конкурентом П-образных компенсаторов считается сильфонный компенсатор. Ведь расходы с такими компенсаторами сокращаются, что тоже немаловажно. Основным недостатком П-образных компенсаторов можно считать их стоимость. Она увеличивается за счет таких дополнительных материалов, как трубы, сгоны, уголки. Дела немного усложняются в тепловых сетях где нужно установить еще и дополнительные опоры;
П-образные конструкции требуют определенное пространство, что не всегда можно уделить в городах с плотной инфраструктурой.

Нужно отметить, что на П-образные конструкции отсутствуют ГОСТ стандарты. По этой причине усложняется проектирование такого устройства. С другой стороны для каждого отдельного компенсатора учитываются конкретные особенности данного проекта. Обязательно учитываются размер и диаметр трубопровода. Отсюда следует, что купить готовое устройство практически невозможно.

Для каждого отдельного трубопровода нужен свой индивидуальный компенсатор. Для проектирования компенсатора используются специальные расчеты. ОНИ помогают рассчитать нужные размеры для конструкции, которое позволит оптимально выполнить свои функции.

Составляя такие расчеты учитываются следующие условия:

трубопровод должен быть сделан из стальных труб;
по системе течет вода или пар;
давление внутри не должен превышать отметку 16 бар;
температура рабочей среды не выше 2000 градусов по Цельсию;
Длина одной плечи компенсатора строго ровна другой. Конструкция симметрична;
трубопровод находится в горизонтальном положении;
на трубопровод не влияют внешние факторы.

Вышеуказанные условия не всегда сохраняются, что и делает расчет приблизительным. Несмотря на это, такие расчеты позволяют значительно снизить риски повреждения конструкции в период эксплуатации.

Наши специалисты проконсультируют Вас и подберут оптимальное паровое и пароконденсатное оборудование исходя из Ваших параметров.

Если у Вас остались вопросы, мы будем рады Вам помочь. С нами можно связаться любым удобным способом:

Подписывайтесь на наш Телеграм канал, там всегда много полезного и интересного.

Компенсация температурных расширений

Любые перемещения, возникающие вследствие внешних воздействий на трубопровод (например, сейсмических и др.), должны быть учтены при его проектировании, также следует учитывать и температурное расширение трубопроводов.

Строительные изделия, такие как трубы, оборудование, строительные конструкции, изменяют свои размеры в результате изменения температур. В настоящей статье затронуты вопросы компенсации теплового расширения и сжатия трубопроводов.

Вследствие изменения температуры рабочей среды в трубах возникают температурные напряжения, которые могут передаваться на арматуру, насосное оборудование и т.д. в виде реактивных сил и моментов. Это создает потенциальную опасность разгерметизации стыков, разрушения арматуры или оборудования.

Три наиболее часто используемых способа компенсации перемещений трубопроводов:

применение эффекта самокомпенсации;
установка металлорукава.

Выбор способа компенсации зависит от вида системы трубопроводов, ее схемы, а также от особенностей ландшафта, наличия рядом других коммуникаций и прочих условий.

Перечисленные выше примеры представлены в качестве общих инженерных решений и не должны рассматриваться как единственно верные для конкретной системы трубопроводов. Мы будем рассматривать способ компенсации расширения прямолинейных участков трубопроводов при помощи осевых сильфонных компенсаторов.

Расширение трубопроводов

Первым шагом для решения вопроса компенсации температурных перемещений является вычисление точного изменения длины участков трубопроводной системы в соответствии с предъявляемыми условиями безопасности.

Определение (расчет) теплового расширения трубопровода производится по следующей формуле:

где а – коэффициент температурного расширения, мм/ (м·°С);
L – длина трубопровода (расстояние между неподвижными опорами), м;
∆t – разница значений между максимальным и минимальным значениями температур рабочей среды, °С.

Коэффициент температурного расширения берется из таблицы линейного расширения труб из различных материалов.

Как видно из таблицы, наиболее подвержены температурному расширению трубопроводы из полимерных материалов, в связи с этим способы компенсации полимерных труб несколько отличаются от способов компенсации стальных.

Значения коэффициента линейного расширения являются усредненными для каждого вида материала. Эти значения не должны применяться для расчетов трубопроводов из других материалов. Коэффициенты растяжения в разных источниках могут различаться на 5% и более, поскольку их вычисления проводятся при разных условиях и различными методами. Желательно применять для расчетов коэффициент линейного расширения, который представлен в технической документации производителя труб.

