Компенсаційні пристрої, сайт енергетика

При проектуванні і монтажі полімерних горизонтальних і вертикальних трубопроводів необхідно враховувати такий істотний чинник, як температурні умови. У зимовий період в неопалюваних приміщеннях температура може досягати - 30 0 С, а в літній період - підніматися вище 30 0 С (для середньої полосиУкаіни). Поліетиленові трубопроводи, змонтовані при таких крайніх значеннях температури, мають найгірші умови експлуатації.

Якщо монтаж здійснено за - 30 0 С, то при підвищенні експлуатаційної температури в трубопроводі виникне значне стискуюче поздовжнє зусилля, яке може створити небезпечні температурні напруги і привести до втрати стійкості ділянок трубопроводу між кріпленнями. При експлуатації трубопроводу, змонтованого при 30 0 С, можливе зниження температури призведе до виникнення растягивающего поздовжнього зусилля. Дані напруги викликають релаксаційний процес, який може сприяти руйнуванню елементів трубопроводу.

За даними Мосводоканала, сезонний рівень температури води в Москві, коливається в межах 2-3 0 С взимку, 6-8 0 С в перехідний період і 20-25 0 С влітку. У цих умовах полімерні трубопроводи рекомендується монтувати при температурі 10-15 0 С.

Оптимальним для монтажу полімерних трубопроводів орієнтовно вважають середнє значення температури (між верхнім і нижнім межами можливого перепаду температур). Для зниження рівня температурних поздовжніх зусиль на трубопроводах передбачають компенсуютьпристрої.

Коефіцієнт лінійного температурного розширення для полімерних трубопроводів може бути в 8-40 разів більше, ніж, наприклад, у сталі. Тому до даних трубопроводах пред'являють підвищені вимоги по компенсації їх температурних подовжень (вкорочень).

Схема можливих деформацій полімерних трубопроводів

Температурні подовження компенсують за допомогою вибору відповідної форми трубопроводу або компенсаторами. Для полімерних трубопроводів компенсатори виготовляють з того ж матеріалу, що і труби. За конструкцією вони подібні металевим компенсаторам.

За принципом дії компенсатори поділяють на дві основні групи:

- гнучкі компенсатори. які сприймають температурні подовження завдяки деформації вигину або кручення ділянок трубопроводу різної геометричної форми;

- осьові компенсатори змінного типу, які гасять температурні подовження за допомогою переміщення труб, що змінюють свою довжину, всередину корпусу компенсатора через сальникові ущільнення.

Як осьових компенсаторів використовують розтрубні сполучні деталі з гумовими ущільнювачами, а також спеціально виготовлені пристрої. Компенсатори цього типу мають найбільш просту конструкцію, але мають порівняно невеликий компенсує здатністю.

Спеціальні пристрої для компенсації температурних деформацій

а - з'єднання полімерних трубопроводів

б - перехід на металеву трубу

1 - прокладка з термостійкої гуми

2 - полімерна труба

3 - нажимная гайка

4 - завзяте кільце

5 - металева труба

При внутрішньої прокладці полімерних трубопроводів різного призначення для компенсації температурних подовжень використовують також П-подібні компенсатори. зігнуті з тих же труб, а також за рахунок своєї гнучкості (наприклад, самокомпенсацією на кутах повороту).

Перевагами П-подібних компенсаторів є:

- велика компенсує здатність;

- відсутність необхідності в постійному контролі й обслуговуванні, що дозволяє встановлювати компенсатори в малодоступних місцях.

Серед недоліків П-подібних компенсаторів відзначають:

- збільшення гідравлічних опорів трубопроводу;

- додаткова витрата труб.

Компенсація температурних подовжень полімерних і металевих трубопроводів не має принципові відмінностей. Тому теоретичні положення і розрахункові формули для компенсаторів металевих трубопроводів застосовні і для полімерних. Істотно змінюються тільки такі характеристики матеріалу, як модуль пружності, коефіцієнт лінійного температурного розширення і допустимі напруження.

