Трубы и теплоизоляция для тепловых сетей

Наиболее ответственным и основным видом конструкции тепловых сетей являются трубопроводы. Трубы для тепловых сетей независимо от параметров теплоносителя, а также расчет трубопроводов на прочность, способы строительства и монтажа принимают в соответствии с требованиями РД 10-249-98 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», РД 10-400-01 «Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей» и СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

К трубам, применяемым для теплопроводов, предъявляются следующие основные требования:

- высокая механическая прочность и герметичность при рабочих параметрах теплоносителя;

- малый коэффициент линейного температурного удлинения, антикоррозионная стойкость, неизменяемость свойств материала труб при длительном воздействии теплоносителя;

- простота, надежность и герметичность соединений отдельных элементов;

- простота хранения, транспортировки и монтажа, невысокая стоимость и доступность на рынке и т.д.

Для теплопроводов тепловых сетей магистральных, квартальных и дворовых  рекомендуются соответствующие трубы и изделия из них, отвечающие по качеству параметрам теплоносителя. Для магистральных и квартальных теплопроводов следует предусматривать стальные электросварные или бесшовные трубы.

Тепловые сети и трубопроводные магистрали в настоящее время часто выполняются из элементов, на которые нанесен теплоизоляционный пенополиуретановый слой (ППУ) и гидроизоляционный защитный слой (рис. 11.2-11.3).

Действующие теплотрассы можно утеплять ППУ теплоизоляцией в виде скорлуп или непосредственно нанося на трубы (рис. 11.4).

Это вызвано тем, что стальные трубы в ППУ изоляции имеют больший срок эксплуатации и ряд преимуществ. Они защищены от внешней коррозии, что выгодно для прокладки как наземных, так и подземных тепловых сетей и трубопроводных магистралей другого типа. Трубы для теплотрассы с теплоизоляцией ППУ и защитной полиэтиленовой или стальной оболочкой требуют меньше расходов в процессе эксплуатации. Они имеют специальный провод системы оперативного дистанционного контроля (рис. 11.2), что  позволяет контролировать состояние теплоизоляционного слоя и обнаруживать изменение уровня его влажности. Это позволяет быстро обнаружить нарушение целостности теплоизоляции или другие неполадки и устранить проблемы на ранней стадии с минимальными затратами времени и денег на ремонтные работы.

Качественные утеплители для промышленных и коммунальных систем изготавливаются также из минеральной ваты и каучука. Наиболее востребованными торговыми марками теплоизоляции труб теплотрасс являются: Isover, Paroc, Cutwool, Rockwool. Плиты, маты и скорлупы отличаются длительным сроком эксплуатации, предотвращают процесс коррозии, сохраняют температуру носителя на любом изолируемом участке транспортировки тепловых сетей. Теплоизоляция теплотрасс из минеральной ваты выпускается в виде некашированной продукции или экранирована фольгой. Для удобства монтажа производятся фасонные элементы: углы, тройники, отводы, переходы, заглушки, оцинкованное покрытие.

 

 

Рис. 11.2. Трубы в пенополиуретановой теплоизоляции для тепловых сетей.

 

Рис. 11.3. Трубы в пенополиуретановой теплоизоляции для тепловых сетей.

 

 

Рис. 11.4. Скорлупы из пенополиуретана и его нанесение на трубы теплосети.

 

Подвижные опоры

Опора трубопровода - конструктивный элемент, защищающий трубу от повреждений в месте контакта с опорной конструкцией и служащий для удержания трубопровода в проектном положении. Опоры служат для восприятия действующих на трубопровод нагрузок и их передачи на строительные конструкции. Иногда опоры применяют для устранения вибраций, регулирования усилий и напряжений в трубах.

Опоры тепловых сетей подразделяют на неподвижные и подвижные. Неподвижные опоры фиксируют расположение конкретных мест сетей в определенной позиции и не допускают никаких смещений. Подвижные опоры допускают перемещение трубопровода по горизонтали вследствие температурных деформаций.

Основное назначение подвижных опор - уменьшить изгибающие напряжения, вызванные весовыми нагрузками, и напряжения от сил трения, действующих на трубы при их температурном удлинении. По принципу действия они разделяются на скользящие, роликовые, катковые, качающиеся и подвесные (рис. 11.5-11.10).

 

 

Рис. 11.5. Подвижные опоры для тепловых сетей.

Рис. 11.6. Типовая скользящая опора: 1 - башмак (или корпус опоры);

2 - опорная подушка из неармированного бетона (для труб малого

диаметра) или железобетона; 3 - металлическая подкладка.

 

Рис. 11.7. Катковые опоры для тепловых сетей: 1 – опорная плита;

3 – направляющие планки; 3 – опорная плита; 4 – катки.

Рис. 11.8. Конструкции подвижных опор для тепловых сетей.

Рис. 11.9. Подвесная опора для тепловых сетей.

Рис. 11.10. Подвижная роликовая опора.

Основным типом подвижных опор является роликовая опора (рис. 11.10), дающая возможность трубе свободно перемещаться при ее удлинении. Опора представляет собой металлическую подкладку, прикрепленную к трубе при помощи хомута и опирающуюся на ролик.

