Способы повышения компенсирующей способности сильфонных компенсаторов



В данной работе рассмотрены способы повышения компенсирующей способности сильфонных компенсаторов. Цель работы — проанализировать способы повышения компенсирующей способности сильфонных компенсаторов. Все трубопроводы при изменении температуры транспортируемого продукта и окружающей среды подвергаются температурным деформациям. В прогрессивных трубопроводах с целью компенсации температурных деформаций все больше используются сильфонные компенсаторы. Главное предназначение сильфонного компенсатора — возместить деформации трубопровода, не разрушая его и удерживая герметичность. Для повышения возмещающей способности компенсатора либо снижения величины смещения его устанавливают с предварительной растяжкой.

Ключевые слова: компенсатор, сильфон, трубопровод, система, деформация, давление, стабильность, конструкция, компенсация.

In this work ways of increase in the compensating ability of bellows-sealed compensators are considered. The work purpose — to analyse ways of increase in the compensating ability of bellows-sealed compensators. All pipelines at change of temperature of the transported product and the environment are exposed to temperature deformations. In progressive pipelines for the purpose of compensation of temperature deformations bellows-sealed compensators are more and more used. The main mission of the bellows-sealed compensator — to compensate deformations of the pipeline, without destroying it and keeping tightness. For increase in the compensating ability of the compensator or decrease in size of shift he is established with a preliminary extension.

Keywords: compensator, bellow valve, pipeline, system, deformation, pressure, stability, design, compensation.

Как известно, все трубопроводы при изменении температуры транспортируемого продукта и окружающей среды подвергаются температурным деформациям. Вследствие данных деформаций в системе появляются существенные продольные действия, оказывающие влияние на окончательные закреплённые точки. Принимая во внимание значительную протяжённость трубопровода, итоговое растягивание и давление на места крепления может доходить больших величин. [3]

Для предохранения трубопровода от нагрузок, образующихся при изменении температуры, его проектируют и конструктивно осуществляют так, чтобы он имел возможность легко растягиваться при нагревании и укорачиваться при остывании без перенапряжения использованного материала и соединений труб. Способность трубопровода к подобной деформации в границах дозволяемых усилий в материале труб называется компенсацией тепловых удлинений. [3]

Возможность компенсации за счёт гибкости системы участка направления и упругих качеств металла именуется самокомпенсацией. Компенсация осуществляется за счёт присутствия в системе трубопровода поворотов либо изломов. Если при конструировании и монтаже нельзя применять самокомпенсацию либо её мало для защиты трубопровода, ставят особые устройства — компенсаторы.

Компенсаторы — устройства, эластичные и растяжимые в границах собственных гибких деформаций, применяемые в трубопроводах различных технологических систем. Главной функцией компенсаторов считается формирование непроницаемого соединения перемещающихся элементов трубопроводов. [1]

При подборе компенсаторов весьма часто преимущество отдают сильфонным компенсаторам, однако их использование в некоторых случаях сдерживает относительно незначительная компенсирующая способность. Она зависит от количества гофров в сильфоне, их толщины, диаметра и возвышенности, а кроме того принятого ресурса компенсатора и давления в трубопроводе. [2]

Сильфонные компенсаторы имеют небольшие размеры, могут вводиться в любом участке трубопровода при каждом методе его прокладки, не призывают строительства специализированных камер и сервиса в течение всего времени эксплуатации. Срок их службы, как правило, отвечает сроку службы трубопроводов. Использование сильфонных компенсаторов гарантирует прочную и эффективную охрану трубопроводов от постоянных и динамических нагрузок, образующихся при деформациях, пульсации и гидроударе. Благодаря применению при производстве сильфонов качественных нержавеющих сталей, сильфонные компенсаторы способны трудиться в самых жёстких обстоятельствах. [3]

Количество гофров в сильфоне ограничено его стабильностью. Общеизвестно, что большие сильфоны даже от увеличения избыточного давления в полости выпучиваются. То же происходит при сжатии либо изломе. Стабильность сильфона понижается при сокращении диаметра.

Если при расчёте стабильности обнаруживается, что количество гофров, определённое с целью предоставления призываемой возмещающей способности, превосходит возможное, используют разнообразные конструктивные решения, увеличивающие стабильность сильфонного компенсатора. В первую очерёдность, у осевых компенсаторов сжатие замещают растяжением сильфона. Знакома типовая система такого ком­пенсатора, однако она не приобрела обширного распространения из-за трудности производства и неосуществимости контроля отдельных сварных швов. [2]

В заключительное время изобретены новейшие наиболее элементарные системы. Для компенсаторов с многослойным сильфоном применима система с пат­рубками в виде коленьев с углом 180°. (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция сильфонного компенсатора с растягивающими сильфонами

Поскольку толщина и уровень гофров объединены с технологией производства и крепостью сильфона, а диаметр и влияние — обычные характеристики, и они изменяться не смогут, в таком случае, помимо повышения количества гофров посредством перемены системы, компенсирующую способность можно повысить сокращением ресурса. На практике весьма часто, не зная практического количества циклов работы конструкции, ресурс завышают.

Например, согласно статистическим сведениям, подземный подающий теплопровод диаметром Ду=400 миллиметров, проведённый от котельной до цен­трального теплового пункта, отклю­чается в год не более 20 раз. При десятилетней эксплуатации сильфонов необходимый источник равен 200 циклам. Для сильфона диаметром 400 миллиметров, произведённого по ТУ 5.551–19702–80, при 1000 циклах компенсирующая способность равна ±50 миллиметров. Согласно графику можно установить разрешённую амплитуду напряжений: при 1000 циклах она равна 500 МПа, при 200 циклах —750 МПа.

