Как и для чего работают компенсаторы
Трубопроводы подвержены таким изменениям, как расширение или удлинение в размере. Всем известно, что происходит это в связи с резкими перепадами температуры теплоносителя или окружающей атмосферы. А если вспомнить, что трубы имеют довольно большую протяженность, то выходит, что такие деформации могут достигать гигантских размеров.
Чтобы защитить трубопровод от подобных происшествий, проектировщики конструируют систему так, что трубы имеют возможность спокойно менять свои размеры при резких охлаждениях или перегревах. Причем без всякого напряжения для материала или соединений в трубопроводе. Такая способность труб, как приспосабливание к температурным перепадам в допустимых пределах для материала, называется компенсацией тепловых удлинений. Самокомпенсацией называют способность компенсации с помощью гибких конструкций части линий и эластичных свойств металла. Эта способность реализуется за счет поворотов и изгибов в общей системе трубопровода. Но бывает, что способность самокомпенсации невозможно применить или ее становится недостаточно. Тогда на помощь приходят компенсаторы.
Компенсаторами называют специальные устройства, имеющие хорошую эластичность и гибкость в пределах своих упругих деформаций, которые применяются в различных системах трубопровода. Основной задачей компенсаторов является обеспечение герметичного соединения движущихся деталей трубопровода тепловых сетей, устройств, механизмов и электрических станций.
Компенсаторы различают, исходя из их конструкций и принципа работы. П-образные или трубные, линзовые, сальниковые и сильфонные – вот четыре основных вида компенсаторов.
Трубные компенсаторы
Данный вид компенсаторов – самый простой вид использования свойств самокомпенсации. П-образные компенсаторы используются при большом диапазоне температур и давлений. Они производятся целиком изогнутыми из одной трубы. Или же с помощью сварки с использованием сварных, крутоизогнутых или гнутых отводов. Существуют трубные компенсаторы с присоединительными концами на фланцах. Они производятся для трубопроводов, которым необходима разборка для очищения. У данного вида компенсаторов есть несколько минусов. Основными из них являются довольно большой расход труб, крупные размеры. И, последнее, для них обязательно нужны опорные конструкции. Для трубопроводов больших диаметров использование п-образных компенсаторов очень нерационально, так как строительство резко подорожает и увеличится расход труб.
Линзовые компенсаторы
Линза – это элемент сварной конструкции, состоящий из двух металлических, точнее стальных, тонкостенных полу линз. Исходя из этого, ясно, что такая конструкция легко сжимается. Линзовые компенсаторы – это ряд из последовательно включенных в трубопровод линз. Каждая такая линза имеет сравнительно небольшие компенсирующие свойства. И именно, исходя из требуемой компенсирующей способности, выбирается количество линз компенсатора. Внутри компенсатора встроены стаканы для ослабления сопротивления движению теплоносителя. А для выпуска конденсата в нижние части каждой линзы ввариваются дренажные штуцера.
Сальниковые компенсаторы
Сальниковые компенсаторы – это два вставленных друг в друга патрубка. Для герметизации пространства между патрубками применяется сальниковое уплотнение с грундбуксой. Данный вид компенсаторов обладает хорошим компенсирующим свойством и довольно небольшими размерами. Но их очень редко используют в технологических трубопроводах, из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений. Также их совершенно не рекомендуется применять для трубопроводов токсичных, горючих и сжиженных газов. Сальниковые компенсаторы имеют ряд значительных недостатков. Таких, как: они требуют постоянный уход в процессе работы, сальниковое уплотнение очень быстро изнашивается, то есть нарушается герметизация.
Сильфонные компенсаторы
Компенсаторы данного вида имеют небольшие размеры. Их можно применять на любом участке трубопровода и при любом варианте его прокладки. Сильфонные компенсаторы не нуждаются в особом уходе и создании специальных камер. Срок эксплуатации таких компенсаторов равен сроку эксплуатации труб. Сильфонные компенсаторы отлично защищают трубы от динамических и статических нагрузок, которые могут возникнуть из-за гидроудара, вибрации или деформации. При производстве сильфонных компенсаторов применяют только высококачественные, нержавеющие стали. Поэтому они легко работаю в самых различных условиях, даже очень жестких (например, при температуре рабочей среды от 0 до 1000 градусов Цельсия и давлении от вакуума до 100атм). Конечно, исходя из внешних условий и конструкции компенсатора.
