Сильфонные компенсаторы: эффективная компенсация теплового расширения труб

Сильфонные компенсаторы представляют собой специальные приспособления, предназначенные для компенсации изменения длины участка трубопроводной конструкции. К изменению длины может привести некорректная установка системы или влияние температуры. Их необходимо устанавливать на всех трубопроводах с риском теплового расширения.

Сильфонные компенсаторы — что это такое?

Компенсаторы с сильфоном используются в различных областях деятельности человека. Наиболее широко они распространены в сфере энергетической промышленности, металлургии, на предприятиях по нефтепереработке и в сфере ЖКХ.

Установка сильфонных компенсаторов на трубопроводах нужна для компенсации температурного расширения. Поэтому они необходимы при монтаже полиэтиленовых систем (при помощи фланцевого соединения) из-за наибольшего коэффициента температурного расширения материала. При этом у стальных изделий этот параметр имеет наименьшие показатели.

Кроме исключения деформации трубы при температурном расширении, эти изделия выполняют другие важные функции.

Во-первых, они защищают трубопровод от механических повреждений. Во-вторых, позволяют скомпенсировать монтажные нюансы и недочеты, допущенные при прокладке трубопроводной системы. В-третьих, они используются для гашения вибраций, возникающих при движении среды в системе и от работы подсоединенного оборудования. В-четвертых, компенсаторы нужны для обеспечения требуемых параметров герметичности в транспортных трубопроводах.

Еще одна функция сильфонных компенсаторов — возможность применения этих изделий в качестве соединительного элемента труб разного сечения.

Технология изготовления и технические характеристики сильфонных компенсаторов

Сильфон (сильфонная гофротруба) — самая важная часть в конструкции компенсатора. Она изготавливается из нержавеющей стали с повышенными прочностными характеристиками. Вспомогательные элементы сильфонных компенсаторов выпускают из углеродистой стали.

Преимущества сильфонов из нержавейки:

• Высокая коррозионная стойкость.
• Устойчивость к воздействию агрессивных веществ.
• Стойкость к перепадам температуры.
• Экологичность.
• Длительный срок службы.
• Эстетичный внешний вид без необходимости дополнительного нанесения лакокрасочного покрытия.

Изготовление сильфона осуществляется в два этапа. Сначала тонкостенный листовой прокат вальцуется и сваривается продольным швом для получения цилиндра. Затем, на нем формируется гофрированная поверхность. Стенки сильфона делают многослойными с целью получения максимальной гибкости трубки. В итоге изделие хорошо сопротивляется высокому давлению, не теряя гибкости.

Принцип действия сильфонного компенсатора

Для понимания принципа работы сильфонного компенсатора необходимо усвоить, что температура рабочей среды всегда одинаковая, а вот температура окружающей среды может меняться. Температурные перепады приводят к сужению (при низких показателях среды) или расширению (при повышении температуры) трубы. Это плохо отражается на коммуникации и способно привести к разгерметизации системы.

Установка сильфонных компенсаторов на газопроводах и других трубопроводах позволяет нейтрализовать воздействие деформаций и избежать потери эксплуатационных свойств коммуникации. Принцип действия устройства основан на препятствии передачи дополнительных усилий, образующихся при сужении/расширении на конкретном участке, дальше по трубе. Он позволяет огородить систему от деформаций, локализовав их на определенном участке.

Стоит помнить, что, при повышении температуры, происходит расширение трубы как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Поэтому очень важна корректная фиксация скользящих и статичных участков трубопровода.

Обозначение сильфонного компенсатора на чертежах

Разновидности сильфонных компенсаторов

Существует множество типов сильфонных компенсаторов, используемых для монтажа на трубопроводах в зависимости от стабилизируемой нагрузки. Их классифицируют по следующим параметрам:

• Величине рабочего давления среды.
• Условному диаметру прохода среды.
• Температурным режимам.
• Транспортируемому веществу.

Осевой

Такие изделия устанавливаются на прямых участках трубопровода между статичными опорами. Они применяются для стабилизации осевых деформаций и монтируются сварным способом.

Наиболее распространенные ошибки при монтаже сильфонных осевых компенсаторов:

• Некорректная установка из-за неверного прочтения инструкции, несоблюдения требований к монтажу.
• Использование компенсатора при несоосном расположении двух труб друг перед другом.
• Загрязнение межгофрового пространства.
• Применение некачественного материала для направляющих опор, из-за чего образуется просадка почвы, способная привести к осевым сдвигам трубы.
• Использование компенсирующего устройства в трубопроводе с высокохлоридной средой, способной повредить оболочку сильфона.

Если внимательно отнестись к выбору осевого компенсатора и провести правильный монтаж изделия, он прослужит длительное время без замены на новый.

Установка фланцевого компенсатора на трубе

Фланцевый

Фланцевые компенсаторы — наиболее распространенный тип изделий, применяемый для стыковки труб с помощью фланцев. Они позволяют создать разъемное соединение и стабилизировать нагрузки в осевом направлении.

