Непосредственное влияние на надежность и срок эксплуатации трубопроводной системы оказывает методика компенсации температурных расширений частей системы. Для уменьшения нагрузки на теплопроводы используют компенсаторы.
Виды компенсаторов
В самой тривиальной классификации все компенсационные устройства можно разделить на два вида.
- Компенсаторы, принцип действия которых основан на возникновении сил упругости при деформациях сжатия, изгиба и кручения. Для получения этих сил трубопроводы или их участки изготавливают в виде специфических геометрических форм (П-образная форма, складки, линзы). Такие компенсаторы еще называются гибкими.
- Компенсаторы телескопического типа. За счет возможности скольжения одной части относительно другой компенсируются осевые смещения труб. Представленные компенсаторы обязательно имеют корпус и сальниковые уплотнители.
П-образные и S-образные гибкие компенсаторы используются не только в России, но и в европейских странах. Они признаны наиболее оптимальными, так как обладают низкой себестоимостью. Чтобы повысить компенсирующую способность такого компенсатора, нередко изгибы на отводах делают складчатыми. Однако такие решения не всегда себя оправдывают. К примеру, при монтаже системы водоснабжения не рекомендуется применять складчатые элементы, так как они в первую очередь подвергаются коррозии.
К телескопическим компенсаторам относятся сальниковые и их разновидность – манжетные. Они стали особенно востребованными при монтаже подземных трубопроводов. Принцип их работы заключается в том, что трубопровод делится на не связанные между собой части в том месте, где планируется компенсировать удлинение или сжатие. Зазор между разделенными участками может достигать 40 см.
Манжетные компенсаторы могут работать в одном или в двух направлениях. Уплотнением в сальниковом устройстве является шнур, выполненный из асбеста и специальной термостойкой резины. Это позволяет изготавливать изделия диаметром до 1000 мм при условном внутреннем давлении носителя 16 кгс/см2.
Чтобы представить работы манжетных компенсаторов, оценить их преимущество и описать недостатки, рассматривать принцип действия нужно вкупе с сальниковыми устройствами.
- Во-первых, эти два вида компенсаторов построены по одному принципу.
- Во-вторых, есть возможность сразу сравнивать слабые и сильные места одного и другого устройства.
Недостатки сальниковых и манжетных компенсаторов
К недостаткам сальниковых компенсаторов относится необходимость постоянного обслуживания. Причем это обслуживание очень трудоемкое и занимает примерно половину рабочего времени. Для того, чтобы уплотнительные кольца эффективно справлялись с протечками теплоносителя, их периодически подтягивают специальными шпильками.
Но параллельно с этим возрастает сила трения между кольцом и патрубком, поэтому компенсирующая способность снижается. Это чревато тем, что компенсатор перестает выполнять свои функции, а на участке теплотрассы могут наблюдаться изгибы и разрушения.
Сальниковые или манжетные компенсаторы очень требовательны к соблюдению соосности патрубков. Даже при небольшом перекосе компенсатор может подклинивать. Выравнивание осей отнимает много времени при монтаже трубопровода, либо же влечет за собой дополнительные затраты в виде установки большего количества опор.
Необходимость обслуживания сальникового компенсатора приводит к тому, что приходится увеличивать расстояние между прямой (подающей) трубой и обратной. В итоге трубопровод в канале занимает больше места. Приходится увеличивать параметры канала.
Требования к работе компенсаторов
Особенностью трубопроводов с компенсаторами на манжетах является наличие разрезов основной трубы в месте установки манжет или сальников. В этой зоне на неподвижные опоры действуют реактивные усилия от магистрали. Эти усилия могут достигать высоких показателей.
При проектировании этот факт необходимо учитывать и устанавливать более мощные опоры. В европейских странах нашли выход в изменении конструкции самого компенсатора.
Существует несколько основных требований, которые предъявляются к работе и конструкции манжетных и сальниковых компенсаторов.
- Устройства должны обеспечивать полную разгрузку системы при деформации расширения или сжатия.
- Один компенсатор должен иметь полный цикл, не менее 150 мм.
- Конструкция устройства не должна вносить существенных изменений в показания гидравлического сопротивления при движении теплоносителя.
Манжетные компенсаторы должны иметь преимущество перед сальниковыми, оно сказывается в отсутствии необходимости постоянной подтяжки шпилек, смены материала набивки. По возможности, конструкция манжетного компенсатора должна быть адаптирована к небольшому нарушению соосности.
Устройство манжетного компенсатора
Манжетный компенсатор технически состоит из основной корпуса, выполненного в виде цилиндра, двух стаканов, способных перемещаться относительно корпуса и обечаек, в которые закладываются манжеты. Принцип работы такого устройства аналогичен принципу работы сальникового компенсатора.
Деформация осевого смещения гасится при любом ее направлении. В некоторых случаях компенсаторы снабжают ограничителями. Они предназначены для того, чтобы устройство не превысило допустимый предел смещения. Обычно такие компенсаторы устанавливают в непосредственной близости с поворотами трубы или с задвижками.
Манжета имеет полость, которая способна расширяться под действием внутреннего давления. Когда теплоноситель наполняет полость, манжета плотно прижимается, заполняя пространство между стаканом и корпусом. Именно манжета служит основной деталью, так как от ее состояния зависит герметичность компенсатора. Любое внедрение нового типа компенсаторы связано, прежде всего, с новшествами, представленными заводами РТИ.
Преимущества
В основном следует сравнивать манжетные компенсаторы с их близкими аналогами – сальниковыми устройствами. Все достоинства использования манжет напрямую вытекают из недостатков сальников.
- Отсутствие шпилек натяжителей делает конструкцию менее затратной в производстве. Нет необходимости периодически подтягивать шпильки.
- Возможность эксплуатации без периодической профилактики. Имеется в виду, что срок между обслуживанием существенно увеличен.
- Меньшее количество узловых элементов ведет к уменьшению массы конструкции и, следовательно, к уменьшению ее стоимости.
- Увеличение давления теплоносителя в системе ведет лишь к повышению герметичности манжетного компенсатора. В сальниковом же компенсаторе возрастает риск возникновения протечки.
- Возможность нарушения соосности труб до 10° градусов. При этом не нарушается герметичность и не наблюдается заклинивания стаканов.
Монтаж трубопроводов с манжетными компенсаторами предпочтительнее проводить по уравновешенным схемам. Эти схемы обеспечивают симметричные нагрузки на опоры, поэтому их не потребуется усиливать. В случае применения неуравновешенных схем придется учитывать асимметрию нагрузок.
Выбор компенсирующего устройства производится по специальным таблицам. В них указана конкретная модель компенсатора по введенным параметрам, к которым относится условный диаметр, величина смещения, материал трубопровода и его назначение.