Следовательно, для этого трубопровода можно осуществить ресурс 200 циклов, компенсирующая способность будет равна ±75 миллиметров, т. е. возрастёт в 1,5 раза.

Эффективным орудием повышения компенсирующей способности считается монтажная растяжка. С помощью её можно повысить компенсирующую способность в 2 раза. [2]

Снизить усиленно-деформированное положение сильфона, а значит, повысить возмещающую способность можно в результате перенесения места сварки дренажных штуцеров с вершины гофров в патрубок. Для любого гофра в патрубке учитывается собственный штуцер, с которого в углубление гофр вводится трубка с открытым окончанием (рис. 2).

Рис. 2. Дренажный штуцер для осевого сильфонного компенсатора

При пуске трубопровода штуцера открывают, что предотвращает гидравлический удар в паропроводах и формирование лёгких пробок в водопроводах. Трубки устанавливают таким образом, чтобы они не мешали сжатию либо растяжению сильфона. В паропроводах их концы располагают в нижней доли гофр, а в водопроводах — в верхней.

Наряду с компенсирующей возможностью твёрдость также является главным параметром компенсатора, оказывающим большое влияние на результативность применения. Так как распорные действия передаются в спецоборудование, связанное трубопроводами, рационально иметь наименьшую жёсткость.

У мультислойного сильфона главная составляющая распорного действия — это сила, возникающая от давления. По этой причине снижение эффективной площади даст возможность существенно уменьшить единую твёрдость компенсатора. С целью её снижения нужно сократить диаметр сильфона, т. е. в участке конструкции компенсатора рекомендуется предусмотреть переходы с большого диаметра на малый диаметр (рис. 3).

Рис. 3. Осевой компенсатор с защитной обечайкой повышенной обтекаемости

Для того чтобы не усугубить гидродинамические свойства, рекомендуется внутреннюю защит­ную обечайку выполнять с наиболее обтекаемой конфигурацией, к примеру, такой как представлено на рис. 3. Твёрдость от деформации компенсаторов с однослойным сварным сильфоном соизмерима с жёсткостью от давления. По этой причине тут можно уменьшить твёрдость за счёт увеличения количества гофров. К примеру, по расчёту требуется сильфон с 4-мя гофрами, каждый с которых будет сужаться на 4 мм. Повысим количество гофров до 8, в то время каждый станет сужаться на 2 мм, отчего твёрдость, стимулированная деформацией, снизится в два раза. [2]

При прокладке трубопроводов с компенсаторами меж тонкостенными резервуарами либо на эстакаде для снижения распорных усилий используют стяжки разных систем. Стяжки смогут устанавливаться в креплениях, привариваемых к трубопроводу либо напрямую к резервуару. В резервуарах обширно используются разгруженные компенсаторы с круговым отводом.

Для реализации верной работы трубопровода следует осуществить вычисление и подбор возмещающей способности компенсатора.

Компенсирующая способность осевого компенсатора — это вычисленное значение суммарного прямолинейного расширения сильфона компенсатора. Оно значит, то, что полный рабочий процесс сильфона отвечает данному значению. Как правило, в обозначении компенсатора компенсирующая способность нужно в последнем участке. [8]

Пример:

Сильфонный компенсатор КСО 200–16–80. Здесь компенсирующая способность компенсатора равна 80мм (+/-40мм).

Для вычисления проектного значения линейного удлинения трубопровода можно применить формулу:

∆L = а х L x ∆t, где

а — коэффициент термического расширения, мм/(моС);

L — длина трубопровода, мм;

∆t — разница значений температуры монтажа и рабочей температуры, оС.

Подбор осевого сильфонного компенсатора производится по компенсирующей способности, что должна с небольшим запасом компенсировать линейные тепловые удлинения участка трубопровода. [6]

В том случае, если компенсирующей способности одного компенсатора мало для компенсации расчётных тепловых удлинений — в участке вводится несколько осевых компенсаторов последовательно. [7]

Таким образом, сильфонные компенсаторы принимают различные виды рабочих нагрузок. Гофрированная оболочка сильфона считается значимым конструктивным компонентом, функционирующим при неустойчивой перегрузке. Компенсирующая способность компенсатора зависит от количества гофров в сильфоне, их толщины, диаметра и возвышенности, а кроме того установленного ресурса компенсатора и давления в трубопроводе. Повысить компенсирующую способность сильфона можно разными способами. Благодаря надёжной конструкции, высококачественным материалам и правильному монтажу сильфонные компенсаторы способны работать продолжительное время.

Литература:

1. Говядко Г. М., Есарев В. В., Дубчак В. Д., Компенсаторы для трубопроводов. Справочник. Энергоатомиздат — 1993.
2. Способы повышения компенсирующей способности и снижение жёсткости сильфонных компенсаторов. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://skyprom.ru
3. Ковалев В. И. Сильфонные металлические компенсаторы. ‒ Санкт — Петербург. — 2008.
4. Компенсирующая способность. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.ngpedia.ru
5. Компенсация тепловых удлинений трубопроводов. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://megalektsii.ru/
6. Расчёт, подбор компенсирующей способности компенсатора. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ros-pipe.ru
7. Расчёт и подбор компенсаторов. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://lektsia.com
8. Компенсация температурных удлинений трубопроводов тепловых сетей. Виды компенсаторов. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://helpiks.org