Компенсаторы этого типа отличаются высокой термоустойчивостью, надежностью и сопротивляемостью к статическим и динамическим нагрузкам. Применяются в трубопроводных системах, транспортирующих среду с температурой до 250С.

Угловой

Угловые сильфонные компенсаторы устанавливаются на поворотах трубопроводов. Могут иметь разный угол и помогают скомпенсировать усилия среды, возникающие на повороте трубы. Они оснащаются особым шарнирным элементом, определяющим характер перемещения устройства.

Угловые изделия способны передвигаться лишь в одной плоскости (без осевых изгибов). Шарнирная конструкция защищает сильфон от скручивания.

Карданный

Карданные сильфонные компенсаторы могут перемещаться в любой плоскости, благодаря наличию двух шарнирных элементов. Это позволяет им также перемещаться в осевом направлении.

Сдвиговый

Сдвиговые осевые компенсаторы устанавливаются в тех местах, где возможно появление усилия, способного привести к взаимному сдвигу отдельных частей трубопровода. Самое частое место монтажа — на входе трубопроводной системы в сооружение. При таком расположении компенсатор защищает коммуникации от деформации и возможных аварий.

Также эти устройства используются для стабилизации монтажных ошибок при прокладке трубопровода. Они имеют в своей конструкции два сильфона, из-за чего их также называют двухсекционными компенсаторами.

Существует специальный стартовый сильфонный компенсатор, обладающий защитным кожухом из двух частей, но считающийся осевой моделью устройства.

Характеристика и назначение сильфонного компенсатора

Сильфонные компенсаторы изготавливаются из нержавеющей стали одно- или двухсекционными. Они имеют специальный кожух, защищающий сильфон от внешних воздействий и механических повреждений.

Обозначение сильфонного компенсатора на схемах.

Для повышения герметичности и теплоизоляции узла используются полиуретановые прокладки (ППЦ), а для гидроизоляции — полиэтиленовые или оцинкованные вкладки. Оцинкованный вариант гидроизоляции подходит для систем, расположенных на поверхности земли, а полиэтилен подойдет для трубопроводов, смонтированных закрытым методом.

Сильфонные компенсаторы имеют обширную сферу эксплуатации:

• Системы отопления и водоснабжения жилых домов и промышленных сооружений.
• Производственные предприятия, занимающиеся газо- и нефтепереработкой.
• Военно-промышленные объекты.
• Различные области промышленности — химическая, пищевая и т. п.
• Автомобилестроение.
• Изготовление криогенных устройств.

Они монтируются на разных участках трубопровода в зависимости от назначения устройства. Их устанавливают в местах стыка труб, а также при подсоединении различного оборудования к системе.

Использование сильфонных компенсаторов особенно важно в многоэтажных зданиях, где требуется уменьшение нагрузок на горизонтальные отводы между этажами.

Порядок установки

Сильфонные компенсаторы устанавливаются на трубопровод одновременно с монтажом труб. При этом необходимо четко следовать проекту и соблюдать габариты, не допускать применения нагрузок. Корпус устройства маркируется специальной стрелкой, указывающей направление перемещения рабочей среды в трубопроводе.

По типу подсоединения к коммуникационным системам различают компенсаторы фланцевые, муфтовые или приварные.

При монтаже сильфонного компенсатора на трубопровод следует соблюдать определенную последовательность:

1. Провести внешний осмотр изделия и участка трубы для монтажа на отсутствие дефектов.
2. При необходимости компенсатор закрепляется за патрубки, заводская консервация счищается.
3. Изучить паспорт и сопроводительную документацию от завода-производителя на необходимость предварительного растяжения.
4. Зафиксировать концы трубопровода на расстоянии, определяемом габаритами изделия.
5. Проконтролировать осевое совпадение труб.
6. Состыковать трубы с компенсатором.
7. Произвести последовательное соединение устройства с трубопроводом. Сначала монтируется один, затем — второй конец.
8. Установка защитного кожуха. Когда сильфон устанавливается на трубопровод с открытым методом монтажа, защитный кожух необходим для защиты устройства от внешних воздействий, атмосферных осадков и посторонних лиц.

Монтаж осуществляется в соответствии с руководством завода-производителя без прикладывания скручивающих и изгибающих нагрузок.

Компенсатор подбирается исходя из расчетов линейного расширения труб, их параметры должны соответствовать проектным расчетам. Между двумя неподвижными креплениями допускается устанавливать только один компенсатор.

Преимущество применения сильфонных компенсаторов:

• Они не требуют технического обслуживания и профилактических осмотров.
• Длительный срок эксплуатации.
• Возможность монтажа практически в любой точке трубопроводной системы. Однако, при подборе места расположения изделия требуется предусмотреть возможность сдвига кожуха на всю его длину.