Рассмотрим реальный пример.

Возьмем прямолинейный участок трубопровода диаметром 219 мм из черной углеродистой стали длиной 100 м. Максимальная температура t_max = 140 °С, минимальная t_min = –20 °С.

Производим расчеты:
∆t = 140 – (–20) = 160 °С,
изменение длины трубопровода:
∆L = 0,0115 × 160 × 100 = 184 мм.

Полученный результат говорит о том, что трубопровод при заданных значениях меняет свою длину на 184 мм. Для обеспечения правильной работы трубопровода подходит осевой сильфонный компенсатор условным диаметром 200 мм и компенсирующей способностью 200 мм (например, КСО 200–16–200). При подборе данного типоразмера компенсатора имеется запас компенсирующей способности, а это положительно скажется на сроке работы трубопровода.

В случае, если полученное значение ∆L будет превышать значение компенсирующей способности производимых типоразмеров компенсаторов, то следует уменьшить длину участка трубопровода между двумя неподвижными опорами пропорционально имеющейся компенсирующей способности, а затем подобрать необходимый сильфонный компенсатор, пользуясь вышепредставленным расчетом.

Установка сильфонных компенсаторов

Цель установки сильфонного компенсатора – это поглощение теплового расширения трубы. Обычно температура рабочей среды (жидкости) является основным источником изменения размеров трубопровода, однако в некоторых случаях температура окружающей среды может вызвать тепловое движение трубопровода, т.е. его удлинение или сжатие.

Рекомендации по установке

1. Устанавливая сильфонные компенсаторы, следует проверить соответствие их основных параметров указанным в проекте, таких как

диаметр Д_у, мм;
давление Р_у, МПа;
компенсирующая способность, мм.

2. Диаметр и давление трубопровода должны соответствовать выбираемому компенсатору.

3. При установке сильфонных компенсаторов необходимо монтировать не более одного компенсатора на участке трубопровода между каждыми двумя последовательно стоящими неподвижными опорами.

4. Скользящие опоры должны быть охватывающими (хомуты, рамочные и др.). Они не должны создавать большую силу трения. Целесообразно применение фторопластовых прокладок и т.п. При движении труб не должно быть заклиниваний и перекосов.
Максимальный размер люфтов для Д_у ≤ 100 мм – 1 мм, а для Д_у ≥ 125 мм – 1,6 мм.

5. При проведении расчетов трубопроводов необходимо учитывать влияющие силы (силы трения, силы упругости сильфонов и др.).

6. При выборе места установки сильфонных компенсаторов нужно выбрать наиболее оптимальный вариант их расположения на трубопроводе.

7. При опрессовке труб давление не должно превышать 1,25 × Р_у.

8. Процесс опрессовки проводить только после полного монтажа трубопровода.

9. Напряжения скручивания, угловые усилия, поперечные перемещения должны быть полностью исключены на участке трубопровода, на котором установлен осевой сильфонный компенсатор.

Определение точек установки компенсаторов и направляющих опор для трубы

Для обеспечения правильной работы трубопровода в рабочем режиме следует разделить систему на отдельные участки с целью установки на них сильфонных компенсаторов. Основная задача компенсаторов – контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами, перемещение должно происходить строго в осевом направлении для обеспечения жесткости конструкции.

Неподвижные же опоры предназначены для приема всех сил, действующих на трубопроводе.

Направляющие (скользящие) опоры для труб обеспечивают выравнивание движения сильфона компенсатора и предотвращают смещение относительно оси трубопровода. При отсутствии направляющих опор сильфонный компенсатор, обладающий высокой гибкостью в сочетании с внутренним давлением, может потерять устойчивость и деформироваться, что может привести к выходу из строя трубопровода.

Основная рекомендация состоит в установке осевого сильфонного компенсатора рядом с неподвижной опорой. Обычно осевой сильфонный компенсатор устанавливают на расстоянии не более 4Д_у от неподвижной опоры. Данное условие обусловлено обеспечением жесткости конструкции.

Соблюдая правила монтажа сильфонных компенсаторов, вы продлите до максимума срок службы трубопровода, что сэкономит средства на его неплановый ремонт.

