Участки самокомпенсации температурных удлинений

Рис. 11.17. Теплотрасса с естественной компенсацией температурных удлинений.

Все части гнутых компенсаторов соединяют сваркой. Диаметр, толщина стенки и марка стали труб для гнутых компенсаторов должны быть такими же, как и для трубопроводов основных участков.

На теплопроводах большого диаметра, прокладываемых под городскими проездами, устанавливаются главным образом осевые компенсаторы. Осевые компенсаторы могут быть сальниковыми и выполняются скользящего типа. Температурные удлинения воспринимаются телескопическим перемещением труб внутрь корпуса компенсатора, имеющего сальниковое уплотнение. Допускается применять осевые линзовые или волнистые компенсаторы шарнирного типа.

Наиболее надежна в эксплуатации так называемая естественная компенсация, или самокомпенсация, которая допускается к применению для всех способов прокладки тепловых сетей и находит широкое применение на практике. Естественная компенсация температурных удлинений достигается на поворотах и изгибах трассы теплопровода за счет гибкости самих труб (рис. 11.17, 11.19). Преимуществами ее перед другими видами компенсации являются: простота устройства, надежность, отсутствие необходимости в надзоре и уходе, разгруженность неподвижных опор от усилий внутреннего давления. Для ее устройства не нужен дополнительный расход труб и специальных строительных конструкций. Недостатком естественной компенсации является поперечное перемещение деформируемых участков трубопровода, требующее увеличения ширины непроходных каналов и затрудняющее применение засыпных изоляций и бесканальных конструкций.

В бесканальных прокладках для использования естественной компенсации на участках поворотов теплотрассы должны быть непроходные каналы соответствующих поперечных размеров. При сооружении теплопроводов следует максимально использовать все естественные повороты и изгибы трубопроводов для компенсации температурных удлинений. К устройству искусственных компенсаторов следует обращаться лишь после использования всех возможностей естественной компенсации. Такие компенсаторы применяют в случаях, когда невозможно использование естественной компенсации трубопроводов - при наличии длинных прямых участков и стесненных условий.

К преимуществам гибких компенсаторов относятся: большая компенсирующая способность, надежность работы, передача на неподвижные опоры только сил упругости компенсаторов, отсутствие необходимости в сооружений камер для размещения компенсаторов. Эти компенсаторы просты в изготовлении и не нуждаются в постоянном обслуживании и ремонте. Случаи повреждения гибких компенсаторов наблюдаются в эксплуатации довольно редко, как правило, из-за дефектов сварных швов или наружной коррозии стальных труб. К недостаткам гибких компенсаторов относятся: дополнительный расход труб на их сооружение, что увеличивает стоимость тепловых сетей; повышенное гидравлическое сопротивление сетей; значительные габаритные размеры, затрудняющие их применение в городских условиях при насыщенности трассы другими подземными инженерными коммуникациями; боковое смещение трубопроводов, приводящее к сходу корпусов скользящих опор с опорных конструкций.

 

П-образные компенсаторы

Наибольшее распространение получили компенсаторы П-образной формы (рис. 11.18, 11.19). Их применяют во всех случаях, когда по условиям местности невозможно использовать естественную компенсацию, другой вид компенсации менее целесообразен. Устройство П-образных компенсаторов предусматривают независимо от вида прокладки, диаметра трубопровода и параметров теплоносителя. П-образные компенсаторы имеют преимущественное применение для труб диаметром до 200 мм. Это объясняется тем, что на трубах малого диаметра вследствие большой гибкости осевые компенсаторы работают неудовлетворительно. П-образные компенсаторы изготовляют с применением гнутых, крутоизогнутых и сварных отводов.

Компенсаторы гнутые и сварные с крутоизогнутыми отводами устанавливают на трубопроводах для любых давлений и температур. При этом компенсационная способность компенсаторов с крутоизогнутыми отводами при тех же габаритных размерах выше, чем гнутых, за счет более длинного участка h. П-образные компенсаторы из сварных отводов используют преимущественно для трубопроводов с Ду более 500 мм. П-образные компенсаторы, как правило, устанавливают в горизонтальном положении с соблюдением нужного уклона труб.

При ограниченной площади компенсаторы можно устанавливать в вертикальном и наклонном положении петлей вверх или вниз, при этом они должны быть снабжены дренажными штуцерами и воздушниками. Конструкция П-образных компенсаторов, размеры и максимальная компенсирующая способность обычно указаны в проекте.

Компенсирующая способность П-образных компенсаторов может быть увеличена вдвое при предварительной растяжке их в холодном состоянии во время монтажа на величину, равную половине теплового удлинения теплопровода. Для размещения П-образных компенсаторов предусматривается устройство специальных ниш, представляющих собой расширение каналов. Размеры ниш по высоте точно соответствуют размерам канала, а в плане определяются размерами компенсаторов и зазоров, необходимых для свободных перемещений при температурной деформации компенсатора.

Рис. 11.18. Основные характеристики П-образного компенсатора.

 

 

Рис. 11.19. П-образные компенсаторы и участок тепловой сети с естественной компенсацией температурных удлинений.

