Компенсаторы и вибровставки. Особенности конструкции

Одним из видов устройств, которые идеально подходят для использования с полипропиленовыми трубами, является механизм Козлова. Он широко применяется в системах отопления и горячего водоснабжения, где диаметр труб не превышает 63 мм. Производители таких устройств гарантируют, что они способны выдерживать максимальную температуру до +100°С и давление в 1,6 МПа.

Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа

Тепловые сети представляют собой длинные трубные магистрали, которые подвергаются значительным нагрузкам как снаружи, так и изнутри. Поддерживать их в исправном техническом состоянии является сложной задачей. Для решения этой проблемы в трубопроводы устанавливают специальные элементы — компенсаторы, которые монтируются военно-научно обоснованно с целью предотвращения аварийных ситуаций. На сегодняшний день существует множество различных видов компенсаторов, которые доступны на рынке и помогают сохранить целостность системы.

Важно понимать, что тепловые сети — это трубные системы, которые обеспечивают движение носителей тепловой энергии; чаще всего это горячая вода, а реже насыщенный пар. На такие магистрали оказывают влияние две основные нагрузки:

• перепады температуры;
• перепады давления.

Под воздействием этих нагрузок трубы могут как расширяться, так и сжиматься. Эти движения часто приводят к деформациям и со временем могут вызвать рост перегрузок, что в конечном итоге приводит к разрушению как всей системы, так и отдельных её участков. Это, в свою очередь, становится экономически невыгодным и требует дополнительных затрат на ремонт.

Кроме того, существуют и две незначительные нагрузки, которые также могут влиять на трубопровод:

• вибрация, вызванная работой насосных установок;
• собственная вибрация самой магистрали в процессе эксплуатации.

Если амплитуды этих вибраций совпадают, что происходит достаточно быстро, это может привести к разрушению трубной конструкции, особенно в местах соединения её элементов.

Чтобы предотвратить подобные проблемы, в трубопроводах устанавливаются компенсаторы. Это устройства конфигурации, обладающие эластичными свойствами; они гасят как вибрацию, так и последствия температурного расширения или сжатия труб. Фактически, они работают как защитные механизмы, компенсирующие нагрузки, влияющие на трубопровод.

Трубы, находящиеся под воздействием изменяющихся температур и давлений, не только расширяются или сжимаются в поперечном сечении. Также имеет значение линейное расширение материалов, которое постоянно происходит в конструкции трубопроводов теплосетей.

Эта значительная нагрузка может быть выдержана только с помощью компенсаторов. Если их не установить, то в первую очередь начнут выходить из строя сварные швы и соединительные участки, выполненные с помощью муфт, что чревато серьезными последствиями.

Таким образом, сегодня установка разных типов тепловых компенсаторов в трубопроводах тепловых сетей является обязательной операцией, не подлежащей обсуждению. Это единственное решение, которое позволяет обеспечить эффективное и долговременное функционирование трубных тепловых систем.

Чем вредно расширение труб

Если в трубопроводе не установить компенсаторы, это может привести к следующим последствиям:

• изгиб магистрали, что негативно скажется на скорости движения горячей воды и может повредить опоры, установленные под трубы;
• излом на участках в местах стыковки элементов магистрали;
• возникновение протечек, что снижает эффективность работы теплотрассы.

Эти проблемы приводят к сокращению срока службы системы, а также к необходимости частых ремонтов, что повышает себестоимость услуг.

Виды устройств для компенсации

На рынке представлено множество компенсаторов, которые различаются по нескольким параметрам. Перед выбором устройства важно изучить характеристики трубопровода теплосети, в частности, из какого материала они изготовлены. На этапе проектирования также следует учесть расчет возможных перегрузок системы.

Сальниковые компенсаторы

Сальниковые компенсаторы являются одним из первых видов таких устройств и до сих пор остаются востребованными. Это объясняется их доступностью по цене. Сальниковые компенсаторы эффективно компенсируют расширение трубопроводов на всей их длине.