Компенсатор в середине прямого участка трубопровода

Компенсатор в крайнем положении прямого участка трубопровода

Компенсатор на прямом участке Z-образного участка трубопровода

Компенсатор на Т-образном участке трубопровода

Расстояния между компенсатором и опорами трубопровода

Первая направляющая опора должна быть расположена на расстоянии не более 4 диаметров труб от сильфонного компенсатора. Расстояние между первой и второй направляющими 14 диаметров трубы.

L₁ = 4Д_у (максимум).
L₂ = 14Д_у (максимум).
L₃ см. график – максимальное расстояние между осями направляющих опор.

Максимальное рекомендуемое расстояние между скользящими опорами приведено на графике. На нем отображена зависимость расстояния между опорами и давления в системе от диаметра трубопровода.

Данные расстояния получены в результате расчетов трубопровода на прочность и устойчивость и являются стандартными.

Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на состояние трубопровода при температурном расширении показаны на рисунке ниже.

Самокомпенсация трубопроводов

Наряду с использованием современных компенсаторов целесообразно применять эффект естественной компенсации или так называемой самокомпенсации. Этот эффект применим для любых способов прокладки теплосетей и широко используется на практике.

Эффект самокомпенсации или естественной компенсации термических расширений за счет упругости самого трубопровода применяется на участках, где трасса меняет свое направление (поворачивает).

Преимущество использования самокомпенсации:

простота устройства;
снижение затрат на специальные компенсаторы;
надежность;
отсутствие надзора и ремонта;
отсутствие нагруженности опор.

Для осуществления эффекта естественной компенсации не требуется большого количества труб и специализированных опорных металлоконструкций. Снижение затрат на дополнительные металлоконструкции также может обеспечить установка сильфонных компенсаторов.

Грамотный проект трассировки трубопровода должен учитывать экономическую составляющую, т.е. должен быть выбран такой вариант, при котором система будет максимально надежной и простой в обслуживании при минимальных затратах на материал и работу.

Такой проект должен в первую очередь в максимальной степени использовать все естественные повороты и изгибы трубопроводов для компенсации температурных изменений труб. Рекомендуется применять сильфонные компенсаторы только после использования эффекта самокомпенсации или естественной компенсации.

Компенсаторы используют лишь в тех случаях, когда нет возможности применить эффект самокомпенсации, то есть при наличии длинных прямолинейных участков и также сложившихся условий расположения объектов и проходящих рядом коммуникаций.

Расположение опоры относительно компенсатора

Зависимость расстояния между опорами и давления в системе от диаметра трубопровода

Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляющих опор и влияние направляющих (скользящих) на состояние трубопровода при температурном расширении

Недостатки использования самокомпенсации

Преимущественное поперечное перемещение нагружаемых частей трубопровода, из-за которого необходимо увеличение размеров непроходных каналов, а также затрудняющее применение при прокладке трубопроводов засыпной изоляции и бесканальной прокладки.
Габариты трубопровода с применением самокомпенсации и размеров плеч трубопровода при самокомпенсации определяют специальными расчетами на компенсацию. Произведенные расчеты длины плеча затем используют для вычисления эффекта бокового или углового смещения трубопровода. Его величина обязательно должна быть несколько меньше, чем размер канала (с запасом не менее 50 мм) между наружной частью трубы и внутренней стенкой строительной конструкции. Наибольшее смещение при естественной компенсации – это смещение в месте поворота трубопровода.
В случае бесканальной прокладки трубопроводов в местах изменения направления трубопровода предусматривают так называемые непроходные каналы, размеры которых рассчитывают по формулам. трубопровода применим как для привычных всем Z-образных, П-образных и Г-образных компенсаторов, так и для других видов конструкций трубопровода.

П-образный или сильфонный компенсатор?

Не раз проектировщики сталкивались с вопросом «Какой компенсатор поставить – П-образный или сильфонный?»

Отвечая на этот вопрос, мы пришли к выводу, что в большинстве случаев следует устанавливать сильфонные компенсаторы.

Применение П-образных компенсаторов, расположенных вертикально и горизонтально, при прокладке трубопроводов различного назначения бывает неэффективным. Увеличение их количества не решает проблему безопасности, поскольку при движении поверхности земли (грунта) нет возможности определить, в какой точке и в какую сторону будут действовать силы на трубопровод. В большинстве случаев можно только предположить, в какую сторону будет двигаться грунт, и расположить два компенсатора горизонтально и вертикально.

