Компенсаторы для трубопроводов — особенности, разновидности, советы и рекомендации
за статью
Возникают расширения линейного и диаметрального плана, смещения осей и прочие деформации. Для того, чтобы уменьшить дополнительные нагрузки, связанные с подобными смещениями, существуют специальные элементы — компенсаторы.
Содержание
Компенсаторы можно встретить на любых системах, от тепловых магистралей до систем водоснабжения и канализации. Рассмотрим их внимательнее.
Принцип работы
С технической точки зрения, компенсатор — это элемент трубопровода, встроенный в линию и предназначенный для принятия и гашения линейных или осевых смещений.
Смещения возникают по разным причинам:
- перепады температур;
- давление перемещаемых жидкостей или газов;
- нагрузки от веса перемещаемого продукта;
- вибрация труб от работы насосов, а также собственные колебания магистрали;
- нестабильность опорных элементов (в том числе, вызванная сейсмическими или осадочными явлениями);
- изменения длины, вызванные тепловыми расширениями материалов.
Все виды смещений компенсируются с сохранением герметичности и полной работоспособности трубопроводов. Это важный момент, так как любая система эксплуатируется в непрерывном режиме (как минимум, в весьма плотном с редкими и непродолжительными паузами). Поэтому, компенсаторы должны быть готовы к приему всех нагрузок одновременно — изменениям длины, направления и диаметра трубы.
Принцип действия компенсатора состоит в эластичном смещении отрезка трубопровода, изготовленного либо из специальных материалов, либо имеющего гофрированную форму и способного в определенных пределах перемещаться без нарушения герметичности трубы.
Как правило, один компенсатор приходится на определенный участок системы, смещения которой он в состоянии уравновесить. Для следующего участка устанавливают собственный компенсатор и т. д. В результате, вся система получает необходимое количество компенсирующих устройств и перестает зависеть от физических свойств материалов.
Разновидности
Существуют компенсаторы разной конструкции, предназначенные для принятия и гашения нагрузок того или иного типа.
Их можно объединить в отдельные группы:
Резиновые
Это универсальные компенсаторы, которые с одинаковым успехом устанавливаются на стальные и пластиковые трубы. Конструкция резиновых компенсаторов представляет собой два фланца, между которыми установлена резиновая муфта. Эластичность такого компенсатора позволяет хорошо гасить осевые, угловые и диаметральные нагрузки. Они долговечны (до 20 лет), хорошо переносят высокое и отрицательное давление, хорошо переносят воздействие агрессивных сред. При этом, верхний предел допустимых температур у них ниже, чем у сальниковых моделей — 200 ° против 300 °С;
Тканевые
Эти компенсаторы изначально создавались для работы в системах газопроводов. Со временем их опробовали в других условиях, где они показали себя с лучшей стороны. Сегодня тканевые компенсаторы используются на линиях отопления, ГВС, на всех системах, эксплуатирующихся в условиях зимних морозов. Кроме этого, подобные устройства эффективны на линиях передачи агрессивных газов или жидкостей. Основным достоинством считается способность работать в условиях резких и частых перепадов температур, а также воздействия солнечного ультрафиолета;
Линзовый
Это стальные или пропиленовые компенсаторы, конструкция которых близка к простейшим сильфонным моделям. Разница в том, что нет вставленных друг в друга элементов, а используется способность к упругой деформации линзовых элементов конструкции. такие компенсаторы хорошо переносят нагрузки любого направления — осевые и угловые. Кроме этого, они хороши при транспортировке горячих сред. Единственным минусом можно считать нестабильность работы с нагрузками, близкими к предельным;
Сальниковые
Они действуют по принципу «труба в трубе», где между стенками проложен изолирующий материал. Сальниковые компенсаторы предназначены для гашения линейных расширений трубы. Их особенностью является повышение эффективности при увеличении длины трубопровода. Однако, работать с агрессивными жидкостями или газами они не способны, плохо поддаются ремонту и быстро начинают протекать. Кроме того, сальниковые компенсаторы не способны принимать угловые нагрузки;
Сильфонный
Это компенсатор, реализованный в виде отрезка тонкостенной гофрированной трубы (как правило, из нержавеющей стали, но есть и пластиковые аналоги). На крупных магистральных линиях сильфонные компенсаторы представляют собой сборную конструкцию из двух отрезков гофры, вставленных друг в друга. При этом, толщина стенок у внутренней части гораздо больше, чем у наружной;
Ремонтный
Это сравнительно новая разработка, позволяющая установить обводной участок трубопровода и использовать его, пока на отрезке основной трубы ведутся ремонтные или реконструкционные работы.