Тем не менее у них есть свои недостатки:

• на участках установки могут быстро возникать протечки;
• ремонт таких компенсаторов может быть затруднительным;
• они плохо справляются с угловыми нагрузками;
• не могут противостоять воздействию химически активных жидкостей.

К положительным сторонам этого типа компенсаторов можно отнести то, что их эффективность напрямую зависит от длины магистрали: чем длиннее трубопровод, тем лучше они работают.

Конструкция сальникового компенсатора состоит из двух обечаек, выполненных из жаропрочной стали разного диаметра. В процессе монтажа одна обечайка вставляется в другую, между ними размещается герметизирующий материал. При линейном расширении внутренняя обечайка перемещается внутри внешней. Эти оба элемента фиксируются к соединяющимся участкам труб.

Сальниковый компенсатор может выдерживать давление до 2,5 МПа и температуру до +300°С. Однако его недостатком является необходимость постоянного подтягивания соединительных элементов, что требует создания специального колодца для прохождения профилактических и ремонтных работ.

Резиновые компенсаторы

Резиновые компенсаторы считаются универсальными, так как их можно устанавливать как на стальные, так и на полипропиленовые трубопроводы. По сути, это два стальных фланца, между которыми располагается резиновая вставка, выполняющая функции компенсатора.

Существует множество плюсов у резиновых компенсаторов:

• они успешно выдерживают осевые и поперечные нагрузки;
• обладают хорошей устойчивостью к вакууму, который может образовываться на различных участках теплотрассы;
• представляют собой надежное решение в агрессивных средах;
• обладают высокой цикличностью расширения и сжатия;
• срок службы достигает 20 лет.

Выдерживают давление до 2,5 МПа и температуру до +200°С. Появление резиновых моделей вызвано недостатками П-образных компенсаторов, которые не справлялись с угловыми нагрузками.

Тканевые компенсаторы

Тканевые компенсаторы изначально разрабатывались для газовых систем, но со временем их стали использовать и в других трубных системах:

• в отопительных системах;
• в системах горячего водоснабжения;
• в сетях, эксплуатируемых при низких температурах;
• в трубопроводах, транспортирующих агрессивные жидкости и газы.

Главным преимуществом тканевых компенсаторов является их способность выдерживать значительные температурные перепады, а также высокая защита от ультрафиолетového воздействия.

Особенности и конструкция компенсаторов

Компенсаторы с резиновыми вставками предназначены для защиты трубопроводов от механических нагрузок, растяжений и вибраций, а также для компенсирования различных деформаций.

Компенсаторы изготавливаются из разнообразных материалов, в зависимости от условий эксплуатации. Корпус чаще всего производится из нержавеющей стали или других сплавов, в том числе, с высоким содержанием никеля. Вставки могут быть выполнены из резины, тефлона, ткани или полимеров. Это зависит от типа рабочей среды, температуры, давления, а также направления и величины воспринимаемых расширений.

Основные задачи компенсаторов:

• защита коммуникаций от вибрации, возникающей в процессе работы;
• предотвращение передачи колебаний от работающего оборудования, например, от насосов и промышленных систем;
• компенсация температурных и других деформаций.

Сферы применения:

• холодное и горячее водоснабжение;
• теплоснабжение;
• насосные установки и котельные станции;
• системы, работающие с жидкостями и газами, как бензин или технические масла.

Рабочие среды:

• сжатый воздух;
• вода (как горячая, так и холодная);
• кислоты в малой концентрации и другие химические вещества.

