Расчет растяжения сильфонного компенсатора
27.02.2018
Сильфонные компенсаторы (далее СК) и сильфонные компенсационные устройства (далее СКУ), предназначенные для герметичного соединения относительно перемещающихся элементов и компенсации температурных деформаций стальных трубопроводов водяных тепловых сетей и горячего водоснабжения (далее ГВС), а также водопроводов и паропроводов III категории при всех способах их прокладки и любых видах тепловой изоляции.
Чтобы обеспечить работу трубопровода, необходимо правильно осуществить выбор сильфонного компенсатора и монтаж. При выборе типа СК или СКУ следует руководствоваться способом прокладки теплопровода, видом его тепловой изоляции, а также его компенсирующей способностью. Так как СК и СКУ поставляются в нейтральном положении, относительно которого они могут растягиваться и сжиматься на величину амплитуды осевого хода, то для использования максимального рабочего хода (компенсирующей способности 2*λ-1=λ), СК и СКУ во время монтажа необходимо растянуть на величину ∆Lмонт, которая зависит от температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж (tмонт).
Величина предварительной растяжки (монтажной) деформации осевых СК и СКУ определяется по формуле:
∆Lмонт = Lλµ*α* [0,5*(tmaх+tmin)-tмонт], мм
Где: Lλµ — длина участка, на котором устанавливается СК или СКУ.
Монтажная длина СК или СКУ определяется по формуле:
Lмонт=Lск+ ∆Lмонт, мм
Где: Lск — длина СК или СКУ в состоянии поставки (указана в паспорте СК или СКУ), мм;
Пример расчёта предварительной растяжки сильфонного осевого компенсатора при монтаже
Для примера рассмотрим сильфонный компенсатор ОПН-16-1000-220-2.2. Согласно принятым обозначениям он представляет собой устройство, у которого максимальная компенсирующая способность составляет 220 мм: 110 мм на сжатие и 110 мм на растяжение.
∆Lмонт — величина предварительной растяжки СК или СКУ (искомая величина);
tmaх + tmin – минимальная и максимальная температуры эксплуатации, °С;
tмонт – температуры наружного воздуха, при которой ведется монтаж;
Lλµ — длина участка, на котором устанавливается СК или СКУ;
α – коэффициент линейного расширения трубопровода;
Пример: для Московской области: tmin = -28°С;
для подающего трубопровода: tmaх = 150°С; tмонт = 20°С;
для обратного: tmaх = 90°С; tмонт = 20°С;
длина участка: Lλµ = 163;
коэффициент линейного расширения трубопровода α = 0,0122
Величина предварительной растяжки для подающего трубопровода:
∆Lмонт = 163*0,0122*[0,5*(150+(-28)-20] = 101,4 мм
Величина предварительной растяжки для обратного трубопровода:
∆Lмонт = 163*0,0122*[0,5*(90+(-28)-20] = 41,8 мм
Для наземной и канальной прокладки трубопровода tmin соответствует расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления по СНиП 23-01-99.
Завод АО «НПП «КОМПЕНСАТОР» занимается разработкой, изготовлением и поставкой сильфонных компенсаторов собственного производства. Ассортимент нашей продукции включает множество инженерных устройств, которые отличаются простотой монтажа и способны выдерживать значительные нагрузки. Компенсаторы имеют IV класс герметичности по ОСТ5Р.0170, сохраняют свои параметры в течение 30 лет и производятся согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015).
Для оформления заказа заполните опросный лист на сайте или позвоните по телефонам +7 (812) 346-88-78 и +7 (812) 346-88-98.
