Сильфонный компенсатор для горячего водоснабжения

αl (t – tВ)
∆l = _______________ мм
100

Т еплово е удлинени е трубопровода приводит к возник новению значительны х продольны х усили й , которые оказывают давление на конечные закрепленные точки (опоры трубопровода ), стремясь сдвинуть их с места. Эти усилия настолько могут быть настолько значительны ми , что способны разрушить опоры, привести к нарушению фланцевых и сварных соединений или вызвать продольный изгиб трубопровода.
Для защиты трубопровода от нежелательных нагрузок, возникающих при изменении температуры и давления , его проектируют и конструктивно исполняют так, чтобы он имел возможность свободно удлиняться при нагревании и укорачиваться при охлаждении без перенапряжения соединений и материала труб. Способность системы отопления к деформации под действием тепловых удлинений в пределах допускаемых напряжений в материале труб называется компенсацией тепловых удлинений. Способность трубопровода компенсировать тепловые удлинения за счет эластичности конструкции участка и упругих свойств металла, без специальных дополнительных устройств, встраиваемых в трубопровод, называется самокомпенсацией. Самокомпенсация возможна благодаря тому, что в трубопровод е , кроме прямых участков, между неподвижными опорами имеются повороты или изгибы. Расположенный между двумя прямыми участками поворот или отвод обеспечивает возможность компенсаци значительной части удлинения благодаря эластичности конструкции, а остальная часть компенсируется за счет упругих свойств металла прямого участка системы .
Если при проектировании и монтаже отсутствует возможность использовать самокомпенсацию трубопровод а или ее недостаточно для обеспечения защиты трубопровода от усилий, возникающих под действием тепловых удлинении, проходится прибегать к устан о в ке специальны х устройств, называемы х компенсаторами.

К системе отопления высотных жилых домов предъявляются самые жесткие требования , она должна быть долговечной и надежной. Практика показывает, что в результате неверных расчетов, неправильно установленных компенсаторов для стояков водоснабжения или их полного отсутствия, применения низкокачественных материалов, даже совершенно новы й трубопровод не защищен от повреждений .

К омпенсатор для стояков водоснабжения сильфонный позволя е т гасит ь ряд вибраций возникающих при работе трубопровод а и насосного оборудования , компенсировать движение трубопровода при изменении температуры проводимой или окружающей среды, влекущих за собой тепловое расширение вследствие нагрева рабочей средой , а также воспринимает на себя смещение труб при оседании почв и опор , значительно продлева я срок службы трубопровода.
компенсатор для стояков водоснабжения сильфонный сконструирован на основе гофрированной оболочки ( гибкого сильфона ) выполненого из многослойной нержавеющей стали. К омпенсирующая способность , о севой ход, зависит от количества сильфонов и количества гибких гофр в каждом сильфоне. Использование компенсаторов позволяет обеспечить : компенсацию температурного расширения трубопроводов; компенсацию несоосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ; изол яцию вибрационны х нагруз о к от работающего оборудования; изол яцию вибрационны х нагруз о к от потока транспортируемой среды ; надежное соединение труб различного типа ; предотвращает разрушение труб при деформации трубопроводов; герметизирует трубопроводы . Рабоч ая сред а : вода, пар, воздух, природный газ, другие газы , жидкости, неагрессивные по отношению к материалам примененным в конструкци и устройства .
Сильфонные к омпенсатор ы для стояков водоснабжения н е предназначен ы для работы с рабочими средами, которые используются в химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих опасных производственных объектах.
К омпенсатор сильфонный для стояков водоснабжения может быть изготовлен с внешним защитным кожухом , позволяющим защитить сильфон от внешних воздействий , а также внутренним экраном для защиты сильфона от воздествий рабочей среды.