Если идеализировать ситуацию, то необходимо чтобы П-образные компенсаторы устанавливали в одной точке через каждые 15–30° (от 0 до 180° – см. рис.) для осуществления «полной» компенсации. Проблема решается путем применения в данной ситуации всего одного сильфонного компенсатора.

Выше была рассмотрена ситуация с надземной прокладкой трубопровода. Для подземной прокладки существуют специальные сильфонные компенсаторы для газо- и нефтепроводов, их установка в определенных точках дает возможность обходиться без дорогих подземных железобетонных каналов. Таким образом, применение сильфонных компенсаторов экономит деньги и время без ущерба качества работы трубопроводов.

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа

Теплосети – 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. Многочисленные виды компенсаторов для трубопроводов, представленные на рынке широким ассортиментом, предотвращают аварийные ситуации.

Для чего служат компенсаторы

Необходимо понимать, что тепловые сети – это трубные системы, по которым перемещаются носители тепловой энергии. Чаще это горячая вода, реже насыщенный пар. Поэтому на такие магистрали действуют две основные нагрузки и две малозначительные. Но даже малая значимость нередко приводит к большим авариям.

перепады температуры;
перепады давления.

Под действием двух этих нагрузок происходит то расширение труб, то их сжатие. Такие подвижки часто приводят к деформациям, а со временем к росту перегрузок. Конечный итог – разрушение всей системы или участка, что одинаково неприятный момент, экономически затратный.

Две незначительные нагрузки:

вибрация труб от работы насосных установок;
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 тепловых компенсаторов в трубопроводах теплосетей – обязательная операция, которая не обсуждается. Только так можно обеспечить эффективную и долгосрочную работу трубных тепловых 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 горячей воды, также при этом пострадают опоры, установленные под трубы;
излом по участкам в местах стыковки элементов магистрали;
появление протечек (это снижает эффективность работы теплотрассы).

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

Виды устройств для компенсации

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 теплосети. 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, 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 теплотрассы 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 не для теплотрасс, а 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.

Стальные трубы. Монтаж проводят или на продувочных участках, или около насосной установки, которая работает в системе горячего водоснабжения. . Используются на главных магистралях, но с условием, что они недлинные.

Прибор 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:

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.

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.

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:

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

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.

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 компенсирующих устройств

Любые монтажные операции на участках теплотрасс 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 теплотрасс 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.

Понравилась статья – поставьте ее в закладки, поделитесь с друзьями в соцсетях. Если возникли вопросы, готовы их выслушать в ваших комментариях.

Также рекомендуем посмотреть подборку видео, которые закрепят знания и ответят на оставшиеся вопросы.

Зачем нужны компенсаторы на трубопроводах отопления

В связи с большой протяженностью тепловых сетей трудно содержать их в идеальном порядке, поскольку на магистраль постоянно воздействуют различные факторы. Тем, кто заинтересован в решении данной проблемы, будет интересно узнать, как в этом могут помочь компенсаторы для трубопроводов. Также изучить их виды, и для чего каждый из них нужен.

Назначение устройств

Любая теплотрасса постоянно работает под серьезной нагрузкой. Стенки трубопровода выдерживают большое давление. Регулярно происходят температурные перепады. И к тому же с разной периодичностью система получает сильные гидроудары.

Все это заставляет материал, из которого сделана теплосеть, то сжиматься, то наоборот расширяться. Подобные подвижки неизбежно приводят к деформациям и необратимым перегрузкам. И в конце концов вся система быстро выходит из строя.

Избежать регулярных аварий и продлить эксплуатационный срок работы теплотрассы позволяют специальные защитные меры. Для увеличения службы сети устанавливаются такие элементы, как компенсаторы для трубопроводов отопления. Данные детали, благодаря своей эластичности, способны значительно сглаживать критические нагрузки в системе.

Важность таких защитных элементов неоспорима. Они ощутимо гасят вибрацию, которая возникает в системе из-за работы насосов. Ее можно даже не ощутить тактильно, но она есть. А самая большая опасность возникает тогда, когда вибрация, передаваемая помпой, совпадает с колебаниями самого трубопровода. Подобный резонанс в разы увеличивает частоту пульсаций, а разрушающие последствия наступают гораздо быстрее.