Источник
Являемся официальными
представителями
Аккредитованный участник
Белорусcкой товарной
биржи
Новости компании
Срочная поставка резервуара хранения воды — БАК БАГВ 30 куб
Модернизация энергетики Республики Беларусь пройдет вовре…
Поставка компенсаторов внешнего давления
ООО «Компенсатор Групп» осуществили отгрузку компенсаторов внешнего давления, в количестве 119 штук различных диаметров…
Подробнее…
Поставка европейских кожухотрубных испарителей для чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора
В 2019 году ООО «Компенсатор Групп» осуществило поставку…
Величина смещения (компенсирующая способность) компенсаторов, как правило, выражается комбинацией положительных и отрицательных числовых значений (±). Отрицательное (-) значение обозначает допустимое сжатие компенсатора, положительное (+) — его допустимое растяжение. Сумма абсолютных величин таких значений представляет собой полное смещение компенсатора. В большинстве случаев компенсаторы работают на сжатие, компенсируя температурное расширение трубопроводов, реже (охлажденные среды и криогенные продукты) — на растяжение.
Предварительная растяжка при монтаже нужна для рационального использования полного смещения компенсатора в зависимости от характера работы трубопровода, условий монтажа и предотвращения возникновения стрессовых условий.
Пиковые значения расширения трубопровода зависят от минимальной и максимальной температур его эксплуатации. Например, минимальная температура работы трубопровода Tmin = 0°С и максимальная Ттах = 100°С. Т.е. разница температур At = 100°C. При длине трубопровода L равной 90 м, максимальное значение его удлинения трубопровода AL составит 100 мм. Представим, что для установки на таком трубопроводе используются компенсаторы со смещением ±50 мм, т.е. с полным смещением 100 мм. Также представим, что температура окружающей среды на этапе их монтажа Ту равна 20°С. Характер работы компенсатора при таких условиях будет таким:
- при 0°С — компенсатор будет растянут на 50 мм
- при 100°С — компенсатор будет сжат на 50 мм
- при 50°С — компенсатор будет находится в свободном состоянии
- при 20°С — компенсатор будет растянут на 30 мм
Следовательно, предварительная растяжка на величину 30 мм при монтаже (Ту= 20°С) обеспечит эффективную его работу. Когда температура поднимется от 20°С до 50°С при вводе в эксплуатацию трубопровода, компенсатор вернется в свободное (ненапряженное) состояние. При повышении температуры трубопровода от 50°С до 100°С, смещение компенсатора относительно свободного состояние в сторону сжатия составит расчетные 50 мм.
Определениезначенияпредварительногорастяжения
Примем длину трубопровода равную 33 метрам, максимальную/минимальную рабочую температуру +150°С /-20°С соответственно. При такой разнице температур коэффициент линейного расширения а составит 0,012 мм/м*°С.
Максимальное удлинение трубопровода может быть рассчитано следующим образом:
ΔL = α*L*Δt= 0,012 х 33 х 170 = 67 мм
Значение предварительного растяжения PS определяется по формуле:
PS = ( ΔL/2) — ΔL(Ty-Tmin): (Tmax-Tmin)
Таким образом, в процессе монтажа компенсатора его необходимо установить с предварительным растяжением PS равным 18 мм.
На рис. 1 показано расстояние необходимое для монтажа компенсатора в линию трубопровода, определяемое как сумма значений длины компенсатора lq в свободном состоянии и предварительного растяжения PS.
На рис. 2 показано, что при монтаже, с одной стороны компенсатор фиксируется фланцем или приваривается.
Далее, как показано на рис. 3, к другому окончанию компенсатора прикладывается усилие для растяжки его на величину PS, и дальнейшего закрепления к трубопроводу с помощью фланца или сварки.
Источник
Многие технические устройства применяемые на трубопроводах с давлением имеют ряд рекомендаций для монтажа и эксплуатации. Соблюдая данные рекомендации Вы не только продлеваете срок службы изделий, но и сохраняете гарантию производителя.
Сильфонные (волнистые) и сальниковые компенсаторы следует монтировать в собранном виде.
При подземной прокладке тепловых сетей установка компенсаторов в проектное положение допускается только после выполнения предварительных испытаний трубопроводов на прочность и герметичность, обратной засыпки трубопроводов бесканальной прокладки, каналов, камер и щитовых опор.