Д о недавнего времени в системах отопления традиционно применялись устаревшие компенсирующие устройства, П , S, L -образные компенсаторы. Такие устройства просты и имеют сравнительно невысокую стоимость . Применение П, S и L -образных систем позволяет создавать компенсирующие устройства непосредственно на месте монтажа. Такие компенсаторы изготовливаются из отводов и прямых отрезков труб при помощи сварки. Диаметр, толщина стенки и марка стали труб для гнутых компенсаторов должны быть такие же, как и для основных участков трубопровода. Компенсационная способность таких конструкций колеблется в зависимости от диаметра трубопроводов, чем больше диаметр, тем больше компенсационная способность. Расположение таких устройств при монтаже рекомендуется принимать горизонтальное. При вертикальном или наклонном их расположении требуется применение воздушных или дренажных устройств. Для создания максимальной компенсирующей способности гнутые компенсаторы перед монтажом, в холодном состоянии приходилось растягивать и закреплять распорками. В таком положении их устанавливали и монтировали на трубопровод при помощи сварки. Распорки удалялись только после присоединения компенсатора к трубопроводу. П ри этом имеют целый ряд значительных недостатков: П , S, L -образные компенсаторы требуют выделения значительной площади для их установки , а сальниковые требуют периодического технического обслуживания и постоянного контроля, а при подземной прокладке постройки специальных камер. Таким образом первоначальная экономия на стоимости самих компенсаторов , влечет за собой потерю полезной площади, существенное увеличение стоимости монтажа и штата обслуживающего персонала .
Кроме того установка сальникового компенсатора достаточно трудоемка. Сальниковые компенсаторы при монтаже необходимо устанавливать строго соосно с трубопроводом, без перекосов во избежание заедания подвижных частей и повреждения сальниковой набивки компенсатора. Направляющие устройства в местах подсоединения к таким компенсаторам должны плотно обжимать трубы пригнанными к ним роликами и центрировать трубу в горизонтальной и вертикальной поверхностях, не создавая больших продольных усилий трения в местах соприкосновения. Сальниковые компенсаторы не подвергаются растяжке после установки, так как при приварке компенсатора к трубопроводу его раздвигают на длинну, указанную в инструкции производителя и заложенную в проекте, определяемую по расстоянию между рисками, нанесёнными на его корпусе и стакане при его изготовлении. При этом между упорными кольцами на патрубке и в корпусе компенсатора должен быть оставлен зазор на случай понижения температуры по сравнению с температурой воздуха в момент монтажа. Минимальная величина зазоров при длине участка трубопровода 100мм должна составлять при температуре наружного воздуха в момент монтажа ниже -5С — 30мм, от -5С до +20С — 50мм, свыше +20С — 60мм. При монтаже необходимо предусмотреть, чтобы в случае срыва или подвижки неподвижных опор движущаяся часть трубы не вырвалась из корпуса компенсатора. В большинстве случаев для этого на скользящую часть трубы приходится приваривают ободок так, чтобы он не мешал работе компенсатора.

Учитывая вышеперечисленные недостатки, наиболее оптимальным решением становится применение сильфонных компенсаторов для стояков водоснабжения, не требующих обслуживания. П рименение сильфонных компенсаторов при строительстве трубопроводов и реконстру кции отопительных систем высотных жилых домов позвол яет снизить риск возникновения причин влекущих за собой разрушение трубопровода. При этом сильфонные компенсаторы герметичны, компактны, долговечны и не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации .

Монтаж компенсаторов для стояков водоснабжения производится после установки на трубопроводе неподвижных опор, при монтаже вертикальных участков трубопроводов необходимо принимать меры, исключающие возможность сжатия и деформации компенсаторов под действием силы тяжести трубопроводов. Монтаж производится в соответствии с проектом трубопровода, выполненным проектной организацией ,и осуществляется путем его приварки к трубопроводу. Компенсаторы при монтаже необходимо устанавливать строго соосно с трубопроводом, без перекосов во избежание заедания и повреждение его подвижных частей.

Расчет удлинения участка стального трубопровода проводится по формуле:
L= 0,012×Н×(T1-T2),
где:
0.012 мм/(м×С)- коэффициент температурного удлинения углеродистой стали.
Н м– высота трубы.
Т1 °С — максимальная температура воды в системе отопления.
Т2 °С- минимальная температура монтажа системы отопления.
L= 0,012* 30* (90- (-10))=36 мм.
При расчете компенсаторов в высотных домах применяются аналогичные вычисления. Например, для 20-ти этажного дома понадобится установить уже 3 сильфонных компенсатора на каждую трубу системы отопления.

Для систем отопления ( при 70-90º С) компенс ирующая способность рассчитывается как Δ=1 мм/м. Каждый компенсатор должен быть установлен между двух неподвижными опорами для вертикального трубопровода длиной 30 м (10 этажное здание).

Подбирая компенсатор для стояков водоснабжения сильфонный необходимо рассчитать срок службы и определ ить реальн ый срок службы воспользова вшись методикой подбора компенсаторов в зависимости от количества циклов и длины сильфона .

