Ассортимент, предлагаемый производителями, позволяет выбрать подходящий тип полипропиленового трубопровода для всех областей применения и типов монтажа. Они используются в зависимости от условий применения:
Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа
Тепловые сети — это длинные трубопроводы, которые подвергаются большим нагрузкам как снаружи, так и изнутри. Они подвергаются внешним и внутренним нагрузкам и напряжениям, поэтому их трудно поддерживать в технически безупречном состоянии. Для решения определенных проблем в сети устанавливаются специальные элементы, так называемые компенсаторы. Многочисленные типы компенсаторов для трубопроводов, представленные на рынке в большом разнообразии, предотвращают аварии.
- Для чего служат компенсаторы
- Чем грозит расширение труб
- Сальниковые
- Резиновые
- Тканевый
- Сильфонный
- Линзовый
- Другие виды компенсаторов
- Вид компенсатора для полипропиленового трубопровода
Для чего служат компенсаторы
Важно понимать, что тепловые сети — это системы трубопроводов, по которым перемещаются носители тепловой энергии. В основном это горячая вода, реже — насыщенный пар. Таким образом, в этих сетях есть две основные нагрузки и две второстепенные. Но даже самые незначительные из них часто приводят к серьезным авариям.
- перепады температуры;
- перепады давления.
Эти две нагрузки вызывают расширение, а затем сужение труб. Эти движения часто приводят к деформации и, со временем, к возрастающей перегрузке. Конечным результатом является разрушение всей или части системы, что одинаково неприятно и экономически затратно.
Два небольших груза:
- вибрация труб от работы насосных установок;
- собственная вибрация самой магистрали.
Когда эти две составляющие разрушаются по амплитуде, происходит быстрое разрушение структуры трубы, особенно в местах соединения ее элементов.
Чтобы избежать этого, в системе трубопроводов устанавливаются компенсаторы. Они представляют собой разновидность упругих конструкций (фитингов), которые поглощают не только вибрации, но и эффекты расширения и сжатия труб. Они, по сути, компенсируют напряжения, действующие на трубу.
Трубы расширяются и сжимаются не только в поперечной плоскости из-за изменения температуры и давления. Происходит линейное расширение материалов. При строительстве сетей централизованного теплоснабжения происходит непрерывное линейное расширение.
Это серьезная нагрузка, которую трубы могут выдержать только с помощью компенсаторов. Если они не установлены, то сварные швы и соединения профилей, приводимых в движение швами, выйдут из строя, в частности.
Поэтому установка различных типов компенсаторов в трубопроводах сети централизованного теплоснабжения теперь является обязательством, от которого нельзя отказаться. Это единственный способ обеспечить эффективную и долговременную работу систем трубного отопления.
Чем грозит расширение труб
Перечисление того, что может произойти с трубопроводом, если не установить определенный компенсатор:
- 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 постоянному ремонту, что сказывается на стоимости предоставляемых услуг.
Виды устройств для компенсации
Предлагаемые производителями компенсаторы делятся на несколько типов. Классификация основана на различных параметрах. Прежде чем сделать выбор, необходимо рассмотреть, какими параметрами должен обладать трубопровод тепловой сети. Точнее, из какого материала изготовлены устанавливаемые трубы. На этапе проектирования обязательно нужно рассчитать перегрузку системы.
Сальниковые
Этот тип был создан первым. Но даже сегодня такие предохранители все еще оправданы. Особенно это касается цены продукта. Компенсатор сальникового уплотнения зарекомендовал себя как отличный компенсатор. С его помощью можно компенсировать расширение трубопровода по всей его длине.
Но этот тип также имеет некоторые недостатки:
- на участке его установки быстро появляются протечки;
- проводить ремонт непросто;
- плохо выдерживает угловые нагрузки;
- не способен противостоять нагрузкам от химически активных жидкостей.
Однако у этого типа есть одно важное преимущество: чем длиннее трубопровод, тем эффективнее работает компенсатор. Другими словами, надежность компенсации напрямую зависит от длины проводника.
Конструктивно он представляет собой две оболочки из жаропрочной стали разного диаметра. При монтаже один вставляется в другой, и между ними помещается специальный уплотнительный материал. Внутренняя оболочка движется сквозь внешнюю оболочку по мере ее линейного расширения. Оба элемента соединяются на двух концах соединительных труб.
Компенсатор может выдерживать давление до 2,5 МПа и температуру до +300°C.