Сильфонные компенсаторы встречаются следующих видов:
1. Угловые или ангулярные
2. Стартовые
3. Латеральные или сдвиговые
4. Разгруженные
5. Аксильные или осевые
Подробнее о компенсаторах
Угловые компенсаторы работают в основном при угловом смещении осей патрубков в той же плоскости, но с изгибом по дуге оси сильфона.
При стартовом разогреве трубопровода используются стартовые компенсаторы.
Если оси патрубков параллельны и смещение происходит в различных плоскостях, помогают сдвиговые компенсаторы.
Для компенсации температурной деформации труб с изгибом 90 градусов применяются разгруженные компенсаторы.
Осевые компенсаторы применяются для компенсации линейной деформации при перепадах температуры из-за растяжения или сжатия сильфона по направлению оси. Его конструкция может содержать внутренний направляющий экран, внешний защищающий кожух, разнообразные типы соединительной арматуры, приспособления для предварительного натяжения или ограничители осевого хода.
Металлический компенсатор под приварку 2834:
1. 1.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
2. 2.Вибрация редуцирована.
3. 3.Макс. рабочее давление 16 бар
4. 4.Макс. рабочая температура 300° С.
5. 5.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.
Фланцевый металлический компенсатор 2835:
1.Фланцевое соединение согласно нормам DIN PN 16.
2.Сделан из нерж. стали марки AISI 304.
3.Фланцы-гальванизированая углеродистая сталь.
4. Вибрация редуцирована.
5. Регуляторы.
6.Макс.рабочее давление 16 бар
7.Макс.рабочая температура 300° С
8.Внутренний рукав препятствует чрезмерному напору и возможному накоплению продукта в мехах.
Рассмотрим более детальное устройство компенсатора на примере 2834:
1 Соединительный патрубок
2 Гофрированная мембрана (сильфон)
3 Внутренний рукав
Существует еще такой тип компенсаторов, как вибровставки или резиновые компенсаторы. Вибровставки – это эластичные соединители, которые производятся из синтетических или натуральных эластомеров. Применяются для температурных деформаций, перемещений труб, для уменьшения шумов и вибраций, которые возникают при работе трубопровода ил других механизмов, а также при несоосности участков трубопровода. По конструкции это каркас плюс внешний и внутренний слои.
Внутренний слой – это трубка без швов, которая попадает на бортики компенсатора и соприкасается со средой. Вообще, он защищает каркас от нежелательного действия теплоносителя. Внешний слой защищает каркас от внешней среды. Нейлоновым кордом называют эластичную поддерживающую деталь, которая состоит из нескольких слоев синтетической ткани.
Примером могут служить модели 2830 и 2831:
Муфтовый резиновый компенсатор с резьбовым соединением 2830:
1. Корпус — EPDM, соединения — углеродистая сталь.
2. Резьба согласно стандарту DIN 2999.
3. Макс.рабочее давление 10 бар
4. Диапазон рабочих температур -10° С +105° С.
Фланцевый антивибрационный компенсатор 2831:
1. Кoрпус — EPDM, соединения — углеродистая сталь.
2. Фланцевое соединение согласно DIN 2501 PN 10.
3. Макс.рабочее давление 10 бар
4. Диапазон рабочих температур -10° С +105° С.
Рассмотрим устройство на примере 2830:
1 Корпус
2 Зажим
3 Соединение (Гайка)
4 Резьбовой патрубок
Рассмотрим варианты поведения компенсатора на примере диаграмм смещений
Из всего выше сказанного ясно, что компенсаторы дают возможность значительно снизить траты на создание качественного и сбалансированного трубопровода. Плюс позволяют обойтись без постоянного обслуживания, а значит и дальнейших расходов.