При расчете следует учитывать, что компенсатор на 50 циклов должен работать от 1 до 5 лет, компенсатор на 1000 циклов должен работать от 5 до 15 лет, на 5000 — до 25 лет и более ( при этом важно учитывать услови я эксплуатации).
Одним полны м цикл ом считается осевое сжатие — растяжени е сильфона на полную длину его рабочего хода.
К примеру, если осевой ход указан — 210 мм. для 5000 циклов, то это означает: (+/-105).
Допустим мы имеем два компенсатора заложенные в проект теплов ой сет и . Один компенсатор с длиной 1080 мм , который рассчитан как минимум на 1000 полных циклов; другой с длиной 630 мм , рассчитан ый на 50 циклов.
Но при эксплуатации, компенсатор ы не буд у т постоянно работать на полную длинну осевого хода , это зависит от условий работы: температуры раб. среды, перепадов давления, вибраци й и т.п. Если конструкция работает не на полную мощность, то осевые перемещения будут меньше чем +/-105 мм и, соответственно, ресурс работы увеличится.
Показатель осевого хода напрямую связан с количеством циклов срабатывания : чем больше один, тем меньше второй.
Так, компенсатор с длиной 630 мм и компенсирующей способностью 210 мм (+/-105) проработает 50 циклов, но если величина срабатывания составит +/-95, то пройдет 75 циклов, если он будет компенсировать +/-31,5 мм, то его ресурс увеличится до 5000 циклов.
Компенсатор с длиной 1080 мм и компенсирующей способностью 210 мм (+/-105) проработает 1000 циклов, если же он будет работать с компенсирующей способностью +/-95, то сможет выдержать 1100 циклов, если он будет компенсировать сжатие-растяжение +/-31,5 мм, то его ресурса увеличится до 140000 циклов.

Поэтому перед заказом компенсаторов необходимо ознакомиться с условиями в которых допускается примен ение компенсатор а , а также вычислить запас необходимого осево го хода сильфона .

Безопасность эксплуатации компенсатора должна обеспечиваться: прочностью и герметичностью компенсатора в соответствии с требованиями технических условий ; прочностью и герметичностью технологической магистрали; надежным креплением при монтаже на объекте , качеством сварного шва . Все работы по монтажу и демонтажу компенсатора должны выполняться при полном отсутствии давления в технологической магистрали.

Гарантия качества является важнейшей задачей при производстве сильфонных компенсаторов , о н а обеспечивается на всех стадиях проектирования, производственной технологии и испытаний готовой продукции . К онтроль осуществляется путем проведения р азрушающи х испытани й в лаборатории завода проводя следующие тесты : усталостн ые испытания; испытания на разрыв; испытани я механических свойств материала и сварных швов на растяжение, на удлинение, на прогиб и удары ; лабораторн ые исследования структуры металла, сварного соединения; исследования жесткости.
При исследовани и химического состава применяется спектрофотометр . Проводится фотографировани е х800 при помощи металлографическ ого микроскоп а.

Компенсаторы для водопровода СТЭ

Сильфонные компенсаторы применяются не только на промышленных объектах, без них не может нормально работать коммунальная сфера. Одни из таких устройств устанавливаются на стояки водопроводов, которые позволяют подавать в наши дома воду и тепло.

Коммунальные компенсаторы

Сильфонные компенсаторы (аббревиатур СТЭ, ОВМ) применяются на стояках отопления в многоквартирных домах, они устанавливаются на трубопровод системы водоснабжения дома, на системы подачи тепла и другие коммунальные трубопроводы. Основная задача этих компенсаторов, защищать трубопровод от пагубных воздействий, в следствие динамических и статических нагрузок влияющих на систему. Появление вредных сил неизбежно, поскольку при работе водопроводов и систем отопления возникают:

вибрации от прохождения по трубам теплоносителя, от воздействия внешних факторов, работы насосного оборудования;
температурные расширения при работе с горячими теплоносителями;
температурные и сейсмические изменения во внешней среде;
некоторая несоосность системы, после ее монтажа;
недочеты в работе системы, вызванные ошибками при проектировании;
деформации в трубопроводной системе.

Сильфонные компенсаторы для водопроводов и систем отопления многоэтажных построек (СТЭ, ОВМ) значительно увеличивают срок службы трубопроводных магистралей. Подобные компенсаторы не нуждаются в ремонте и обслуживании, а их срок годности в среднем составляет порядка 20 лет. Используя такие изделия, необходимо лишь правильно провести монтажные работы, и тогда служить устройство будет долго и без проблем. Важно понимать, что сильфонный компенсатор не справится с силой тяжести трубопровода, поэтому необходимо исключить ее, путем установки опор с обоих сторон от компенсирующего устройства. Стрелка указывает направление движения теплоносителя, помогает правильно смонтировать сильфонный компенсатор

Монтаж компенсатора производится методом приварки, когда имеются патрубки, и установки, в случае фланцев. В не зависимости от способа крепления, изделие должно быть установлено герметично и соосно, относительно трубопровода. Никаких перекосов быть не должно. Монтаж узлов системы и компенсаторов проводится при полном отсутствии давления в трубах, а так же при полном соблюдении техники безопасности, действующей на данном объекте.