Вторым важным моментом выступает уравновешивание размеров самого трубопровода. Материалы укорачиваются или удлиняются под постоянными воздействиями разных температур, которую имеет жидкость, проходящая по трубам. Подобные изменения больше всего затрагивают сварные соединения. Не меньше достается и муфтовым сочленениям. Такие нагрузки способны привести к скорому разрушению этих узлов.

На сегодняшний момент установка защитных элементов в тепломагистраль выступает, как обязательное мероприятие для обеспечения надежной работоспособности системы отопления. Подобная мера значительно увеличивает периоды между профилактическими ремонтами. А в целом создает благоприятные условия для долгосрочной эксплуатации всего оборудования.

Виды компенсаторов

К выбору защитного элемента необходимо подходить ответственно еще на этапах подготовки. Поскольку теплосети монтируются из разных материалов, то для них изготавливаются различные виды компенсаторов трубопроводов. При этом нужно выполнить расчет возможной перегрузки, а уже затем подбирать элемент с подходящими параметрами.

Это вид предохранителя применялся одним из первых. И хотя способ довольно-таки старый, его продолжают использовать до сих пор. Потому что он гарантирует сглаживание увеличения размеров деталей из-за высокой температуры на протяжении всей системы, какой длины она бы не была. Но у подобного компенсатора масса недостатков.

Минусы сальниковых элементов:

Необходим постоянный контроль для обнаружения протечек.
Плохо переносят угловые напряжения.
Ремонт дорого обходится и его трудно выполнять.
Не способны противостоять химическим агрессиям.

Но даже при таком изобилии недостатков, сальниковые элементы позиционируются лучшими, чем сильфонные компенсаторы трубопроводов. А все дело в том, что способность к сглаживанию у первых возрастает пропорционально повышению объема сети. Чем длиннее монтируется трубопровод, тем надежнее он работает.

В стальную конструкцию входят две обечайки с разным объемом. Меньшая вставляется в большую, а соединение герметизируется специальной прокладкой. Сальниковый компенсатор способен выдержать давление до 2,5 мПа и повышение температуры среды до +300 °C.

Внутренняя труба может двигаться внутри большего элемента, компенсируя удлинения и сжатия. А протечки не допускаются благодаря надежному уплотнению. Но из-за необходимости регулярно подтягивать гидробуксу, теплосеть обязана иметь над каждой смотровой колодец.

Эти предохранители, следующие по популярности в использовании. Потому что они являются универсальными и подходят, как для стальных конструкций, так и для полипропиленовых их аналогов. Их коренное отличие в том, что рабочим элементов выступает резиновая вставка.

К достоинствам резиновых компенсаторов причисляют:

Большой срок эксплуатации (не меньше 20 лет). Причем на всем периоде не требуется ремонтов и обслуживания.
Более надежная устойчивость к смещениям по циклам, относительно первичной установки.
Стойкость к кратковременным осевым деформациям (растяжения и сжатия).
Способность переждать возникновение вакуума.
Устойчивость к агрессивной химической среде.

Рабочий резиновый элемент располагают между двумя стальными фланцами. Предохранитель также выдерживает давление в системе до 2,5 мПа. Но повышение температуры не должно превышать +200 °C. Защиту начали использовать, чтобы заменить П-образный компенсатор, который был популярен ранее, но не всегда справлялся с возложенными задачами.

Особый вид, который проектировался под газопровод, работающий под небольшим давлением. Применяется, чтобы сгладить тепловое расширение в системе. А при изготовлении тканевого механизма главной заботой является обеспечить достаточную прочность у рабочего элемента при различных температурных режимах.

Используют компенсатор из ткани для:

трубопровода, обслуживающего агрессивные химические реагенты;
теплотрасс, в которых температура превышает установленные нормы для других компенсаторов;
систем, работающих на морозе.

Кроме способности работать в значительном температурном диапазоне, тканевый механизм отличается высокой стойкостью к ультрафиолету.

Линзовое устройство

Хорошо зарекомендовало себя для применения в котельных. И часто используется, как компенсатор для полипропиленовых труб на небольших участках, где нет больших температурных расширений. Но подходят и для стальных продувочных магистралей. Чаще встречаются рядом с насосным оборудованием для горячего водоснабжения.