Рис. 11.20. Определение основных размеров П-образных компенсаторов.

Рис. 11.21. Расположение сварных стыков на П-образном компенсаторе.

Рис. 11.22. Температурная деформация паропровода и расположение опор.

Сальниковые компенсаторы

На магистральных и распределительных трубопроводах водяных и паровых тепловых сетей при невозможности использовать естественную компенсацию и гибкие компенсаторы широко применяют стальные сальниковые компенсаторы (рис. 11.23-11.26). Они позволяют компенсировать расширение трубопроводов больших диаметров, особенно труб большой длины. Очень важно помнить о том, что устанавливать компенсаторы температурных удлинений надо сразу же после монтажа трубопровода, так как позволит избежать многих неприятных ситуаций, которые могут возникнуть при перепадах температур. Стоимость компенсатора значительно ниже затрат, возникающих при ремонте трубопровода и замене магистралей большого диаметра.

 

 

Рис. 11.23. Компенсаторы сальниковые односторонние.

 

Сальниковый компенсатор представляет собой два куска трубы, один из которых вставлен в другой. Принцип такого соединения напоминает стандартный телескоп. Название компенсаторов непосредственно связано с историей их использования, являясь одним из самых старых способов достигнуть герметичности и создать компенсаторные функции. Первоначально в зазор между трубами набивалась стандартная пакля, смазываемая салом для создания эффекта герметичности, благодаря чему и возник термин «сальник». В зазоре между этими кусками труб имеются уплотнение в виде сальников с грундбуксой.

Принцип работы достаточно прост – при изменении температуры для компенсации теплового расширения трубы труба меньшего диаметра входит в трубу большего. При этом сальниковая набивка не дает возможности утечки жидкости или газа, протекающего по трубе.

 

Рис. 11.24. Сальниковый компенсатор: 1 - грундбукса, 2 - садьниковое

уплотнение, 3 - фасонный патрубок, 4 - патрубок, 5 - упорное кольцо.

 

Сальниковые компенсаторы относятся к осевым скользящего типа. Они работают строго вдоль оси теплопровода; какое-либо смещение их продольной оси по отношению к оси трубы компенсирующего участка недопустимо. Сальниковые компенсаторы по своей конструкции делятся на односторонние и двусторонние. Эти компенсаторы устанавливают при подземной прокладке на трубопроводах диаметром от Dy l00 мм, при надземной прокладке на низких опорах - на трубопроводах от Dу300 мм с параметрами теплоносителя до  Ру 2,45 МПа и температурой менее 300°С. Типы конструкций сальниковых компенсаторов на условное давление до 1,6 МПа, температуру до 300°С и условный проход от 100 до 1000 мм указаны в строительных нормах.

Главные преимущества сальниковых компенсаторов – простое устройство, небольшой размер, большое компенсирующее действие. Их легко размещать в тепловых камерах, проходных каналах (рис. 11.25).

Основные недостатки сальниковых компенсаторов – сложность обеспечения полной герметизации сальника и необходимость в наблюдении и тщательном уходе в процессе всего периода эксплуатации. Набивка со временем изнашивается, теряет свою упругость и начинает пропускать теплоноситель. Для восстановления плотности конструкции производят подтяжку сальника. Многократные подтяжки сильно увеличивают силы трения в сальнике, в результате частично или полностью утрачивается компенсирующая способность, поэтому через определенные периоды времени сальники приходится перенабивать.

Компенсатор сальниковый односторонний (рис. 11.23-1.25) – одна из наиболее распространенных моделей, которую используют для компенсации продольного расширения в трубопроводах теплотрасс.

На рис. 11.23, 11.25 показаны односторонние стальные сальниковые компенсаторы, состоящие из патрубка (стакана), грундбуксы, контрбуксы и корпуса. Между наружной стенкой патрубка и внутренней стенкой корпуса размещен сальник, в который уложена набивка из прографиченного асбестового шнура и теплостойкой резины в виде колец. Скосы кромок на буксах способствует более плотному прижатию набивки к поверхности стакана. Набивку и наружную поверхность стакана необходимо периодически смазывать, что способствует удлинению срока службы компенсаторов. Компенсирующая способность одностороннего сальникового компенсатора равна 250-400 мм.

Рис. 11.25. Размещение сальниковых компенсаторов в тепловой камере.

 

Двусторонний сальниковый компенсатор (рис. 11.26) имеет удлиненный корпус и два подвижных стакана. Его компенсирующая способность в 2 раза больше, чем у одностороннего. Перед присоединением сальникового компенсатора к трубопроводу следует тщательно выверить линию во избежание перекосов и заеданий стакана в корпусе. Компенсатор непосредственно вваривают в трубопровод, поэтому его установка не приводит к увеличению количества фланцевых соединений. Во избежание возникновения растягивающих усилий в трубопроводе при установке компенсатора оставляют монтажный зазор между буртом стакана и упорным кольцом корпуса компенсатора на.возможное растяжение после монтажа. При этом компенсирующую способность, предусмотренную конструкцией сальникового компенсатора, необходимо уменьшать на 50 мм.

 

Рис. 11.26. Устройство двустороннего сальникового компенсатора.