Линейка сильфонных компенсаторов для стояков водоснабжения широко распространена в отечественном производстве компенсаторов. Каждая компания, занимающаяся реализацией сильфонной продукции, готова предоставить подобные устройства заказчику. Главное выбрать подходящую модель, в которой будут присутствовать нужные элементы.

Конструктивные особенности

Сильфонные компенсаторы для стояков водоснабжения компенсируют тепловые изменения в трубопроводе при прохождении теплоносителя из неагрессивных жидких сред (вода, пар, воздух, природный газ). Для агрессивных, химических, нефтяных, теплоносителей применять такие устройства нельзя, в этих случаях для создания элементов устройства должны использоваться совсем другие сплавы.

Состоят компенсаторы для водопровода из следующих элементов:

Многослойного сильфона из нержавеющей легированной стали, главного элемента компенсатора, который при сжимании и разжимании, гасит появляющиеся деформации. Сильфон обладает определенным запасом хода и компенсирующей способностью, которые указаны заводом производителем.
Патрубков под приварку в базовой версии или фланцев, по желанию заказчика, которые исполняются чаще всего из обычных сталей (сталь 20).
Внутреннего направляющего экрана, необходимого для защиты сильфона от внутренних факторов, а также предохранения его от поперечных перемещений. Внутренний экран (гильза) дает возможность сильфону работать только с осевыми нагрузками (экран внутри сильфона приварен только с одной стороны, вторая сторона свободна, тем самым уменьшая сопротивление потоку).
Внешнего кожуха, защищающего сильфон уже от внешних факторов.

Диаметры сильфонных компенсаторов для стояков отопления и водопроводов находятся в пределах от 15 мм до 100 мм, давление, которое способно выдержать устройство от 1 МПа до 1,6 МПа и даже до 2 МПа.

Сфера применения

Отметим, что в настоящее время применяются чаще металлопластиковые трубы, способные сами компенсировать свои тепловые деформации, а необходимость в компенсаторах СТЭ, ОВМ постепенно снижается. Однако спрос на такие устройства остается приемлемым для того, чтобы заводы производители не сворачивали производство.

Сильфонные компенсаторы такого плана используются в ремонтных проектах старых сооружений, а так же в постройке новых высотных домов, где при проектировании отдали предпочтения металлическим трубам. Устанавливаются они на неподвижных участках трубопроводной системы, который ограничен двумя опорами. Во время своей работы сильфон компенсатора сжимается и разжимается, тем самым гася деформационные нагрузки трубопровода.

В зависимости от проекта, на один трубопровод может быть установлено сразу несколько компенсационных устройств. Обычно 1 компенсатор необходим на каждые 10 этажей здания или 30 метров. Инженеры, разрабатывающие проектную документацию, должны уделить необходимое внимание работе вертикальных стояков, чтобы в дальнейшем не было регулярных поломок.

Для безопасности эксплуатации компенсаторов должны быть соблюдены следующие условия:

герметичность, прочность и качество сборки сильфонного компенсатора, согласно ТУ производителя;
герметичность, прочность трубопроводной системы, согласно проектной документации;
правильный монтаж, качественный сварной шов, крепкое и герметичное крепление, соосность узлов системы.

Продажей сильфонных компенсаторов для отопления, марок СТЭ, ОВМ занимаются практически все фирмы связанные с сильфонной продукцией, найти и закупить их не составляет труда. При этом выбирать можно продукцию как отечественных, так и зарубежных заводов. Основная задача — найти хорошую продукцию, ведь использование сильфонных компенсаторов из некачественной стали может привести к быстрому выходу трубопровода холодной или горячей воды из строя. Погубить устройство может банальная коррозия, которая разрушит сильфон.

Поэтому при закупке сильфонных компенсаторов для стояков водопроводов и систем отопления, желательно ознакомиться с сертификационной документацией. По ней можно судить не только об уровне качества изделий, но узнать его рабочие характеристики. Контроль качества предполагает проведение различных испытаний, которые должны подтвердить необходимый уровень технических параметров изделия.

В заключение, нельзя не отметить доступную стоимость сильфонных компенсаторов для стояков отопления и водоснабжения, которую вполне могут себе позволить строительные организации, занимающиеся проектированием и постройкой тепло и водоснабжающих систем в многоквартирных домах.