Фланцевая вибровставка является важным элементом защиты трубопроводов от потенциального повреждения при температурных, механических и вибрационных нагрузках. Необходимость таких компенсаторов очевидна при установке промышленных и коммунальных магистралей, а также в нефтехимической и пищевой промышленности, системах кондиционирования, компрессорных и насосных установках. В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие виды гибких вставок:

1. Тканевые компенсаторы. Эти устройства предназначены для работы с газообразными средами и могут функционировать при температуре до 500°C. При их производстве используются специальные материалы, обладающие высокой плотностью и теплоизоляцией, крепление может быть фланцевым или прижимным.
2. Резиновые компенсаторы. Данная категория является наиболее распространенной, и для их производства используют специальные эластомеры. Для функционирования в водной среде используют этиленпропиленовый каучук (EPDM), для нефтепродуктов — бутадиен-нитрильный каучук (NBR) и для агрессивных жидкостей — гипалон. Для некоторых случаев предназначены образцы с тефлоновым покрытием. Основной задачей является установка для трубопроводов, перекачивающих жидкие среды. Наиболее распространённый способ соединения — фланцевый, если необходимо, корпус можно дополнительно укрыть огнестойким материалом.
3. Сильфонные вставки. Чаще применяются для трубопроводов с парообразными или жидкими средами. Выдерживают высокие температуры и давления, что делает их подходящими для энергетической, газовой, химической и нефтеперерабатывающей сферах.
4. Сальниковые вставки. Используются для водопроводных и отопительных систем, эффективны для компенсации температурных деформаций. Производятся для разных диаметров, работают при давлении до 2,5 МПа и температуре до +200°C для воды, и до +300°C для пара.
5. Линзовые вставки. Используются для котельных и трубопроводов, работающих с газообразными средами, могут иметь круглую или прямоугольную форму.

Преимущества и сфера эксплуатации

Фланцевые резиновые компенсаторы, произведенные из стали или чугуна, являются незаменимыми элементами защитной системы, поглощающей шумы и вибрации, а также предотвращающей температурные деформации. В зависимости от конструкции и материалов, данные устройства могут эксплуатироваться при различных давлениях и температурах, работать в нагнетательных, всасывающих и других установках. Благодаря использованию термостойких материалов, такие компенсаторы подходят для подачи горячей воды и пара.

Компенсатор фланцевый резиновый

Преимущества:

• эффективная защита от гидравлических ударов в системах водоснабжения и отопления;
• подавление роста и удлинения, компенсация угловых и боковых смещений, температурных деформаций;
• предотвращение гидравлических ударов;
• дополнительные уплотнения или прокладки не требуются;
• простота и скорость монтажа;
• разнообразие типов соединений, включая самые распространенные — фланцевые.

Область применения:

• насосные станции;
• котельные установки, как промышленные, так и для коммунальных нужд;
• вентиляторы и кондиционеры;
• нефтехимическая и газовая промышленность;
• коммунальное хозяйство, включая подачу воды;
• пищевая и энергетическая промышленность;
• судостроение, металлообработка;
• целлюлозно-бумажная промышленность.

Ассортимент компенсаторов огромен и зависит от назначения, условий эксплуатации, необходимого диаметра соединения и других параметров. Кроме того, компенсационные устройства могут разделяться по типам воздействия:

• защита от резких температурных перепадов и деформаций;
• снижение нагрузок и моментов в точках соединения;
• выравнивание перемещений между участками трубопровода и компенсация осадок фундамента;
• демпфирование звуков и вибрации при работе трубопровода;
• выравнивание линии при установке.

При выборе подходящих компенсаторов важно учитывать условия эксплуатации, характер рабочей среды, температуру, диаметр и внешние механические и химические воздействия. К тому же необходимо принимать во внимание характер нагрузок и все отклонения, которые должны быть компенсированы.

Как выбрать компенсатор?

Трубы в различных трубопроводах постоянно подвергаются риску повреждений и разрывов из-за воздействия множества внутренних и внешних факторов, таких как изменение давления и температуры, а также вибрации. В качестве защитных устройств, призванных минимизировать эти риски, используют компенсаторы. Выбор того или иного типа компенсатора может зависеть от множества условий — от параметров среды до характеристик трубопроводов. Данная статья предоставляет обзор основных видов компенсаторов и их назначения, что поможет читателю без труда выбрать необходимые устройства.