Осевые сильфонные и сальниковые компенсаторы следует устанавливать на трубопроводы без перелома осей компенсаторов и осей трубопроводов.
Допускаемые отклонения от проектного положения присоединительных патрубков компенсаторов при их установке и сварке должны быть не более указанных в технических условиях на изготовление и поставку компенсаторов.
При монтаже сильфонных компенсаторов не разрешаются их скручивание относительно продольной оси и провисание под действием собственного веса и веса примыкающих трубопроводов. Строповку компенсаторов следует производить только за патрубки.
Монтажная длина сильфонных и сальниковых компенсаторов должна быть принята по рабочим чертежам с учетом поправки на температуру наружного воздуха при монтаже.
Растяжку компенсаторов до монтажной длины следует производить с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсаторов, или натяжными монтажными устройствами.
Растяжку П-образного компенсатора следует выполнять после окончания монтажа трубопровода, контроля качества сварных стыков (кроме замыкающих стыков, используемых для натяжения) и закрепления конструкций неподвижных опор.
Растяжка компенсатора должна быть произведена на величину, указанную в рабочих чертежах, с учетом поправки на температуру наружного воздуха при сварке замыкающих стыков.
Растяжку компенсатора необходимо выполнять одновременно с двух сторон на стыках, расположенных на расстоянии не менее 20 и не более 40 диаметров трубопровода от оси симметрии компенсатора, с помощью стяжных устройств, если другие требования не обоснованы проектом.
На участке трубопровода между стыками, используемыми для растяжки компенсатора, не следует производить предварительное смещение опор и подвесок по сравнению с проектом (рабочим проектом).
Непосредственно перед сборкой и сваркой труб необходимо произвести визуальный осмотр каждого участка на отсутствие в трубопроводе посторонних предметов и мусора.
Отклонение уклона трубопроводов от проектного допускается на величину +/- 0,0005. При этом фактический уклон должен быть не менее минимально допустимого по СНиП II-Г.10-73* (II-36-73*) .
Подвижные опоры трубопроводов должны прилегать к опорным поверхностям конструкций без зазора и перекоса.
При выполнении монтажных работ подлежат приемке с составлением актов освидетельствования по форме, приведенной в СНиП 3.01.01-85, следующие виды скрытых работ: подготовка поверхности труб и сварных стыков под противокоррозионное покрытие; выполнение противокоррозионного покрытия труб и сварных стыков.
О проведении растяжки компенсаторов следует составить акт по форме, приведенной в обязательном приложении 1.
Защита тепловых сетей от электрохимической коррозии должна быть выполнена в соответствии с Инструкцией по защите тепловых сетей от электрохимической коррозии, утвержденной Минэнерго СССР и Минжилкомхозом РСФСР и согласованной с Госстроем СССР.
Данные условия монтажа и эксплуатации для каждого конкретного компенсатора могут иметь свои особенности или дополнения. Подробную информацию уточняйте у поставщика компенсатора либо в техническом паспорте производителя, поставляемого вместе с компенсирующим устройством.