Эффективнее всего справляются с осевыми и угловыми перемещениями сети, вызванными повышениями температуры. Способны стабильно работать при больших ее показателях. И этим выгодно отличаются от сильфонных собратьев. Но не могут обеспечить длительное функционирование на высоком уровне. Хотя намного жестче других видов.

Штампуют полулинзы из стального листа, а затем сваривают по гребню. Непосредственно в механизм устанавливается от одной до четырех линз. А в трубопровод конструкция врезается либо сваркой, либо при помощи фланцевого соединения.

Способ изготовления хорош тем, что позволяет производить компенсаторы для трубопровода, практически, любого диаметра. И это помогает охватить сети состоящие из небольшой трубы в 100 мм до громадных конструкций обхватом более чем в два метра. Существуют квадратные и прямоугольные линзовые механизмы, которые применяют для горячего воздуховода.

Сильфонные

Современный вид устройств представляет собой гофрированное изделие, выполненное из стали. Причем конструкция делается двухслойной и внутренняя стенка гофры чуть ли не в два раза тоньше внешней. Такая особенность позволяет достигнуть значительной прочности и сохранить рабочие качества.

Существует сильфонный компенсатор для полипропиленовых труб. Для его изготовления подбирают специальный пластик, способный выдерживать большие температурные перепады. Такие конструкции более компактны и это обстоятельство позволяет снизить земляные работы.

Видео описание

Про то, какие бывают компенсаторы отопления, расскажет следующее видео:

Другие виды устройств

Если магистраль отопления или водоснабжения проложена зигзагами, либо имеет изогнутые участки, то применяются радиальные варианты компенсирования. В этом случае происходит естественное сглаживание благодаря смещению в районе поворотов трассы.

Такие же функции выполняют П-образные компенсаторы. И это не отдельные элементы. Просто магистраль через равные промежутки имеет П-образные отходы. Именно они позволяют сгладить температурные расширения. Но для работы такой системы требуется выполнение одного условия.

Все повороты трубопровода укладываются в специальный короб. Его ширина должна быть достаточной, чтобы хватило места для удлинения магистрали при нагревании. Для этого предварительно производят расчеты будущих нагрузок, а затем обустраивают место для поворота.

По подобному принципу действует компенсатор полипропиленовый. Это кусок обычной пластиковой трубы, закрученный в кольцо. Такой элемент не закапывают в землю. Его обычно устанавливают в помещениях. Он создает подвижность в системе и это компенсирует расширения или сжатия.

В этом видео показаны компенсаторы для полипропиленовых труб отопления:

Коротко о главном

Прежде чем обустраивать магистраль, связанную с отоплением, необходимо позаботиться о ее защите. Работа под высоким давлением и периодично меняющаяся температура приводит к регулярным сжатиям и расширением системы. Это чревато скорейшему выходу из строя соединительных узлов трубопровода.

Существует достаточно много специальных компенсаторов, которые способны сглаживать, как вибрации в трубах от работы оборудования, так и расширение магистрали при повышении температуры. Но прежде чем устанавливать защитный предохранитель, необходимо произвести расчеты нагрузок на теплосеть. Опираясь на полученные данные следует выбрать компенсатор нужной конструкции и из подходящего материала. Это обеспечит надежность в дальнейшей работе всей системы.

Правильная установка компенсаторов на трубопроводах

Трубопровод представляет из себя такую систему, которая постоянно испытывает на себе воздействие внешних факторов, в силу того, что находится на открытых пространствах. Помимо обычных атмосферных воздействий, к которым относятся, например, температура и давление, теплосеть испытывает огромные нагрузки от своего собственного веса.

Поэтому при планировании трубопроводной системы обязательно учитывается наличие вспомогательных приспособлений, которые будут выполнять функцию автоматического распределения нагрузок.

Компенсаторы трубопроводов — специальные устройства, позволяющее воспринимать и компенсировать перемещения, температурные деформации, вибрации, смещения. Они соединяют противоположные концы трубопровода и регулируют нагрузки. Это очень гибкие элементы, способные растягиваться. Данное свойство позволяет им максимально контролировать пределы своей деформации.

Благодаря этим особенностям, компенсаторы поддерживают нормальную работу всей водопроводной системы, сглаживая негативные воздействия на трубы и остальные комплектующие.

Компенсаторы можно изготавливать из различных материалов. В основном, подбирают тот, из которого изготовлены трубы: если они из металла, то и компенсатор следует использовать стальной, если трубы пластиковые, то и компенсатор - такой же.

