Компенсаторы для систем отопления

Компенсаторы для систем отопления предназначены для обеспечения эффективной защиты трубопроводов в системах водоснабжения, системах отопления и других технологических трубопроводов от динамических и статических нагрузок, возникающих при вибрациях и температурных деформациях. В отличие от металлорукава в изделиях других производителей — применение в качестве компенсирующего элемента полноценного сильфона обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы компенсатора.

Компенсаторы для отопления, без кожуха, с внутренней направляющей гильзой

Основные технические характеристики
Осевая компенсирующая способность (сжатие — растяжение), мм	40
Рабочее давление, мПа	1,6
Максимальная температура рабочей среды, ⁰С вода пар	150 250

Габаритные и присоединительные размеры Компенсатор для систем отопления без кожуха
Условный проход DN, мм	Строительная длина L*, мм	Наличие кожуха
20	-	Без кожуха
25	-	Без кожуха

Компенсаторы систем отопления с кожухом и направляющей гильзой.

Основные технические характеристики
Осевая компенсирующая способность (сжатие — растяжение), мм	40
Рабочее давление, мПа	1,6
Максимальная температура рабочей среды, ⁰С вода пар	150 250

Габаритные и присоединительные размеры Компенсатор для систем отопления с кожухом
Условный проход DN, мм	Строительная длина L*, мм	Наличие кожуха
20	-	С кожухом
25	-	С кожухом

Назначение
Компенсаторы для систем отопления предназначены для обеспечения эффективной защиты трубопроводов от статических и динамических нагрузок ,возникающих при температурных деформациях и вибрациях.
Рабочая среда: воздух, вода, пар ,природный газ, другие газы и жидкости ,неагрессивные по отношению к примененным конструкционным материалам.
Не предназначен для работы с рабочими средами ,которые используются в химических ,нефтехимических, нефтеперерабатывающих опасных производственных объектах.
Компенсаторы для систем отопления относятся к невосстанавливаемым, неремонтируемым , однофункциональным изделиям. По метрологическим свойствам компенсатор относится к изделиям , не являющимися средствами измерения и не имеющим точностные характеристики.

Присоединение к условному проходу трубы, материал деталей, масса
Условный проход DN,мм	Наличие кожуха	Материал деталей	Масса, кг ,не более
20	Без кожуха	Сталь 20	0.70
20	Без кожуха	12Х18Н10Т	0.71
25	Без кожуха	Сталь 20	1.0
25	Без кожуха	12Х18Н10Т	1.1
20	С кожухом	Сталь 20	1.12
20	С кожухом	12Х18Н10Т	1.14
25	С кожухом	Сталь 20	1.25
25	С кожухом	12Х18Н10Т	1.27
20	Без кожуха	Сталь 20	0.4
25	Без кожуха	Сталь 20	0.81
20	С кожухом	Сталь 20	0.55
25	С кожухом	Сталь 20	1.21
25	Без кожуха	Сталь 20	1.32
32	Без кожуха	Сталь 20	1.67
25	С кожухом	Сталь 20	1.49
32	С кожухом	Сталь 20	1.81
Примечание – Каждый из перечисленных видов компенсаторов может выпускаться в двух вариантах исполнений

Предельно допускаемое рабочее давление-1.6 Мпа
Осевая компенсирующая способность -40 мм:
- вариант 1 –растяжение 20мм; сжатие 20мм;
- вариант2 –растяжение 10мм, сжатие 30мм.

Компенсатор устойчив к воздействию температуры рабочей и окружающей среды:
вода - до плюс 150 ⁰С;
пар—до плюс 250 ⁰С.

Компенсатор должен быть устойчивым к воздействию относительной влажности воздуха до 95% при температуре окружающего воздуха 35 ⁰С и более низких температурах без конденсации влаги.

Средняя наработка на отказ компенсатора -1000 ч.
Средний срок службы -10 лет.

Меры безопасности и монтаж

Меры безопасности
Источниками опасности при монтаже или эксплуатации компенсатора является рабочая среда, находящаяся под давлением.
Безопасность эксплуатации компенсатора должна обеспечиваться:
-прочностью и герметичностью компенсатора в соответствии с требованиями технических условий;
- прочностью и герметичностью технологической магистрали;
- надежным креплением при монтаже на объекте, качеством сварного шва.

Все работы по монтажу и демонтажу компенсатора должны выполняться при полном отсутствии давления в технологической магистрали.