Кроме этого, существуют компенсаторы, специализированные для установки на поворотных участках магистрали:
Угловые и П-образные модели
Представляют собой обычные поворотные участки трубопроводов, способные за счет собственной упругости изменять размеры (в определенных пределах). Они используются только в условиях ограниченных нагрузок и воздействий, где риск возникновения критических деформаций отсутствует. Мало того, П-образные модели могут устанавливаться только на горизонтальных линиях трубопроводов.
Размер плеч угловых элементов должен быть одинаковым, не допускаются никакие механические нагрузки и воздействия (необходимо либо закрытое помещение, либо специальный защитный короб).
- Радиальные компенсаторы
Конструкционно представляют собой петлю из трубопровода, способную в некоторых пределах изменять свой диаметр. Распределение нагрузок у таких моделей более равномерное, что позволяет заметно увеличить их эффективность.
Как выбрать подходящий
Компенсаторы, используемые в промышленных системах, предусмотрены проектом и выбираются на стадии расчетов. В задачи монтажников входит лишь правильная установка заданной модели. Выбор компенсаторов является частью общей методики расчета системы, в котором предусматриваются все нагрузки и способы их гашения.
Выбор подходящей модели для бытовых систем основан на соответствии конструкционных особенностей и условий эксплуатации. В первую очередь надо рассматривать параметры системы и величину возможных смещений или деформаций. В соответствии с этим выбирают ту или иную конструкцию компенсатора.
Для небольших частных систем водопровода, отопления или канализации выбор довольно невелик и ограничен одной-двумя моделями. Напорные системы комплектуют петлевыми устройствами, самотечные — сильфонными.
Особенности монтажа
Монтаж компенсаторов производится исходя из особенностей системы трубопроводов, условий их использования, материала труб и прочих эксплуатационных факторов. Важным моментом является условие установки только на вертикальных или горизонтальных участках трубопроводов. Это облегчает обслуживание, а также позволяет максимально приблизить режим работы к идеальным (расчетным) значениям.
Сильфонные модели должны быть установлены только на трубы, уложенные на опоры. Подвесные участки можно оборудовать любыми видами компенсаторов (кроме сильфонных или линзовых). Ремонт компенсаторов не производится — по истечении регламентного срока службы, или при выходе из строя их просто меняют.
Вопросы и ответы
Выбор и монтаж компенсаторов — задача довольно редкая и не до конца понятная даже специалистам. Дело в том, что рядовые пользователи с ними сталкиваются редко, а специалисты исходят из проектных требований, позволяющих не руководствоваться собственными соображениями. Поэтому, вопросов относительно компенсаторов возникает много.
Рассмотрим самые важные:
Оптимальный вариант — размещение компенсаторов на месте соединения двух участков трубопроводов, расположенных в разных условиях — например, уличный и внутренний, или вертикальный и горизонтальный. При этом, надо учитывать длину участков и степень эксплуатационной или механической нагрузки.
Длина внутриквартирных линий, как правило, ограничена отрезком между стояком и точкой разбора (или сливным отверстием). В таких ограниченных пространствах серьезные изменения размеров труб невозможны в принципе. Поэтому, использование компенсаторов для квартир нетипично.
Нет, не отличается. В любом случае имеется один конец изделия вставляется в раструб или муфту, а второй сам является раструбом, в который вставляют трубу. Это обычная методика, не требующая принятия каких-либо особых мер. Существуют сильфонные разработки Козлова, которые используются на трубах отопления или водопровода. Они устанавливаются методом сварки, но по конструкции ничем не отличаются от серых раструбных моделей для канализации.
На канализации их устанавливают на прямых участках длиной более 5 м (особенно, на открытых участках). На полипропиленовых трубах водоснабжения (стояках и горизонтальных участках — от 10 м. Некоторые владельцы пренебрегают установкой компенсатора, надеясь, что труба при удлинении просто пойдет волнами. Однако, в результате обычно оказываются вырванными соединения.
Сравнивать эти устройства сложно — они рассчитаны на определенные режимы работы и не являются взаимозаменяемыми элементами. Если рассматривать равные условия, большую эластичность показывают петлевые модели. При этом, для них надо обеспечить свободное пространство, чего не требуется для сильфонных моделей.