Компенсаторы, независимо от типа, представляют собой специальные гибкие диспозиты, которые способны воспринимать и компенсировать перемещения, вибрации, температурные деформации и прочие смещения трубопроводов. Они имеют возможность растягиваться в пределах своей деформации и обеспечивают высокую герметичность. Тип крепления может варьироваться: фланцевый, приварной или резьбовой.

Основные виды компенсаторов

Для того чтобы выбрать необходимый компенсатор, следует сравнить наиболее распространенные его варианты: сальниковые, сильфонные, линзовые и резиновые.

Сальниковые компенсаторы предназначены для компенсации температурных изменений и сужений трубопроводов в паровых и водяных теплосетях. Они способны функционировать при максимальном давлении 2,5 МПа (25 кгс/см²), при температуре воды до 200 °C и пара до 300 °C. Эти компенсаторы являются одними из старейших типов, применяемых при прокладке современных трубопроводов. К их преимуществам относятся высокая компенсирующая способность и легкость в ремонте (можно осуществить ремонт без демонтажа устройства). Однако с недостатков можно отметить необходимость постоянного контроля протечек и обслуживания. Места установки для таких компенсаторов — магистральные трубопроводы.

Сильфонные компенсаторы необходимы для компенсации температурных изменений, вибраций и несоосностей трубопроводов. Они характеризуются компактностью, простотой установки и эффективностью в эксплуатации. Широко применяются в системах, где циркулируют жидкие и парообразные среды, а также работают под высоким давлением и при температуре. Основные области применения алюминиевых компенсаторов включают энергетическую, химическую, нефтехимическую и газовую промышленность. К достоинствам относится небольшие размеры, надежность и способность выдерживать значительные нагрузки, а также отсутствие необходимости в обслуживании в отличие от сальниковых моделей. Основной недостаток — хрупкость и ремонтопригодность: в случае их поломки требует замены. Места установки — стояки отопления в многоэтажных домах и трубопроводы тепловых сетей.

Линзовые компенсаторы служат для поддержания жесткости трубопровода или пылегазовоздухоотводов (ПГВУ), где необходимо поддерживать высокое давление, а также для компенсации температурных изменений стенок труб. Они изготавливаются с круглым или прямоугольным сечением, с возможностью использования нескольких линз. Эти компенсаторы широко применяются в бойлерах и емкостях для компенсации давлений. Недостатки линзовых компенсаторов заключаются в меньшей компенсирующей способности и высокой вероятности образования сварных швов, что ухудшает их надежность. Плюсы – высокая прочность и способность выдерживать как осевые, так и угловые напряжения.

Выводы

Подводя итог, можно сказать, что все приведенные типы компенсаторов имеют как преимущества, так и недостатки. Подбор компенсатора осуществляется на основании таких параметров как температура и агрессивность рабочей среды, рабочее давление, агрегатное состояние доставляемой среды, а также назначение трубопровода, в который их устанавливают.

* — Эта статья предназначена исключительно для информационных и ознакомительных целей. Для комплексного выбора компенсаторов для тех или иных нужд рекомендуем обращаться к квалифицированным специалистам или проектным организациям, принимающим во внимание все необходимые параметры трубопровода и окружающей среды.

Если у вас возник вопрос о цене на компенсатор или есть опросный лист для расчета стоимости изготовления системы, вы можете обратиться в отдел продаж по координатам, указанным на странице КОНТАКТЫ, или воспользоваться формой ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ.

Что такое компенсатор

Компенсатор — это ключевое устройство, необходимое при проектировании и монтаже трубопроводов. Его применение позволяет компенсировать смещения и деформации металла из-за температурных изменений и снижает отрицательные воздействия на трубопровод, такие как изменения погодных или сейсмологических условий.

Изначально компенсаторы не были приспособлены для более специализированных задач. Однако с развитием технологий и модификацией их конструкций, рынок предлагает широкий ассортимент продуктов с разнообразными характеристиками, от используемых материалов до способов соединения и прочих параметров.