Другим недостатком является то, что соединительный элемент — гидробокс — необходимо постоянно подтягивать. Поэтому на месте расположения компенсатора строится колодец, в котором проводятся профилактические и ремонтные работы.
Резиновые
Этот тип считается универсальным, поскольку его можно устанавливать в стальные или полипропиленовые трубы отопления. По сути, это то же самое, что две стальные оболочки, выполненные в виде толстых фланцев. Между ними находится резиновая вставка. Он действует как компенсатор.
Это устройство имеет несколько важных преимуществ:
- 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.
Он выдерживает давление до 2,5 МПа и температуру до +200°C. Причиной появления резинового типа стали плохие характеристики U-образной модели, которая не выдерживала угловых нагрузок.
Тканевый
Этот тип считается особенным, поскольку он был разработан не для труб отопления, а для газовых труб. Однако со временем его стали использовать и в других трубопроводных системах:
- отопление;
- горячий водопровод;
- сети, эксплуатируемые на морозе;
- трубопроводы с агрессивными жидкостями и газами.
Самым большим преимуществом тканевого компенсатора является его способность выдерживать значительные колебания температуры. Кроме того, он обеспечивает повышенную защиту от ультрафиолетовых лучей.
Назначение устройств
Все системы централизованного теплоснабжения постоянно находятся под сильным давлением. Стенки трубопровода подвергаются воздействию высокого давления. Колебания температуры происходят регулярно. Кроме того, система подвергается сильному гидроудару через различные промежутки времени.
Все это приводит к сжатию или расширению материала, из которого состоит тепловая сеть. Эти движения неизбежно приводят к деформациям и необратимым перегрузкам. И в итоге вся система быстро разрушается.
Для предотвращения регулярных аварий и продления срока службы тепловой сети можно принять специальные защитные меры. Для увеличения срока службы сети на трубы отопления устанавливаются такие элементы, как компенсаторы. Благодаря своей эластичности эти детали способны значительно компенсировать критические нагрузки на систему.
Важность этих защитных элементов неоспорима. Они значительно гасят вибрации, возникающие при работе насосов в системе. Вы можете даже не ощущать его на ощупь, но он есть. Наибольшую опасность представляет ситуация, когда вибрации, передаваемые насосом, совпадают с вибрациями в самой трубе. Этот резонанс многократно увеличивает частоту импульсов, и вредное воздействие происходит гораздо быстрее.
Второй важный момент — компенсация размера самого трубопровода. Материалы сжимаются под постоянным воздействием меняющейся температуры жидкости, протекающей по трубам. Эти изменения больше всего влияют на сварные швы. Муфтовые соединения также подвергаются воздействию. Такие нагрузки могут привести к быстрому разрушению этих суставов.
Установка защитных элементов в отопительной сети в настоящее время является необходимым условием для обеспечения надежной работы системы отопления. Такая мера значительно увеличивает интервалы технического обслуживания. И в целом это создает благоприятные условия для долгосрочной работы всей системы.
Виды компенсаторов
К выбору защитного элемента необходимо ответственно подойти еще на этапе подготовки. Поскольку тепловые сети изготавливаются из различных материалов, для них также производятся различные типы трубных компенсаторов. Это означает, что необходимо рассчитать возможную перегрузку, а затем выбрать подходящий элемент с соответствующими параметрами.
Сальниковые
Этот тип взрывателя был использован одним из первых. Хотя этот метод довольно старый, он используется и сегодня. Это связано с тем, что увеличение размеров компонентов под воздействием высоких температур сглаживается по всей системе, независимо от ее длины. Однако этот тип компенсаторов имеет много недостатков.
Недостатки заполнения ящиков:
- Необходим постоянный контроль для обнаружения протечек.
- Плохо переносят угловые напряжения.
- Ремонт дорого обходится и его трудно выполнять.
- Не способны противостоять химическим агрессиям.
Но даже несмотря на это множество недостатков, элементы с коробчатым заполнением лучше, чем сильфонные компенсаторы. И это факт, что сглаживающая способность первого увеличивается пропорционально объему сети. Чем дольше проложен трубопровод, тем он надежнее.
Стальная конструкция состоит из двух оболочек разного объема. Меньший вставляется в больший, а соединение герметизируется специальной прокладкой. Сальниковый компенсатор выдерживает давление до 2,5 мПа и среднюю температуру до +300 °C.
Внутренняя трубка может перемещаться внутри большего элемента и таким образом компенсировать расширения и сжатия. А благодаря надежному уплотнению протечки невозможны. Однако, поскольку водяное кольцо необходимо регулярно подтягивать, отопительную сеть нужно проверять не один раз.
