Сильфонні компенсатори для теплових мереж та ГВП

Обов’язковою складовою трубопровідних мереж, які транспортують під високим тиском теплоносій та гарячу воду, є компенсатори.

---

Сильфонні компенсатори застосовуються в тепломережах і мережах гарячого водопостачання (ГВП), які прокладені в різний спосіб: в каналах, безканально, або ж надземним способом. Предметно, що компенсаційні вироби «дружні» до будь-якого типу ізоляції трубопроводів.
Номенклатура виробів для мереж теплопостачання та ГВП охоплює діаметри до 1350 мм, а робочий тиск становить 1,6 МПа та 2,5 МПа.
Закордонні виробники сильфонних компенсаторів переважно керуються стандартами міжнародної асоціації EJMA (Expansion Joint Manufactures Association) і європейської директиви PED (Pressure equipment directive) 97/23/EC.
Досвід та запатентовані технічні рішення знаних світових та вітчизняних виробників розширили застосування сильфонних компенсаторів у складних та специфічних умовах експлуатації, де визначальне значення мають підвищені показники надійності, тривалий ресурс та безпека. Наприклад, компенсатори застосовуються в інженерних мережах нафтохімічних виробництв, атомних електростанцій, енергетичних підприємств, цементних заводів тощо. Такі компенсатори мають діаметр до 3600 мм і розраховані на тиск до 15 МПа. Показово, що за запитом клієнта і діаметр, і тиск можуть бути збільшені.
При спорудженні мереж теплопостачання та ГВП застосовуються осьові компенсатори, які поглинають переміщення мережі, спричинене тепловим розширенням матеріалів.
Конструктивно такі компенсатори складаються з сильфона і фланців або приварних патрубків. Сильфон – це гнучкий елемент компенсатора (гофрована оболонка з нержавіючої сталі), що реагує на переміщення мов пружина: стискається, або ж розтягується. Осьовий сильфонний компенсатор створений для поглинання осьових переміщень, вібрацій та
гідроударів, які виникають в трубопровідній мережі. Потрібно пам’ятати, що сильфонний компенсатор має внутрішній стакан, тому він працює лише в одному напрямку.

Саме тому вода чи пара повинні транспортуватися крізь нього у визначеному напрямі, який маркується стрілкою.
Задля забезпечення максимальних термінів експлуатації і найкращих показників компенсації температурного розширення трубопровідної мережі, сильфонні компенсатори розтягують перед монтажем, адже вони, переважно працюють на стискання. Компенсатор може бути попередньо розтягнутий на заводі, який є виробником цієї продукції (такий виріб комплектується додатковими стержнями, котрі потрібно
зняти після встановлення).
«Осьові сильфонні компенсатори, які випускає ТзОВ «Термо-Ізол», комплектуються сильфонами ТОВ НДІЦ «Арматом» (відповідають вимогам ТУ У 27.2-33226951-003-2013), – розповідає технічний директор підприємства Володимир Феденко. – Наші вироби мають умовний діаметр Ду 45/100 ÷ Ду 530/710 мм, розраховані на тиск 1,6 МПа та 2,5 МПа і можуть бути застосовані в мережах теплопостачання і ГВП з температурою носія до 250º С. Усі сильфонні компенсатори розраховані на тривалий термін експлуатації, який тотожний зі строком експлуатації мережі».
ТзОВ «Термо-Ізол» пропонує партнерам «вільні» сильфонні компенсатори (див. Табл. 1). «Вільні» сильфонні компенсатори розраховані на 5000 циклів при експлуатації в умовах, які не перевищують граничні рівні осьового переміщення трубопроводу. В реальних умовах сильфонні компенсатори працюють в малоцикловому навантаженні.
Найбільший вплив на експлуатаційний ресурс «вільних» сильфонних компенсаторів мають такі фактори як: температура середовища, робочий тиск, величина переміщення, тривалість циклів напруження. Саме тому вкрай важливо провести правильний проектний розрахунок і якісно змонтувати сильфонний компенсатор. Фахівці вважають, що від цього залежать навантаження на трубопровід і його робочий ресурс.
У випадку застосування сильфонних компенсаторів в підземних мережах, які прокладені в непрохідних каналах, їх можна розміщувати як в теплових камерах, так і безпосередньо в каналі. Після герметизації та запінення зварних стиків, компенсатори не потребують додаткового обслуговування в процесі експлуатації.

При безканальному прокладанні сильфонні компенсатори встановлюють в ґрунті і вони працюють як елемент попередньо ізольованої трубопровідної мережі. При надземному прокладанні сильфонні компенсатори мають захисну оболонку з оцинкованої сталі і не потребують спеціального захисту (виконується лише ізоляція стиків).
При канальному та надземному прокладанні мереж теплопостачання і ГВП сильфонні компенсатори потрібно встановлювати між нерухомими опорами. На ділянці між двома нерухомими опорами монтується лише один компенсатор. У випадку, якщо пряма ділянка трубопровідної мережі має значну довжину, то для компенсації теплового розширення може знадобитися більше компенсаторів. Як правило, проектант розділяє таку ділянку на кілька сегментів з нерухомими опорами, щоб між ними був один компенсатор. Встановлювати компенсатор бажано якомога ближче до нерухомої опори. За таких умов один з патрубків компенсатора буде у фіксованому положенні, тож, як наслідок, збільшиться його стійкість.
Щоби гарантувати безаварійну і правильну роботу компенсатора, необхідно подбати про коректне встановлення направляючих

і ковзних опор (направляючі опори повинні розташовуватись одна від одної на певній відстані, яка визначається в проектній документації). На загал, при проектуванні і будівництві мереж теплопостачання і ГВП потрібно керуватися неписаним правилом: коректний розрахунок теплових навантажень, правильний вибір і застосування компенсаторів спроможні забезпечити тривалу та безаварійну експлуатацію попередньо ізольованих трубопроводів, які є чи не найдорожчим елементом системи.

Володимир ЛИТВИН.

Табл. 1. Компенсатор сильфонний, «вільний»

Cq – коефіцієнт осьової жорсткості;
Ак – ефективна площа сильфона;
А – повна компенсаційна здатність;

L – довжина компенсатора в максимально розтягнутому стані;
Δ – повна компенсаційна здатність;
Ру – умовний тиск в трубопроводі.