Монтаж
Монтаж производится в соответствии с проектом трубопровода, выполненным проектной организацией ,и осуществляется путем его приварки к трубопроводу.
Компенсаторы для систем отопления при монтаже необходимо устанавливать строго соосно с трубопроводом, без перекосов во избежание заедания и повреждение его подвижных частей.
Монтаж компенсаторов производится после установки на трубопроводе неподвижных опор, при монтаже вертикальных участков трубопроводов необходимо принимать меры, исключающие возможность сжатия и деформации компенсаторов под действием силы тяжести трубопроводов.

Хранение и транспортирование
Компенсаторы для систем отопления должены храниться в упаковке изготовителя при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 40 ⁰С и относительной влажности до 80%.
Воздух в помещении не должен содержать примесей паров и газов, вызывающих коррозию.
Компенсаторы для систем отопления могут транспортироваться всеми видами транспорта ( авиационным в герметизированных отсеках) в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов , действующими на транспорте конкретного вида.
Во время погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования ящики не должны подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков.

Использование компенсаторов в системах отопления высотных домов и многоэтажных зданий.

К системе отопления высотных жилых домов предъявляются самые жесткие требования, она должна быть долговечной и надежной. Для того чтобы достич этих результатов, в первую очередь необходимо применение качественных труб, трубопроводной арматуры и компенсаторов. Практика показывает, что в результате неверных расчетов, неправильно установленных компенсаторов или их полного отсутствия, применения низкокачественных материалов, даже совершенно новый трубопровод не защищен от аварий.

Компенсаторы для систем отопления позволяют гасить ряд вибраций возникающих при работе трубопровода и насосного оборудования, компенсировать движение трубопровода при изменении температуры проводимой или окружающей среды, влекущих за собой тепловое расширение вследствие нагрева рабочей средой, а также воспринимает на себя смещение труб при оседании почв и опор, значительно продлевая срок службы трубопровода.
Устройство соостоит из гофрированной оболочки (гибкого сильфона) выполненого из многослойной нержавеющей стали. Компенсирующая способность, осевой ход, зависит от количества сильфонов и количества гибких гофр в каждом сильфоне.
Рабочая среда: вода, пар, воздух, природный газ, другие газы, жидкости, неагрессивные по отношению к материалам примененным в конструкции устройства.
Не предназначен для работы с рабочими средами, которые используются в химических, нефтехимических, нефтеперерабатывающих опасных производственных объектах.
Компенсатор может быть изготовлен с внешним защитным кожухом, позволяющим защитить сильфон от внешних воздействий, а также внутренним экраном для защиты сильфона от воздествий рабочей среды.

Технология производства компенсаторов включает в себя изготовление и сборку следующих компонентов: 1) гофрированная часть компенсатора, число гофр которой определяется заданным рабочим ходом - интервалом компенсации (Исходной заготовкой является многослойный цилиндр из тонкого листа нержавеющей аустенитной стали 1.4541 или 1.4571, Российский аналог 08X18H10T); 2) Металлические патрубки под приварку (По заказу могут быть изготовлены для фланцевого присоединения); 3) Внутренняя гильза; 4) Защитный кожух (если предусмотрено техническими условиями).

Для всех типов компенсаторов диаметром до 1000мм сильфон изготавливается методом гидростатического выдавливания, Для диаметров свыше 1000 мм роликовым формированием (накатыванием).
Верхний и нижний слои (цилиндры), сваренные каждый продольным швом, обеспечивают герметичность. Между цилиндрами могут быть предусмотрены внутренние слои, намотанные друг на друга и зафиксированные относительно внешних оболочек продольным сварным швом, их цель обеспечить силовую разгрузку будущего компенсатора.

В процессе изготовления компенсаторы для систем отопления проходят проверку, качество готового изделия определяется величинами отклонений процентного содержания спектра химических элементов стали от марочного их стандарта. Кроме того определяется аустенит (структурная однородность) используемого листа из стали 1.4541. Технологией сварки предусматривает обеспечение стабильности параметров электрической дуги на электродах при которой коэффициент свариваемости достигается равным еденице, что обеспечивает химическую и структурную однородность в сварном шве и в краях свариваемого листа нержавеющей стали. Контроль осуществляется и за методикой формирования гофр сильфонна при которой достигается одинаковая (1-1.5%) толщина стенки в любом месте профиля. Так же, необходимо обеспечивать, одинаковую твердость сильфона по всему его профилю (для всех гофр). Это позволит гарантировать равномерное распределение упругих свойств компенсатора и устойчивость к нагрузкам на растяжение сильфона, создаваемым внутренним давлением в трубопроводе, и к внешним нагрузкам на компенсатор, создаваемым температурными деформациями.