Резиновые
Эти предохранители являются наиболее часто используемыми. Это объясняется тем, что они универсальны и подходят как для стальных конструкций, так и для их полипропиленовых аналогов. Их главное отличие в том, что рабочим элементом является резиновая вставка.
К преимуществам резиновых компенсаторов относятся:
- 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.
Резиновый рабочий элемент размещается между двумя стальными фланцами. Предохранитель также может выдерживать давление в системе до 2,5 мПа. Однако повышение температуры не должно превышать +200 °C. Защитное устройство выдерживает давление до 2,5 мПа.2. Это предохранительное устройство было использовано для замены U-образного компенсатора, который был популярен в прошлом, но не всегда выполнял свою функцию.
Тканевый
Специальный тип, предназначенный для газовых линий низкого давления. Он используется для компенсации теплового расширения в системе. В случае с текстильным механизмом основной задачей является обеспечение достаточной прочности рабочего элемента при различных температурных условиях.
Тканевые компенсаторы используются для:
- трубопровода, обслуживающего агрессивные химические реагенты;
- теплотрасс, в которых температура превышает установленные нормы для других компенсаторов;
- систем, работающих на морозе.
Коротко о главном
Перед монтажом отопительной сети ее необходимо тщательно защитить. Работа в условиях высокого давления и периодически меняющихся температур приводит к регулярному сужению и расширению системы. Это может привести к преждевременному разрушению трубных соединений.
Существует несколько специальных компенсаторов, которые могут поглощать как вибрации в трубах, вызванные работой системы, так и расширение трубопровода при повышении температуры. Однако перед установкой компенсатора необходимо рассчитать нагрузку на систему отопления. На основании этих расчетов следует выбрать компенсатор подходящей конструкции и материала. Это обеспечит надежность непрерывной работы всей системы.
Установка сильфонных компенсаторов
Целью установки сильфонного компенсатора является поглощение теплового расширения трубы. Обычно температура среды (жидкости) является основной причиной изменения размеров трубы, но в некоторых случаях температура окружающей среды может вызвать тепловое движение трубы, т.е. расширение или сужение.
Рекомендации по установке
1. при установке сильфонных компенсаторов проверьте соблюдение основных параметров, заданных при проектировании, напр.
- диаметр Ду, мм;
- давление Ру, МПа;
- компенсирующая способность, мм.
2. диаметр и давление трубопровода должны соответствовать выбираемому компенсатору. 3.
3. при установке сильфонных компенсаторов на участке трубы между каждыми двумя последовательно расположенными неподвижными точками разрешается устанавливать не более одного компенсатора. 4.
4. приспособления для скольжения должны быть периферийными (кронштейны, рамы и т.д.). Они не должны создавать больших сил трения. Рекомендуется использовать уплотнения из фторопласта и т.п. Трубки не должны заклиниваться и не должны выравниваться во время движения. Максимальное расстояние для Dу≤ 100 мм — 1 мм, для Lу≥ 125 мм 1,6 мм.
5. действующие силы (силы трения, силы упругих сильфонов и т.д.) должны быть учтены в расчетах труб.
6. при выборе места установки сильфонных компенсаторов следует выбирать наилучшее место в трубе.
7. во время испытания давлением давление не должно превышать 1,25 × Pу.
8. испытание давлением должно проводиться только после полного монтажа трубопроводов.
9. в той части трубопровода, где установлен осевой сильфонный компенсатор, должны быть полностью исключены скручивающие напряжения, угловые силы и поперечные перемещения.
Определение точек установки компенсаторов и направляющих опор для трубы
Для обеспечения надлежащей эксплуатации трубопровода в рабочем состоянии систему необходимо разделить на отдельные участки, чтобы установить там сильфонные компенсаторы. Основной функцией компенсаторов является контроль расширения трубопровода между неподвижными опорами, причем движение происходит строго в осевом направлении для обеспечения жесткости конструкции.
Неподвижные опоры предназначены для восприятия всех сил, действующих на трубопровод.
Направляющие (скользящие) опоры трубы обеспечивают выравнивание расширительного сильфона и предотвращают его смещение относительно оси трубы. Сильфонный компенсатор, обладая высокой гибкостью в сочетании с внутренним давлением, может стать неустойчивым и деформироваться в отсутствие направляющих, что может привести к разрушению трубопровода.