Полімерні трубопроводи з гнучкими компенсаторами і самокомпенсірующіміся ділянками при наявності нерухомих кріплень є статично невизначені системи. При зміні температури в цих системах виникають зусилля і напруги, які називають компенсаційними.

При розрахунку трубопроводів на міцність компенсаційні напруги алгебраїчно підсумовують з напругами від вагового навантаження, тиску рідини, що транспортується і інших зовнішніх сил. Розрахунок різного типу компенса-Орів передбачає визначення величин внутрішніх зусиль і напружень в залежності від перепаду температур, конфігурації і розмірів компенсаторів.

Для вирішення статично невизначених систем трубопроводів принципово застосовні всі методи механіки стрижневих систем, зокрема метод сил. При розрахунку плоских простих трубопроводів знаходить широке застосування метод пружного центру, який дозволяє спростити рішення статично невизначених систем трубопроводів.

При розрахунках слід враховувати, що включення в систему полімерного трубопроводу компенсаторів істотно знижує поздовжнє температурне зусилля. Проте створювана компенсатором пружна сила відсічі і поздовжнє зусилля, що виникає за рахунок тертя в місцях кріплення, можуть досягати значної величини.

Температурне зміна довжини трубопроводу? L м, незалежно від матеріалу труб, визначають за формулою:

де а - коефіцієнт лінійного температурного розширення, ° С -1;

T - максимальна різниця між температурами стінок трубопроводів в процесі експлуатації і навколишнього середовища, при якій здійснюється монтаж замикаючих стиків трубопроводів;

L - початкова довжина трубопроводу, м.

Розрахункові поздовжні зусилля, що виникають в трубопроводі при зміні температури, NT без урахування компенсації температурних деформацій в поздовжньому напрямку визначають за формулою:

Компенсацію температурних подовжень здійснюють головним чином за рахунок самокомпенсации окремих ділянок трубопроводу. Установку компенсуючих пристроїв передбачають в тих випадках, коли розрахунком виявлені неприпустимі напруги в елементах трубопроводу або зусилля на приєднаних до нього санітарно-технічних приладах.

Розрахункові поздовжні переміщення ділянок трубопроводу під впливом максимального підвищення температури стінок труб (позитивного розрахункового температурного перепаду), внутрішнього тиску (подовження трубопроводу) і максимального зниження температури стінок труб (негативного розрахункового температурного перепаду) визначають за відсутності внутрішнього тиску в трубопроводі (вкорочення трубопроводу).

Компенсатор - відведення 90 0

Компенсуючу здатність гнутого під кутом 90 0 відведення визначають за формулою:

де? L - максимально допустимий поздовжнє переміщення трубопроводу від дії температури, що компенсується відведенням, м;

R - розрахунковий опір матеріалу труб, МПа;

l1 - довжина прилеглого до відведення прямої ділянки трубопроводу, сприйнятий-мающіхся переміщення? L, м;

r- радіус вигину відводу, м.

Компенсуючу здатність П-подібного компенсатора визначають за формулою:

де h - повний виліт компенсатора, м;

r- радіус вигину компенсатора, м;

а - довжина прямої ділянки компенсатора, м.

Максимально допустимі відстані від компенсатора до місця нерухомого закріплення трубопроводу l, м, знаходять за формулою:? L = a *? T * L і потім зменшують в 2 рази.

Відстань від осей трійників (відгалужень) або від кінців відводів до місць нерухомого закріплення тру-бопровода l, м, знаходять за формулою:

де k - коефіцієнт, що приймається з урахуванням матеріалу труб: 50 (сталь), 40 (мідь, твердий стан), 35 (мідь, полутвердое стан), 30 (хлорований полівінілхлорид), 25 (полівінілхлорид), 15 (мідь, м'яке стан) , 12,5 (поліпропілен), 10 (поліетилен низького тиску), 8 (металополімер), 7 (полібутен), 6 (зшитий поліетилен), 5 (поліетилен високого тиску).