Использование компенсаторов в системах отопления позволяет обеспечить:
- компенсацию температурного расширения трубопроводов;
- компенсацию несоосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ;
- изоляцию вибрационных нагрузок от работающего оборудования;
- изоляцию вибрационных нагрузок от потока транспортируемой среды;
- надежное соединение труб различного типа;
- предотвращает разрушение труб при деформации трубопроводов;
- герметизирует трубопроводы;

Для защиты трубопровода от температурных расширений и деформаций возникающих при эксплуатации, традиционно применяются компенсаторы для систем отопления различных конструкций. Наибольшее распространение, благодаря простоте установки, надежности конструкции и долговечности получили Компенсаторы для систем отопления на основе металлического сильфона обеспечивающего безопасность отопительной системы на протяжении всего срока эксплуатации и не требующего постоянного контроля и обслуживания. Такие конструкции позволяют предотвратить различные деформации, которые возникают в трубопроводе из-за перепада температур и давления. В связи с тем, что на Компенсаторы для систем отопления возложена функция увеличения срока службы системы отопления, их надежность должна обеспечиваться на протяжении всего срока эксплуатации трубопровода. Отсутствие компенсирующих устройств в системах отопления приводит к нежелательным последствиям, значительным деформациям или прорыву отопительной системы, значительная часть таких аварий зачастую происходит зимой в разгар отопительного сезона.

До недавнего времени в системах отопления принялись устаревшие компенсирующие системы, такие как сальниковые, П, S, L -образные компенсаторы. Такие устройства просты и имеют сравнительно невысокую стоимость. При этом имеют целый ряд значительных недостатков: П, S, L -образные компенсаторы требуют выделения значительной площади для их установки, а сальниковые требуют периодического технического обслуживания и постоянного контроля, а при подземной прокладке постройки специальных камер. Таким образом первоначальная экономия на стоимости самих компенсаторов, влечет за собой потерю полезной площади, существенное увеличение стоимости монтажа и штата обслуживающего персонала.

Учитывая вышеперечисленные недостатки, наиболее оптимальным решением становится применение сильфонных компенсаторов, не требующих обслуживания. Рабочей частью таких устройств является сильфон из упругой гофрированной металлической оболочки, обладающей способностью растягиваться, сжиматься и изгибаться под действием перепада температур, давления, вибраций, движения почвы и механических воздействий. Применение сильфонных компенсаторов при строительстве трубопроводов и реконструкции отопительных систем высотных жилых домов позволяет снизить риск возникновения причин влекущих за собой разрушение трубопровода. При этом сильфонные компенсаторы для систем отопления герметичны, компактны, долговечны и не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.

Расчет удлинения участка стального трубопровода проводится по формуле:
L= 0,012×Н×(T1-T2),
где:
0.012 мм/(м×С)- коэффициент температурного удлинения углеродистой стали.
Н м– высота трубы.
Т1 °С - максимальная температура воды в системе отопления.
Т2 °С- минимальная температура монтажа системы отопления.
L= 0,012* 30* (90- (-10))=36 мм.
При расчете компенсаторов в высотных домах применяются аналогичные вычисления. Например, для 20-ти этажного дома понадобится установить уже 3 сильфонных компенсатора на каждую трубу системы отопления.

Выбор компенсатора для систем отопления

Для стандартных систем отопления (при 70-90º С) компенсирующая способность рассчитывается как Δ=1 мм/м. Каждый компенсатор должен быть установлен между 2 неподвижными опорами для вертикального трубопровода длиной 30 м (10 этажное здание).
При выборе компенсатора для систем отопления очень важно определить рабочие параметры и срок эксплуатации трубопровода. Для правильного выбора компенсатора и расчета времени работы, необходимо отталкиваться от количества циклов и длины компенсатора для системы отопления.
При этом следует учитывать, что компенсаторы для систем отопления на 50 циклов могут использоваться от одного до пяти лет, компенсаторы для систем отопления на 1000 циклов могут использоваться от пяти до пятнадцати лет, на 5000 циклов - не менее 25 лет, если условия эксплуатации не создают дополнительных нагрузок и окружающая среда не оказывает разрушающего воздействия на материалы компенсатора.
Полным рабочим циклом считается сжатие-растяжение компенсатора по оси, на всю величину допустимого хода. Например, если осевой ход составляет 210 мм для 5000 циклов, то осевой ход считается +/-105мм.
Допустим в расчет тепловых сетей внесены компенсаторы для систем отопления:
Первый - компенсатор с сильфоном 1080 мм (предназначен не менее чем на 1000 рабочих циклов);
Второй - компенсатор с сильфоном 630 мм (предназначен на 50 рабочих циклов).
Но в период эксплуатации, компенсатор не будет непрерывно работать на всю длину осевого хода, это будет зависеть от условий: температуры рабочей среды, скачков давления, и т.д. В случае когда компенсаторы для систем отопления не испытывают максимально возможных нагрузок, их осевые сжатия и расширения будут меньше чем +/-105 мм и, в следствие чего, период работы увеличится.
Величина осевого расширения-сжатия непосредственно связана с количеством циклов срабатывания: чем больше один, тем меньше второй.
Например, компенсатор оснащенный сильфоном 630 мм с ходом на сжатие-расширение 210 мм (+/-105) отработает 50 рабочих циклов, но если он будет использоваться со сжатием-расширением +/-95, то способен выполнит 75 рабочих циклов, когда он будет иметь ход +/-31,5 мм, то его ресурс увеличится до 5000 рабочих циклов.
Компенсатор с длинной сильфона 1080 мм со сжатием-расширением 210 мм (+/-105) отработает 1000 рабочих циклов, но если он будет использоваться со сжатием-расширением +/-95мм, то отработает 1100 рабочих циклов, если величина срабатывания составит +/-31,5 мм, то его ресурс увеличится до 140000 рабочих циклов.
Поэтому перед заказом компенсаторов необходимо ознакомиться с условиями в которых может применяться компенсатор, а также вычислить запас необходимого осевого хода сильфона.