Основной рекомендацией является установка осевого сильфонного компенсатора вблизи неподвижной опоры. Сильфон осевого компенсатора обычно устанавливается на максимальном расстоянии 4Dуот неподвижной точки опоры. Это необходимо для обеспечения жесткости конструкции.
Если вы будете соблюдать правила установки сильфонного компенсатора, вы максимально продлите срок службы трубопровода и тем самым сэкономите расходы на незапланированный ремонт.
Деформационный шов в середине прямого участка трубопровода
Расширительный шов на конце прямого участка трубы
Компрессор на прямом участке трубы Z
Компрессор на участке трубы T
Расстояния между компенсатором и опорами трубопровода
Первая направляющая колонка должна располагаться на расстоянии не более 4 диаметров трубы от сильфонного компенсатора. Расстояние между первой и второй направляющей составляет 14 диаметров трубы.
L1= 4Ду(максимум). L2= 14Ду(максимум). L3см. диаграмму — максимальное расстояние между осями направляющих опор.
Максимальное рекомендуемое расстояние между опорами для скользящей опоры показано на графике. Он показывает зависимость расстояния между опорами и давления в системе от диаметра трубопровода.
Эти расстояния определяются на основе расчетов прочности и устойчивости трубопровода и являются стандартизированными.
Правильное расположение компенсаторов КСО, неподвижных и направляемых опор и влияние направляемых (скользящих) опор на состояние трубопровода при тепловом расширении показано на рисунке ниже.
Особенности монтажа компенсирующих устройств
Монтаж систем отопления и водопроводов в жилых зданиях с деформационными швами должен выполняться в соответствии с проектом. Деформационные швы должны быть прикреплены к основной конструкции с помощью сварки.
Устройства устанавливаются, когда трубопроводная система не работает, когда она не находится под давлением и когда нет транспортируемой жидкости. При монтаже необходимо позаботиться о выравнивании трубопровода и компенсатора, чтобы избежать радиальных нагрузок на систему во время эксплуатации.
Такое напряжение приведет к засорению и дальнейшему выходу из строя движущихся частей изделия.
Система отопления должна быть оснащена компенсаторами на прямых участках труб и со всеми секциями, закрепленными на неподвижных опорах. В дополнение к неподвижным опорам необходимо установить скользящие опоры для предотвращения деформации трубы при тепловом расширении. При расчете максимального размера зоны трубы со встроенным компенсатором необходимо учитывать трение в местах установки.
Осторожно. Не устанавливайте опоры или подвесные конструкции в зоне установки пузырькового компенсатора.
На этапе разработки проекта установки неподвижных опор необходимо учитывать величину жесткости деформационного шва, силу расширения и силу трения для скользящих опор.
Деформационные швы могут устанавливаться как в горизонтальных, так и в вертикальных трубопроводах. Стрелка устройства должна указывать в направлении потока теплоносителя, стрелка корпуса вертикального трубопровода должна быть направлена вниз, независимо от направления теплоносителя. В случае выхода из строя деформационные швы подлежат только замене.
Монтаж: расчеты и требования
Полипропиленовые трубы с алюминиевым армированием имеют коэффициент теплового расширения 3×10-⁵ 1/°C, тогда как обычные трубы имеют коэффициент теплового расширения 15×10-⁵ 1/°C. Из этого следует, что изменение температуры на 10 ⁰C увеличивает длину на 0,3 мм в первом случае и на 1,5 мм во втором. Если вы знаете длину трубы и пределы изменения ее температуры, нетрудно рассчитать, насколько она удлинится.
Предположим, что система отопления установлена при температуре 20⁰C и нагрета до 100⁰C. Полученная разница в 80⁰C увеличит каждый метр армированных труб на 0,3×8=2,4 мм, а обычных — на 1,5×8=12 мм. Если их длина составляет 10 м, то общее увеличение составит 2,4×10=24 мм и 12×10=120 мм.
Для коммуникационного оборудования, предназначенного для работы в условиях высоких температур, выбирайте трубу с минимальным линейным расширением. Подходят варианты, армированные алюминием или этиленвиниловым спиртом. Для холодной воды можно использовать обычные полипропиленовые трубы, так как колебания температуры незначительны. Максимальная разница составляет 20⁰C в холодную погоду при ходьбе по неотапливаемому подвалу.
Теплый пол устанавливается с температурой 16-20 ⁰C в растворе, максимально допустимая температура нагрева согласно санитарным нормам составляет до 55 ⁰C. При такой разнице допустимо использование обычных труб. Хотя тепловое расширение изделий в растворах и штукатурках гасится окружающим материалом, армированные варианты более надежны. Это лучше для того, чтобы впоследствии не пришлось откапывать пол и стены.