Компенсаторы раньше использовались преимущественно в жилищном и коммунальном хозяйстве (в системах отопления и тепловых сетях), но теперь их можно встретить и в различных промышленных отраслях, таких как пищевая, химическая, топливно-энергетическая, целлюлозно-бумажная, атомная и фармацевтическая промышленность, а также в других сферах.

Виды компенсаторов

Выбирая компенсирующее устройство, следует исходить из следующих пунктов: специфика рабочей среды, температура транспортируемого материала и его агрегатное состояние.

Основываясь на этих параметрах, можно выбрать из следующих видов компенсаторов:

Тканевые компенсаторы

Тканевые компенсаторы активно используются в системах, где присутствуют газовые среды, и способны выдерживать температуру до 1200 °С.

При их производстве применяют изоляционные и газоплотные материалы, которые имеют высокую химическую стойкость, сопоставимую со сталью. Многослойная конструкция в формате «сэндвича» исключает вероятность возникновения утечек и повреждений.

При установке используются разнообразные крепежные решения, причем самым надежным вариантом остается фланцевый крепеж или прижимной под хомут.

Резиновые компенсаторы

Резиновые компенсаторы устанавливаются на трубопроводы, которые перекачивают жидкие среды, обеспечивая работу при температурах до 200 °С.

При их производстве используют различные каучуковые смеси, наиболее популярные из которых — этилен-пропиленовый (EPDM) и бутадиен-нитрильный (NBR) каучуки, которые обеспечивают отличные эксплуатационные характеристики. Специально для работы в агрессивных условиях был разработан гипалон, который хорошо сопротивляется воздействиям среды, а совместно с тефлоновым напылением, позволяет значительно продлить срок службы изделия. Огнестойкое покрытие защищает конструкцию от различных негативных воздействий. В местах, где возникает наибольшее натяжение, рекомендуется установка угловых ограничителей для предотвращения разрывов.

При использовании на насосном оборудовании их следует располагать в непосредственной близости от насоса, чтобы минимизировать вибрационные импульсы и продлить эксплуатационный срок всей установки.

Сильфонные компенсаторы

Сильфонные компенсаторы устанавливаются в системах, где перемещаются жидкие и парообразные среды. Они предназначены для решения проблем, связанных с изменениями температуры, давления, а также несоответствием осей в процессе проектировки или замены труб. Эти устройства пользуются высоким спросом в нефтяной и энергетической отраслях.

Основной элемент, сильфон, представлен в виде гофры, которая может растягиваться, сжиматься или изгибаться под различными углами. Область смещения может достигать 10° или 10 см, при этом сильфон сохраняет свои герметические свойства.

Сальниковые компенсаторы

Этот тип компенсаторов необходим для компенсации изменений положения относительно горизонтальной поверхности в водных трубопроводах и паровых теплосетях. Они способны выдерживать рабочие нагрузки, достигающие 2,5 МПа, с температурой жидкости до 200 °С и пара до 300 °С.

Сальниковые компенсаторы наиболее эффективно применяются при строительстве теплосетей в условиях, где температура окружающей среды может падать до -40 °С.

Существуют две разновидности сальниковых компенсаторов:

• Односторонние, предназначенные для диапазона Ду от 100 до 1400 мм.
• Двухсторонние, для диапазона Ду от 100 до 800 мм.

Линзовые компенсаторы

Линзовые компенсаторы используются для предотвращения температурных удлинений в круглых и прямоугольных газовоздухоотводах (ПГВУ).

Эти устройства могут использоваться в неагрессивной или малоагрессивной среде.

Компенсаторы подразделяются на двух-, трех- и четырехлинзовые установки и имеют следующие характеристики:

Параметры	Круглые	Прямоугольные	Круглые осевые
Диаметр условный (Ду, DN)	от 200 до 6000 мм	от 300х400 до 7850х8000 мм	от 100 до 2200 мм
Давление рабочее (Рраб, PN)	от 0.02 МПа	от 0.015 МПа	от 1.6 МПа
Температура рабочей среды	от -20 °С до +425 °С	от -20 °С до +425 °С	от 300 °С до 425 °С (для Ду ≥ 400 мм)