Предотвращение деформаций и разрушения трубопровода

Чтобы избежать температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при тепловом удлинении, применяют устройства позволящие их компенсировать. Наибольшее распространение получили гнутыме П, S-образные конструкции и сальниковые компенсаторы. Кроме того, при грамотном расчете и монтаже, повороты трубопроводов могут играть роль L-образных компенсаторов на тепловой трассе.

Применение П, S и L -образных систем позволяет создавать компенсирующие устройства непосредственно на месте монтажа. Гнутые компенсаторы изготовливаются из отводов и прямых отрезков труб при помощи сварки. Диаметр, толщина стенки и марка стали труб для гнутых компенсаторов должны быть такие же, как и для основных участков трубопровода. Компенсационная способность таких конструкций колеблется в зависимости от диаметра трубопроводов, чем больше диаметр, тем больше компенсационная способность.
П-образные компесаторы, как правило, устанавливают в горизонтальном положении и в исключительных случаях верикально или наклонно. При установке таких компенсаторов ветрикально или наклонно в нижних точках с обоих сторон компенсаторов необходимо смонтировать дренажные штуцера для отвода конденсата, а в верхней части воздухоотводчики.
Для обеспечения нормальной работы П-образный компенсатор устанавливают не менее чем на трёх подвижных опорах. Две опоры располагают на прямых участках трубопровода, присоединяемых к компенсатору, учитывая, что при этом край опоры должен отстоять от сварного стыка не менее чем на 500мм, третью опору ставят посередине компенсатора, обычно на специльной колонне. Для предварительной растяжки П-образного компенсатора применяют приспособление, состоящее из двух хомутов, между которыми установлены винт и распорка с натяжной гайкой. Перед растяжкой замеряют длину компенсатора в свободном состоянии, а затем путём вращения гайки разводят его на необходимую длинну. Распорное приспособление устанавливают параллельно спинке компенсатора. Во избежании перекоса, при растяжке нельзя использовать стык, непосредственно прилегающий к компенсатору. Для этой цели нужно оставлять зазор в соседнем стыке.
При подъёме компенсатора его следует захватывать в трёх точках и ни в коем случае за распорное приспособление. Лишь после прихвата сваркой стыков и заркепления, компенсаторы для систем отопления отсоединяют от грузо-подъёмных устройств. Предварительно проверив надёжность установки распорного приспособления.
При групповом расположении П-образных компенсаторов параллельных трубопроводов предварительную растяжку заменяют натяжением трубопровода в холодном состоянии. В этом случае при установке компенсаторов трубопровод собирают обычным способом, но в одном из стыков (сварном или фланцевом) оставляют зазор, равный заданной величине растяжки компенсатора. Перед растяжкой следует убедиться в том, что все сварные стыки на данном участке заварены и окончательно закреплены неподвижные опоры.

Сальниковые компенсаторы изготовляют из труб, или листовой стали марки Ст.З. Устанавливают их строго по оси теплопровода, без перекосов. Они могут быть односторонними и двусторонними с увеличенной компенсирующей способностью в два раза больше, чем одностороннего. Основным недостатком таких устройств является применение в конструкции набивки сальникового типа, выполненной из асбестового прографиченного шнура и термостойкой резины. Такая система требует постоянного внимания и обслуживания.