Трубы, проложенные под штукатуркой, должны быть заключены в полиуретановую или полиэтиленовую пену. Этот метод называется «труба в трубе». Его использование снижает потери тепла при нагревании стен, а эластичность обшивки позволяет изделиям расширяться, снимая внутренние напряжения.
Полипропиленовые соединения крепятся к стенам на жестких и подвижных опорах. Первые не позволяют изделиям расширяться при тепловом расширении. Они используются для разделения водопроводных труб в деформационных швах. Чтобы стояк не расшатался, его жестко закрепляют под блоками, изгибами и стыками труб. Деформационные швы устанавливаются посередине, между неподвижными креплениями.
Второй тип крепления не предотвращает расширение изделий вследствие теплового расширения. С помощью этого метода можно проложить коммуникацию без опускания сифонной трубы. Поскольку этот тип монтажа не препятствует движению труб, компенсаторы не требуются.
При прокладке труб в колодце или трубопроводе необходимо принять меры предосторожности для компенсации температурных колебаний в ответвлениях. Это можно сделать, добавив изгибающий рычаг, если коммуникации находятся на большом расстоянии от стены. Увеличение отверстия до размера, обеспечивающего свободное движение ветки, или установка L-образного компенсатора также решает проблему. Точки крепления жестких стояков в шахте и в трубопроводе должны находиться на расстоянии не более 3 м друг от друга. На прямых участках неармированных труб длиной более 10 м на анодах и ответвлениях должны быть установлены компенсаторы.
Чем опасно тепловое расширение
В результате ошибок при проектировании, не учитывающих тепловое расширение трубы, части трубы при нагревании отклоняются вбок, создавая гофрированную форму. Это значительно повышает уровень шума протекающей жидкости. В результате трубы деформируются:
- разрушение опор крепления;
- снижение пропускной способности из-за скопления воздуха в верхних точках;
- падение температуры радиаторов отопления;
- образование трещин на изгибах и утечек через них.
Классификация компенсаторов
Деформационные швы делятся на две группы:
- Естественные компенсаторы. Это устройства, работающие за счёт амортизирующих свойств материалов из которых они изготовлены. К таким компенсаторам относятся П-образные, петлеобразные детали, компенсатор Козлова.
- Компенсаторы, изготавливаемые из упругих материалов. К таким относятся осевые, сильфонные, фланцевые, сдвиговые, универсальные и др. Другими словами те детали, от которых требуются повышенная прочность и долговечность эксплуатации. В основном эти детали применяются в промышленности.
Преимущества
- Увеличивает бесперебойный срок эксплуатации трубопровода.
- Допускает погрешность при монтаже трубопровода.
- Сохраняется герметичность системы на всём протяжении эксплуатации системой.
- Гасятся вихревые потоки возникающие внутри труб.
- Защищает от гидроударов.
- Защищает целостность трубопровода при нагреве теплоносителя.
- Равномерно распределяется давление по всему трубопроводу.
- Полная совместимость со всеми видами полипропиленовых труб.
- Нагревание/остывание теплоносителя ни как не влияет на положение и геометрию трубопровода на остальных участках.
Устройство было разработано техническим директором компании «Альтерпласт» Олегом Козловым. Это устройство используется для компенсации теплового расширения полипропиленовых труб (армированных и неармированных) в системах отопления и горячего водоснабжения.
Этот тип компенсаторов относится к устройствам мочевого пузыря.
Устройство компенсатора Козлова
Внутри полипропиленовой трубы (обсадной трубы) находится компенсационный элемент, состоящий из пузыря, изготовленного из 2 слоев нержавеющей стали толщиной 1,5 мм. Компенсатор Козлова используется для компенсации теплового расширения при прокладке полипропиленовых труб. Рекомендуется устанавливать его на длине более 10 метров.
- Диаметр труб — 20-63 мм.
- Диаметр кожуха — 32- 63 мм.
- Расчётная длина — 237-270 мм.
- Подсоединение — муфты под пайку.
- Компенсирующая способность на сжатие — 22-30 мм в зависимости от диаметра труб и производителя, который вправе самостоятельно изменять технические характеристики изделий.
- Осевой ход — 25-35 мм.
- Циклов сжатие/разжатие — 50 000.
- Проходное сечение (внутренний диаметр) — 12,5-31.5 мм.
