Монтаж сильфонных компенсаторов

Сильфонные компенсаторы (СК) и компенсационные устройства (СКУ) передаются заказчику в нейтральном состоянии, что позволяет им работать в режиме сжатия и растяжения в пределах амплитуды осевого хода. Для максимальной эффективности их эксплуатации необходимо правильно рассчитать их растяжение при монтаже, которое зависит от температуры окружающей среды в момент установки.

Формулы расчёта деформации и монтажной длины

Предварительная деформация (монтажное удлинение) осевых СК и СКУ определяется следующим образом:

Величина предварительной (монтажной) деформации осевых СК и СКУ определяется по формуле:

∆L_монт=L_μ^λ*α*(0,5*(t_max+t_min )-t_монт ),мм

где:

L_μ^λ — длина участка, на котором устанавливается СК или СКУ;

α — коэффициент линейного расширения трубопровода;

t_max — максимальная температура эксплуатации;

t_min — минимальная температура эксплуатации;

t_монт— температура наружного воздуха при монтаже.

Монтажная длина СК или СКУ определяется по формуле:

L_монт=L_ск+∆L_монт,мм

где:

L_ск — длина СК или СКУ в состоянии поставки (указана в паспорте), мм.

Пример расчёта для СК модели НПК-AN -0500/016/a200/R/R-660

Возьмём в качестве примера компенсатор НПК-AN -0500/016/a200/R/R-660, имеющий максимальный рабочий ход 200 мм (100 мм на сжатие и 100 мм на растяжение). Для климатических условий Ленинградской области:

• Tmin = -28°C (температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 (среднее значение) по СНиП 23-01-99);

• Для подающего трубопровода Tmax = 150°C, Tмонтаж = 18°C;

• Для обратного трубопровода Tmax = 90°C, Tмонтаж = 18°C;

• Длина участка L = 120 м;

• Коэффициент расширения для нержавеющей стали α = 0,0165.

Расчёты:

Для подачи: ΔL = 120 × 0,0165 × (0,5 × (150 + (-28)) – 18) = 85,14 мм.

Для обратного трубопровода: ΔL = 120 × 0,0165 × (0,5 × (90 + (-28)) – 18) = 25,74 мм.

Монтаж осевых компенсаторов

Перед установкой СК необходимо подготовить трубопровод: провести испытания на прочность и герметичность, определить место установки компенсатора согласно проекту, вырезать необходимый фрагмент трубы (длина участка равна L_монт), обработать кромки, при необходимости снять фаски. Присоединительные элементы компенсаторов не требуют дополнительной обработки.

Если компенсаторы устанавливаются в ППУ-изоляции с ПЭ-оболочкой, на неё надеваются термоусаживающиеся муфты с перекрытием, располагаемые не ближе 0,5 м от торцов покрытия труб.

Компенсатор приваривается к одному концу магистрали, затем с использованием монтажных приспособлений растягивается и фиксируется ко второму концу. При сварке компенсаторов в ППУ и ППМ изоляции необходимо контролировать температуру, не допуская её превышения 175°C во избежание токсичных выбросов.

Монтаж стартовых компенсаторов

При прокладке теплотрасс с установкой стартовых сильфонных компенсаторов (ССК) применяют два метода.

1. Монтаж с предварительным поджатием

Перед монтажем компенсатор сжимают на значение ∆L_монт, которое рассчитывается по формуле:

∆L_монт=λ-1 - ∆L,мм

∆L=α*(t_зам-t_э )*L_сск,мм

где:

α – коэффициент температурного расширения,

t_э – минимальная эксплуатационная температура,

t_зам – температура замыкания, при которой производится заварка кожухов компенсатора.

Максимальное и минимальное значения температур вычисляются по формуле:

t_зам^max=t_э+(σ_(доп*) 10^3)/(α*Е),⁰∁
t_зам^min=t_1-(σ_(доп*) 10^3)/(α*Е),⁰∁

 где:
t_э — минимальная температура в условиях эксплуатации, °С. Выбор t_э выполняется проектировщиком по согласованию с заказчиком и эксплуатирующей организацией.
t_1 — максимальная расчетная температура теплоносителя, °С
α — коэффициент линейного расширения стали, мм/м·°С
E — модуль Юнга (сталь 190-210)
σ_доп -  дополнительные температурные напряжения при полном сжатии ССК. Вычисляются по формуле:  

 σ_доп=α*Е*(t_1-t_защ) 

 где:
t_защ— температура защемления, °С, t_защ=0,8*t_1
Среднее значение можно вычислить по формуле:
t_зам=(t_э+t_1)/2,⁰∁

Поджатие выполняется с применением монтажных фланцев и шпилек, которые фиксируют компенсатор в сжатом состоянии. После фиксации производится прихватка сваркой через 50-120 мм равномерно по окружности.

2. Монтаж без предварительного поджатия

В этом случае компенсатор фиксируют, сохраняя размер L в состоянии поставки, а кожухи соединяют сварными полосами. На одном из кожухов делается отметка положения другого кожуха после сжатия на ∆L при нагреве до t_зам. 

В месте установки компенсатора вырезается участок трубопровода длиной L_монт (при поджатии) или L (без поджатия). На один из концов трубопровода надевается ПЭ муфта с учетом перехлеста на оболочку трубопровода для гидроизоляции.

После установки на трубопровод производится стыковая сварка с последующим контролем швов неразрушающими методами. Затем выполняются гидроиспытания, удаляются приваренные полосы с кожухов, и компенсаторы вводятся в эксплуатацию с постепенным нагревом системы (не более 10°C в час до температуры замыкания), контролируя допустимые значения сжатия - ΔL.

Эти методики обеспечивают надёжность и долговечность работы компенсаторов в трубопроводных системах.