Установка сальниковых компенсаторов или дополнительных изгибов трубопровода влекут за собой необходимость выделения под их установку значительных площадей и увеличение эксплуатационных затрат. Применение гнутых компенсаторов требует устройства специальных компенсаторных ниш, которые представляли из себя непроходной канал, по конфигурации соответствующей форме компенсатора (конструкция такого канала аналогична конструкции канала, применяемого на трассе тепловой сети). В связи с этим, при составлении проектов возникала необходимость минимизировать количество компенсаторов в системах отопления, максимально используя естественную самокомпенсирующую способность поворотов трубопроводов. Кроме того, гнутые компенсаторы применяют при давлении теплоносителя до 16 кгс/см2 при надземной прокладке труб всех диаметров. Во всех других случаях, а также при невозможности выделения дополнительной площади, приходилось применять сальниковые компенсаторы, которые в свою очередь требовали обеспечения возможности свободного доступа к конструкции для проведения своевременного обслуживания и контроля их состояния. Решить эту проблемы позволило применение сильфонов, лишенных выше перечисленных недостатков.

Компенсаторы для систем отопления должны распологаться на прямом участке трубопровода так, что бы этот участок оснащался с двух сторон неподвижными опорами, ограничивающими движение трубопровода в нежелательных направлениях. Между неподвижными опорами укладывают скользящие опоры, которые обеспечивают свободное перемещение при тепловом удлиннении.

Перед установкой компенсаторов в проектное положение необходимо проводить конроль путем внешнего осмотра. Все компенсаторы для систем отопления, как правило пред окончательным присоединением к трубопроводу должны быть предварительно растянуты или сжаты на величину, указанную в проекте, и установлены на трубопроводы вместе с распорным или сжимающим приспособлением, которое снимают только после окончательного крепления трубпорвода на неподвижных опорах. Величина предварительной растяжки указывается в рекомендациях производителя и проектной документации.
Растяжение применяют для систем отопления, а сжатие – для холодной воды. Работы по растяжке или сжатию называется холодным натягом трубпорвода и производятся с целью уменьшить напряжение в металле при тепловом удлинении или сжатии системы.
При растяжке компенсаторов, независимо от способа её выполнения, составляется акт, в котором указывают строительные длины компенсаторов до и после растяжки.

Фланцевый стык, оставленный для растяжки, сременно (без постоянных прокладок) стягивают удлинёнными шпильками, устанавлива их через одну и оставляя отверстия для постоянных болтов. Диаметр и количество шпилек для натяжения трубопроводов в холодном состоянии указывается в проекте.
После установки компенсаторов в проектное положение, сварки всех стыков (кроме одного) и закрепления трубопровода на всех неподвижных опорах по обе стороны компенсатора удаляют временное прокладочное кольцо и стягивают стяк для сварки путём затяжки гаек на удлинённых шпильках. При фланцевом соединении перед окончательной затяжкой устанавливают прокладку, предусмотренную в проекте. После затяжки фланцевого соединения постоянными болтами временные шпильки вынимают, и на их место устанавливают постоянные болты.

При монтаже вертикальных участков тепловой сети необходимо принимать меры, исключаюище возможность сжатия и дефомации компенсаторов под действием силы тяжести трубопровода. В целях исключения подобных нагрузок, параллельно компенсаторам на трубопровдах приваривают скобы, которые срезают после завершения монтажа трубопровода.
При установке на трубопроводе нескольких компенсаторов в проекте предусматриваются неподвижные опоры за каждым компенсатором, чтобы исключить возникновение прогиба трубопровода, находящегося в сжатом состоянии, и обеспечить равномерную деформацию всех компенсаторов, установленных на трубопроводе.
У компенсаторов перед установкой проверяют строительную длину; с помощью проставок и шпилек устанавливают зазор, соответствующий предварительной растяжке.
Осевые компенсаторы для систем отопления монтируют в такой последовательности:
- сначала приваривают одним концом к трубопроводу
- между вторым концом и привариваемой трубой проверяют зазор, равный величине предварительной растяжки, производят растяжку с помощью имеющихся на нем гаек со шпильками, приваривают второй конец к трубопроводу, после чего удаляют шпильки и гайки.

При установке шарнирных или универсальных компенсаторов их приваривают к трубопроводу обоими концами в соответствии с монтадной схемой, не снимая болтов, скрепляющих щеки шарниров и предохраняющих компенсатор от изгиба. После этого проверяют зазор между фланцами на трубопроводе, затем снимают болты и производят растяжку шарнирной схемы, стягивая фланцы шпильками.

КОМПЕНСАТОРЫ / Компенсатор сильфонный осевой КСО-С