Предлагаем так же ознакомиться с продукцией:
- Cильфонные компенсаторы
- Линзовые компенсаторы
- Сальниковые компенсаторы
- Тканевые компенсаторы
- Резиновые компенсаторы (вибровставки)
Источник
Осевой компенсатор
Смотрите также
| Параметр | Описание |
| Имя | Имя элемента. Если стоит галочка и задано имя, оно будет отображаться в графике |
| Эффективная площадь1 | Эффективная площадь компенсатора Aeff. Используется для определения распорных усилий. Подробнее..Для сальникового компенсатора эффективная площадь равна площади круга с внутренним диаметром трубы Aeff = Pi * (ID)2 / 4, ID – внутренний диаметр трубы.Для сильфонного компенсатора принимается по данным производителя. |
| Податливость1 | Линейная податливость компенсатора. Податливость однослойного компенсатора можно вычислить с помощью модуля Старт-Элементы: податливость компенсаторов. Для многослойных компенсаторов принимается по данным производителя. |
| Допустимый осевой ход, Δk1 | Допустимый осевой ход компенсатора (максимально допустимая линейная деформация). Задается компенсирующая способность на растяжение – сжатие Δk/2, где Δk – полная компенсирующая способность. Величина используется при проверке деформаций компенсаторов. Принимается по данным производителя. |
| Проверка угловых деформаций | Если опция включена, угловые связи в компенсаторе отсутствуют и производится проверка допустимого перекоса. Если опция выключена, то угловые связи присутствуют и контроль перекоса не осуществляется |
| Сила трения | Максимальная сила трения. Задается для сальникового компенсатора |
Примечание 1: Значения эффективной площади, податливости и осевого хода могут быть взяты из базы данных по осевым сильфонным и линзовым компенсаторам. Для этого необходимо нажать кнопку “Б” и выбрать соответствующий компенсатор из базы данных.
Осевой компенсатор разрешает линейное перемещение трубопровода по оси соединяемых труб и запрещает кручение примыкающих участков друг относительно друга, а также линейные взаимные смещения поперек оси.
При этом учитываются распорные усилия Fрасп, возникающие за счет действия внутреннего давления. Устранение угловых изгибных связей позволяет оценить возможный перекос компенсатора и выдать соответствующее предупреждение.
Расчетная схема осевого компенсатора, используемая в Старт-Проф, показана на рис. 1.
Рис. 1. Расчетная схема осевого компенсатора в Старт-Проф
Такая схема работы обеспечивается за счет специальной конструкции компенсатора (рис. 2) или соответствующим образом установленных опор слева и справа от компенсатора (рис. 3).
Рис. 2. Условная схема сальникового компенсатора
Рис. 3. Схема установки сильфонного/линзового компенсатора, обеспечивающая его правильную
работу в качестве осевого компенсатора, исключающая его изгиб и сдвиг
Типы осевых компенсаторов
Осевые компенсаторы могут быть следующих типов:
- Стартовый – осевой компенсатор специальной конструкции, который срабатывает всего один раз. Применение стартовых компенсаторов позволяет выполнить растяжку трубопровода, защемленного в грунте. После срабатывания стартовых компенсаторов, кромки ограничителей завариваются (см. “применение стартовых компенсаторов”).
- Сильфонный – представляет собой тонкую гофрированную оболочку, содержащую несколько волн.
- Сальниковый – представляет собой трубу, вставленную в фасонный патрубок большего диаметра. При тепловом удлинении трубопровода труба входит в патрубок и тем самым предотвращает возникновение опасных напряжений.
- Линзовый – состоит из ряда последовательно включенных в трубопровод волн.
При установке осевого компенсатора в Старт-Проф появляется диалоговое окно, где предлагается выбрать соответствующий тип компенсатора
Предварительное растяжение или сжатие компенсатора
На рис. 5 показана работа сильфона на осевое растяжение – сжатие. От нейтрального положения сильфон можно сжать на величину -Δk/2 или растянуть на ту же величину +Δk/2. Крайние сечения работают без перекоса, т.е. остаются параллельными друг другу. Характеристика Δk/2 носит название компенсирующей способности на растяжение – сжатие, а Δk- полной компенсирующей способности.
Если не была выполнена предварительная растяжка компенсатора, то допустимый осевой ход компенсатора на сжатие будет равен Δk/2.
Если же выполнить растяжку компенсатора на монтаже на величину Δk/2, то при температурных расширениях трубопровода зазор компенсатора в начале будет закрываться на величину предварительной растяжки Δk/2 и сильфон примет нейтральное положение (рис.
5), а уже затем будет происходить его сжатие также на величину Δk/2. Таким образом, допустимый осевой ход компенсатора увеличивается в два раза.
При использовании предварительной растяжки следует внимательно контролировать фактическое направление деформаций компенсатора (растяжение или сжатие), растяжение предварительно растянутого компенсатора не допускается, поскольку в этом случае его допустимый осевой ход на растяжение уже исчерпан.
Для учета монтажной растяжки, следует ввести дополнительный узел рядом с компенсатором и задать для него предварительную растяжку. Величина задаваемой растяжки не должна превышать величину Δk/2.
После расчета абсолютная величина полученной деформации не должна превышать значение Δk/2.
Также следует убедиться что в процессе нагружения во всех расчетных состояниях компенсатор сжимается, а не растягивается.
Узнать больше…
Рис. 5. Схемы работы сильфона в осевом компенсаторе
Разгруженные и неразгруженные компенсаторы
Компенсаторы могут быть:
- Разгруженные. Разгруженные компенсаторы имеют специальную конструкцию, исключающую возникновение распорных усилий (такая конструкция имеется во всех угловых и сдвиговых компенсаторах)
- Полуразгруженные. Полуразгруженные компенсаторы (рис. 7) имеют специальную конструкцию, которая существенно снижает возникающие распорные усилия. Особенностью конструкции является то, что сильфон находится в герметичном кожухе, внутри которого имеется полость, сообщающаяся с атмосферой. За пределами этой полости под кожухом давление такое же как в трубопроводе, благодаря чему сильфон находится под избыточным наружным, а не внутренним давлением. Распорные усилия в таком компенсаторе получаются приблизительно на 40% меньше, чем в обычном неразгруженном компенсаторе
- Неразгруженные. Неразгруженные компенсаторы (рис. 2,3) не гасят внутри себя распорные усилия, создаваемые избыточным внутренним давлением
Вертикальные проекции внутреннего давления на гофры сильфона самоуравновешены и вызывают увеличение диаметра сильфона (рис. 8, а), а горизонтальные проекции давления оказываются не уравновешенны и вызывают удлинение сильфона, вследствие чего возникают распорные усилия (рис. 8, б).
Эти усилия направлены вдоль оси компенсатора и обычно передаются на неподвижные или мертвые опоры трубопровода. Они вычисляются путем умножения эффективной площади на внутреннее давление. Эффективные площади как правило приводятся в нормативных документах на компенсаторы. Подробнее…
Для более подробной информации см. раздел “связи в нестандартных компенсаторах” и “связи в нестандартных креплениях”.
Сальниковые компенсаторы
В отличии от других видов компенсаторов, в сальниковом компенсаторе вместо осевой податливости задается осевая сила трения. Эффективная площадь вычисляется автоматически по внутреннему диаметру трубы.
Доступ из меню и панели инструментов
Для того чтобы вставить элемент, необходимо выделить узел, а затем выбрать меню: Вставка > Компенсатор > Осевой
или нажать пиктограмму на панели инструментов
Для того чтобы посмотреть свойства существующего элемента:
- Двойной щелчок мышкой на элемент в графическом окне
- Выделить элемент мышкой и нажать пиктограмму на панели инструментов
Источник: https://edu.truboprovod.ru/kbase/doc/start/WebHelp_ru/kompord.htm
Теория и практика расчета сильфонных компенсаторов
Сильфонный компенсатор предназначен для устранения деформаций трубопровода, он способствует более гибкой работе системы и прямо влияет на долговечность всей конструкции. Использование сильфонных компенсаторов стало возможным в новом веке с применением новых расчетных технологий и комплексов.
Для того чтобы изделия было годным к употреблению, его нужно правильно спроектировать, расчет сильфонного компенсатора – очень важный этап в его создании.
Этапы проектировки
Обычно расчетом трубопроводной арматуры занимается не один человек, а целый отдел. Только комплексная работа специалистов позволит учесть все нюансы и избежать ошибок и недочетов в работе. Какая бы ни была программа для работы с данными, никто не отменял человеческий фактор, поэтому проверять данные следует на всех этапах проектировки.
Если брать в рассмотрение сильфонные компенсаторы, то можно условно разделить их расчет на несколько этапов:
- Расчет и проектировка сильфона – основной рабочей части компенсатора.
- Выбор материалов для изготовления устройства, в зависимости от технических характеристик теплоносителя, условий эксплуатации.
- Расчет конструкции компенсатора, проработка оптимальной формы устройства.
Изначально рассматривается сам сильфон компенсатора, количество циклов его сработки, технические условия его работы и общая механика действий. Сильфон должен обеспечить нужный запас хода, чтобы устройство проработало отведенное время без поломок и нештатных ситуаций. Важным моментом является расчет компенсирующей способности сильфона, которая должна соответствовать заданным параметрам.
Далее подбираются материалы, из которого будет произведен сильфон и сам компенсатор. В зависимости от сферы применения, рабочей среды и окружающих условий, могут применяться самые разные сплавы.
При этом сильфон всегда делается из нержавеющей легированной стали, а вот патрубки под приварку или фланцы, вполне могут быть выполнены из обычных сплавов.
Хотелось бы упомянуть здесь и о таком понятии, как “северное исполнение”, указывающее на сложные условия эксплуатации сильфонного компенсатора, а значит и материалы для его исполнения должны выдерживать такие нагрузки.
Окончательным этапом расчета можно считать выбор конструкции самого компенсатора. Изделия могут быть разгруженные и неразгруженные, иметь патрубковое или фланцевое соединение, быть достаточно габаритным, либо иметь скромные размеры. Все нюансы должны быть учтены инженерами, проектирующими данное устройство.
Результатом финального этапа расчета сильфонного компенсатора можно считать чертеж, на котором становится видна его конструкция, а так же указаны материалы для его создания. В дальнейшем для рабочих завода будут собраны все необходимые данные относительно производства, разработаны чертежи и схемы, а изделие будет изготовлено.
Важные моменты
Стоит отметить, что любые ошибки в работе конструкторского отдела в сфере проектирования сильфонного компенсатора, могут привести к нежелательным последствиям при его эксплуатации, которые могут не только способствовать выходу из строя трубопроводной системы, но и закончится серьезной аварией, катастрофой. Особое внимание конструкторы уделяют системам со взрывоопасными газами, нефтепродуктами, трубопроводам с повышенным давлением и высокой температурой теплоносителя.
Поэтому, зачастую, вместо проектирования и расчета новых компенсаторов, заводы производители довольствуются старыми, проверенными наработками, что по мнению многих специалистов в корне неверно, т.к. задачи, для которых нужен сильфонный компенсатор, могут сильно отличаться.
Конечно, можно подобрать сильфонный компенсатор из базового списка изделий, но тогда совсем не будут учтены нюансы его работы. Стоит внимательно проанализировать все факторы: нужную компенсирующую способность и вид изделия, рабочую среду, место установки, необходимые технические элементы, возможность правильного монтажа и так далее.
Вряд ли банальный подбор сильфонного компенсатора из списка изготавливаемых заводом сразу удовлетворит все требования, хотя такие моменты имеют место быть.
Для заказчиков сильфонной арматуры, рекомендуем внимательно знакомиться с технической информацией по оборудованию, и сопоставлять с требуемыми условиями. Конечно, проконтролировать расчеты инженеров не получится, но хотя бы сопоставить параметры изделия с технической и проектной документацией своего объекта можно.
В заключение стоит отметить, что процесс расчета и проектирования сильфонного компенсатора дело не быстрое.
В зависимости от размеров технического отдела завода производителя, уровня профессионализма сотрудников, загруженности их работой и сложности изделия, подготовка первичной документации на сильфонный компенсатор может занять от нескольких дней, до нескольких недель. В этом плане подобрать устройство кажется проще, но на самом деле, это не лучший выход.
Источник: https://silphon.ru/raschet-silfonnyx-kompensatorov/
Источник