Есть мнение о неприменимости катковых и шариковых опор в подземных и надземных прокладках, так как не защищенные от коррозии катки и шарики быстро выйдут из строя и вместо сил трения качения будут действовать гораздо большие силы трения скольжения. Но исследования лаборатории теплофикации ВТИ на опытном теплопроводе показали, что искусственно деформированные (в порядке опыта) катки и шарики с большими вмятинами на поверхности все же способны в 5-10 раз снизить коэффициент трения по сравнению со скользящими опорами, то есть во столько же раз уменьшить усилия в трубах. И коррозионные повреждения поверхностей катков и шариков и опорных поверхностей не могут стать причиной выхода из строя катковых и шариковых опор и превращения их в простые, скользящие опоры.

В ряде случаев, например на самокомпенсирующихся участках теплопроводов Г- и Z-образной конфигурации, установка шариковых опор весьма рациональна, так как участки около углов поворота всегда имеют перемещения не только в продольном, но и в поперечном направлениях. Это позволяет в максимально разгрузить трубопровод от сил трения, лучше использовать самокомпенсирующуюся способность трубопроводов. Опоры скользящего типа также позволяют трубам перемещаться в любом направлении, но оказывают при этом большое сопротивление трению. Поэтому фактическая гибкость участков Г- и Z-o6pазных схем может оказаться меньше или принятой в расчетах.

При конструкций подвижных опор из числа существующих всегда нужно помнить, что следует выбирать те из них, которые в максимальной степени разгружают трубопровод от сил трения и в то же время не создают больших препятствий перемещениям труб от изменения температуры при любом возможном направлении их движения.

Неподвижные опоры

Неподвижные опоры (рис. 11.11-11.12) используют в качестве мертвых точек наряду с естественными мертвыми точками в виде мест присоединений теплотрассы к котлу, водоочистителю и другому оборудованию. Они держат участок трубопровода и не дают ему перемещаться. Неподвижные опоры делят трубопровод на независящие друг от друга участки, обеспечивающие правильное поглощение линейных удлинений самокомпенсацией или компенсаторами. Кроме восприятия вертикальных нагрузок, слагающихся из веса самого трубопровода, изоляции, транспортируемого продукта и снега или льда (в наружных теплопроводах), неподвижная опора воспринимает значительные горизонтальные нагрузки, вызванные температурными деформациями.

Рис. 11.11. Неподвижные опоры для тепловых сетей.

Рис. 11.12. Неподвижные опоры для тепловых сетей.

В качестве основной конструкции неподвижной опоры для труб диаметром до 400 мм при усилиях до 50 тонн принята щитовая конструкция, которая представляет собой прямоугольный щит с круглыми отверстиями для пропуска теплопроводов.

 

Рис. 11.13. Неподвижные опоры для тепловых сетей.

 

В качестве основной конструкции неподвижной опоры для труб диаметром до 400 мм при усилиях до 50 тонн принята щитовая конструкция, которая представляет собой прямоугольный щит с круглыми отверстиями для пропуска теплопроводов.

Рис. 11.14. Щитовая железобетонная неподвижная опора тепловой сети.

Щитовые сборные опоры выполняются с двойным симметричным армированием, так как действующие усилия от труб могут быть направлены в противоположные стороны. Такие опоры применимы для прокладки теплопроводов в цилиндрических оболочках при условии проверки устойчивости опор на закрепление их с грунтом.

При большом объеме строительства тепловых сетей целесообразно производить заготовку щитовых опор для труб малых и средних диаметров «на склад», поскольку равномерное размещение заказов на небольшое количество сборных деталей бывает затруднительным.

Для теплопроводов диаметром более 400 мм и при больших усилиях есть конструкция сборных неподвижных опор таврового вида.

Рис. 11.15. Сборная железобетонная неподвижная опора таврового профиля.

Тавровые неподвижные опоры (рис. 11.15) удерживают передаваемые теплопроводами усилия главным образом за счет сопротивления грунта выступающим частям конструкции. При больших усилиях (более 50 тонн) опоры снабжаются зубом, располагаемым ниже их основания. Сборная конструкция тавровой опоры состоит из 5 элементов двух основных типов: углового блока, из которого составляются стенки и дно опоры, и щитового блока, объединяющего диафрагму и зуб.

Соединение сборных элементов производят бетонированием выпусков арматуры. Перекрытие тавровых опор выполняется из обычных сборных железобетонных плит перекрытия каналов.

Неподвижные опоры для теплопроводов больших диаметров в настоящее время делают из монолитного железобетона. Для разгруженных неподвижных опор применяются железобетонные щиты, передающие горизонтальные осевые усилия от теплопроводов непосредственно на конструкцию канала или на грунт. Неразгруженные неподвижные опоры, воспринимающие неуравновешенное гидравлическое давление и силы трения в скользящих опорах теплопроводов, выполняются в виде камер из монолитного железобетона с устройством зуба или щитов для увеличения сопротивления сдвигающему усилию.

Камера неподвижной опоры может быть использована для размещения оборудования теплопроводов (задвижек, сальниковых компенсаторов и т. д.). В этом случае внутренние габариты камеры выбираются с учетом размещения в ней оборудования. Расчетные горизонтальные усилия на такие опоры достигают 400 тонн. При расчете устойчивости опор учитываются силы трения, возникающие по днищу и боковым поверхностям камеры.