Исходя из определенных параметров, компенсаторы разделяют по следующим видам:

По месту монтажа трубопровода:

Односторонние. Их устанавливают в разрыве трубопроводной магистрали;

двусторонние. Они располагаются со стороны торцов.

По принципу действия:

Естественные. Эти компенсаторы различаются следующими формами:

Г-образные, применяемые в поворотах трубы;
П-образные. Это один из самых распространенных видов компенсаторов, применяется в основном для трубопроводов отопительной системы и вообще горячего водоснабжения. Эти элементы способны выдерживать температуру более 60 градусов;
Z-образные необходимы непосредственно для монтажа отведения;
Кольцевые. Обладают самыми высокими компенсационными показателями.
Заводские. Эти компенсаторы изготавливаются на производстве из прочных и упругих материалов. Основными являются:

Сильфонные. Очень практичны, небольшие по размерам и достаточно просты в установке. Деформации трубопровода нивелируют за счет гибкого узла - сильфона. Обладают повышенной стойкостью, способностью выполнять свои функции на трубопроводах, которые устанавливаются в неблагоприятной среде. В основном их применяют на теплосетях и паропроводах. Также защищают от различных видов вибрации;

Сальниковые. Чаще всего используются для защиты тех трубопроводов, которые подвергаются постоянным температурным перепадам. Один из самых первых видов компенсаторов, который все же до сих пор широко применяем. Называется так из-за использования сальниковой прослойки внутри патрубка, обеспечивающей его герметизацию. Однако, по сравнению с более современными, имеет ряд недостатков: постоянные протечки и слабая выдержка на угловые и осевые напряжения;

Линзовые. Эти компенсаторы чаще всего используются на тех конструкциях, где необходимо компенсировать перепады давления. На вид напоминает гофрированную трубу, с выступами от одного до четырех. Не так надежны как предыдущие, имеют низкую самокомпенсацию, но при этом прочны, за счет выступающих стенок отлично выдерживают угловые и осевые напряжения;

по способу подсоединения:

Фланцевые. Самый распространенный вид, считается универсальным и главным преимуществом является несложная установка и быстрая замена. Чтобы установить на трубопровод необходим лишь ответный фланец и уплотнитель для герметизации;

Под приварку. Этот вид используется только для стальных конструкций, при этом соединяемые части обязательно должны быть одинакового диаметра. Этот вид соединения применим только для труб из полиэтилена.

Хомутовые. Редко применяемый вид соединения, пригоден лишь для подключения тканных рукавов.

Муфтовые. Также не сильно распространенный вид соединения, главным образом потому, что запас прочности невелик на трубы большого диаметра. Хотя как противовибрационный компенсатор именно этот используется чаще всего.

Установка компенсирующих элементов обычно проводится в соответствии с проектом трубопроводной системы. Установка каждого вида компенсатора предполагает предварительную проверку элемента на предмет его целостности и общей пригодности.Перед тем, как установить компенсатор, его необходимо подвергнуть растяжке, либо, наоборот, сжатию, на ту величину, которая указана в проекте. Суть этого процесса (в профессиональной среде он именуется "холодным сжатием") в том, чтобы снять излишнее напряжение в металле.

Компенсатор всегда должен устанавливаться горизонтально, за исключением тех случаев, когда другой вид установки (вертикальный или наклонный) специально прописывается в проекте. Положение "лежа" не допускает скопления в элементе конденсата, который очень неудобно извлекать.

До того как будет проводиться установка компенсатора нужно провести контрольную проверку всего трубопровода и относящихся к нему опор на предмет их прочной усадки и закрепления.

Компенсатор предварительно подвергается первичной растяжке с помощью винтового приспособления. Это удобный инструмент, позволяющий вручную растянуть компенсатор на необходимую величину.

Растянутый компенсатор устанавливают в необходимое (по проекту) положение. Далее происходит его соединение с основной линией посредством сварки либо с помощью фланцев. Но окончательная подварка или затягивание фланцев до упора происходит только тогда, когда заканчивается сборка всей линии трубопровода. И только после окончания всех монтажных работ с помощью грузоподъемного механизма осуществляют съем распорного элемента.

Наши специалисты проконсультируют Вас и подберут оптимальный компенсатор на трубопровод, исходя из Ваших параметров.

Читайте также: