Проектирование тепловых сетей

Временные указания по применению осевых неразгруженных сильфонных (волнистых) компенсаторов для тепловых сетей

От

09.12.2014

Просмотров: 11 898 views

Сильфонный компенсатор для стальных труб

Техническими требованиями на разработку волнистых компенсаторов сильфонного типа предусматривалась организация производства осевых компенсаторов разгруженного и неразгруженного типов с компенсирующей способностью от 50 до 200 мм для трубопроводов диаметром 50-200 мм и от 100 до 400 мм для трубопроводов диаметров 250-1400 мм, а также компенсаторов шарнирного и углового типов. Настоящие временные указания распространяются только на серийно выпускаемые осевые неразгруженные сильфонные компенсаторы с компенсирующей способностью до 100 (±50) мм .

1.1. Временные указания распространяются на проектирование и строительство водяных тепловых сетей диаметром 50-500 и 1000 мм с параметрами Ру≤25 кгс/см², t≤200⁰С, в которых для компенсации тепловых удлинений трубопроводов используется осевые неразгруженные сильфонные компенсаторы с компенсирующей способностью до ±50мм.

1.2. Временные указания разработаны применительно к конструкциям компенсаторов, выпускаем предприятием п/я Р-6687 по техническим условиям ТУ 3-120-81 ”Компенсаторы волнистые осевые неразгруженные” диаметром 50-200 мм (рис. 1 и 2), и предприятием п/я М-5957 по ТУ 5.551-19702-82 ”Компенсаторы сильфонные для теплосетей горячей воды” диаметром 250-500 и 1000 мм (рис. 3 и 4).

Компенсатор сильфонный осевой односекционный по ТУ 3-120-81

Компенсатор сильфонный двухсекционный по ТУ 3-120-81

Компенсатор сильфонный односекционный по ТУ 5.551-19702-82

Компенсатор сильфонный двухсекционный по ТУ 5.551-10702-82

1.4. Осевые неразгруженные сильфонные (волнистые) компенсаторы допускается применять на прямолинейных участках трубопроводов водяных тепловых сетей при любых способах прокладки, а также на трубопроводах насосных, водонагревательных установок, тепловых пунктов потребителей и других сооружений тепловых сетей.

1.5. Компенсаторы по ТУ 3-120-81 допускается применять в районах строительства в расчетной наружной температурой для проектирования систем отопления не ниже минус 40⁰С, а по ТУ 5.551-179702-82 – не ниже минус 30⁰С. Сейсмичность районов строительства – до 9 баллов включительно.

1.6. Сильфонные компенсаторы для тепловых сетей допускается применять при содержании хлоридов в сетевой воде не более 300 мг/кг.

1.7. При проектировании и строительстве тепловых сетей с применение осевых неразгруженных сильфонных (волнистых) компенсаторов, кроме требований данных указаний должны соблюдаться требования глав СНиП по проектированию тепловых сетей, по производству и приемке работ наружных тепловых сетей и сооружений водоснабжения, канализации и теплоснабжения, по технике безопасности в строительстве, а также правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах, правил безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды и других нормативных материалов.

Указания по проектированию сильфонных компенсаторов

2.1. Для обобщения опыта эксплуатации сильфонные компенсаторы трубопроводов при подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканально следует устанавливать в камерах. При надземной прокладке сооружение специальных павильонов или устройство защитных козырьков и навесов не требуется.

2.2. Установку сильфонных компенсаторов следует предусматривать на прямолинейных участках трубопроводов, как правило, у неподвижных опор. Между двумя неподвижными опорами должен устанавливаться только один компенсатор.

2.3. До и после компенсаторов должны предусматриваться направляющие опоры, устанавливаемые таким образом, чтобы расстояние от торца патрубка компенсатора до опоры было не более 2Dy. В качестве одной из направляющих опор рекомендуется использовать неподвижную опору.

При установке между неподвижной опорой и компенсатором запорной арматуры, имеющие опорное устройство, расстояние от торца патрубка компенсатора допускается принимать от патрубка (фланца) запорной арматуры.

Расстояние от направляющей опоры до ближайшей подвижной опоры должно быть не более 2/3 от расчетного пролета между подвижными опорами. Примеры схем размещения сильфонных компенсаторов, направляющих и неподвижных опор на двухтрубных тепловых сетях приведены ниже (приложение 3). (а – при размещении компенсаторов на подающем и обратном трубопроводах без смещения относительно друг друга; б – при размещении компенсаторов на подающем и обратном трубопроводах вразбежку)

2.4. Максимальное расстояние между неподвижными опорами труб L_МАХ, м, определяется по формуле:

L_МАХ = (0,9*Δ) / ((а*(t – t_Р.О.)) (1)

0,9 – коэффициент запаса, учитывающий неточности расчета и погрешности монтажа;

Δ – компенсирующая способность компенсатора, мм, принимается по приложениям 1 и 2;

а – средний коэффициент линейного расширения трубной стали при нагреве от 0 до t⁰C, мм/м⁰С;

t – расчетная температура сетевой воды в подающем трубопроводе, ⁰С;

t_Р.О. – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, принимаемая равной средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки по главе СНиП ”Строительная климатология и геофизика”, ⁰С.

2.5. Установочная длина компенсатора L_УСТ., мм, при проектировании камер и узлов трубопроводов определяется по формуле:

L_УСТ. = L_СТР. + (Δ/2) (2)

Длина сильфонного компенсатора при монтаже L_МОНТ., мм, в зависимости от температуры окружающего воздуха при монтаже t_М, ⁰С определяется по формуле:

L_МОНТ. = L_УСТ. – а_М * (t_М – t_Р.О.) *L (3)

L_УСТ. – строительная длина компенсатора при его поставке в свободном состоянии, мм, принимаемая по приложениям 1 и 2;

а_М – коэффициент линейного расширения трубной стали при монтаже, принимаемый равным 0,012 мм/м⁰С;

L – расстояние между неподвижными опорами расчетного участка, м.

На рабочих чертежах узлов трубопроводов с сильфонными (волнистыми) компенсаторами следует приводить таблицу монтажных длин компенсаторов L_МОНТ. в зависимости от температуры монтажа t_М через 5 ⁰С.

2.6. Расстояние в смету от ограждающих (строительных) конструкций тоннелей, коллекторов и камер до теплоизоляционных конструкций компенсаторов, а также между теплоизоляционными конструкциями смежных компенсаторов должен быть не менее:

для компенсаторов Ду 50-500 мм – 100 мм;
для компенсаторов Ду 1000 мм – 150 мм.

При невозможности соблюдения указанных расстояний компенсаторы следует устанавливать вразбежку со смещением в плане не менее 100 мм относительно друг друга.

2.7. При размещении сильфонных компенсаторов в камерах должны предусматриваться боковые проходы для обслуживания арматуры и компенсаторов размером (в свету):

Ду 50-500 мм не менее 600 мм;
Ду 1000 мм не менее 700 мм.

Кроме того, должна предусматриваться возможность перехода сверху или снизу трубопроводов размером в свету не менее 700 мм.

2.8. Сильфонные компенсаторы должны быть изолированы. Тепловая изоляция должна быть съемной.

2.9. В качестве подвижных или неподвижных опор должны приниматься обычные опоры, используемые при проектировании тепловых сетей с другими компенсирующими устройствами.

2.10. Направляющие опоры должны обеспечивать свободное осевое перемещение трубопровода и исключать смещение трубопровода в других плоскостях. Допускается применение в качестве направляющих опор хомутовые опоры с двумя хомутами, расположенными друг от друга на расстояние не менее 100 мм для труб Ду<=500 мм и не менее 200 мм – доля труб Ду 1000 мм.

2.11. При определении нормативной горизонтальной осевой нагрузки на неподвижные опоры должны учитываться:

а) распорное усилие компенсатора от внутреннего давления Р_р, кгс, определяемое по формуле:

Р_Р = Р_РАБ, *F_ЭФ. (4)

Р_РАБ, — рабочее давление теплоносителя, кгс/см²;

F_ЭФ, — эффективная площадь поперечного сечения компенсатора, см², принимаемая по приложениям 1 и 2.

Эффективная площадь поперечного сечения компенсатора может определяться по формуле:

F_ЭФ. = (π/16)*(D_Н.В. + D_ВН.В.)² (5)

π — число Пи;

D_Н.В. ,D_ВН.В. – соответственно наружный и внутренний диаметры гибкого элемента компенсатора.

б) Жесткость компенсатора Р_Ж, кгс, определяется по формуле:

Р_Ж = С_О * (Δ/2) (6)

С_О – жесткость компенсатора при его сжатии на 1 мм, кгс/мм;
Δ – компенсирующая способность компенсатора, мм.

Значение величин С_О и Δ принимаются по приложениям 1 и 2.

в) Сила трения в подвижных опорах Р_ТР , кгс, определяется по формуле:

Р_ТР = f*q*L (7)

f – коэффициент трения в подвижных опорах труб;

q – вес 1 м трубопровода в рабочем состоянии (с водой и изоляцией), кгс;

L – расстояние между неподвижными опорами, м.

г) Сила трения трубопровода о грунт или сила трения возникающая при перемещении трубы внутри теплоизоляционной оболочки при бесканальной прокладке Р_ТР, кгс/м, определяется по формуле:

Р_ТР = p*L (8)

p – сила трения на единицу длины трубопровода, кгс/м, принимаемая меньшей из двух значений, определяемых по формулам:

при перемещении трубы внутри теплоизоляционной конструкции (для бесканальных прокладок с изоляцией из битумоперлита, битумокерамзита и битумовермикулита):

р = f_ТР*π*D_Н*q_СР^ГР (9)

при перемещении трубы в грунте вместе с изоляцией:

р = 0,35*f_Г.П.*π*D_И*q_СР^ГР (10)

π — число Пи;

D_Н – наружный диаметр трубы, м

D_И – наружный диаметр теплоизоляционной конструкции, м

f_ТР – коэффициент трения трубы по тепловой изоляции, принимаемый равным для битумоперлита и битумовермикулита 0,7-0,85, а для битумокерамзита 0,9-1,0

f_Г.П. – коэффициент трения гидроизоляционного покрытия о грунт, принимаемый равным 0,6

0,35 – поправочный коэффициент ЛИСИ

q_СР^ГР – среднее нормативное давление на трубопровод от веса грунта, кгс/м², определяемое по формуле:

q_СР^ГР = (q_В^ГР + q_Г^ГР)/2 (11)

q_В^ГР, q_Г^ГР – соответственно нормативное вертикальное и горизонтальное давление на трубопровод от веса грунта, кгс/м², которое приближенно могут быть определены по формулам:

q_В^ГР = y_ГР * h_O (12)

q_Г^ГР = y_ГР * h_O * tg² (45⁰ – (Y_Н/2)) (13)

y_ГР – объемный вес грунта, кгс/м³

h_O – расстояние от поверхности земли до оси трубы, м

Y_Н – нормативный угол внутреннего трения грунта в градусах.

Для трубопроводов с изоляцией из битумокерамзита при определении величины Р в формулу (10) вводится коэффициент 1,1.

д) При установке на смежных участках тепловой сети сильфонных компенсаторов и сальниковых компенсаторов возникает необходимость в расчетах усилий на неподвижные опоры учитывать силы трения в сальниках сальниковых компенсаторов Р_ТР^С, кгс, неуравновешенные силы внутреннего давления Р_В.Д., кгс, а также распорные усилия, возникающие от сильфонных компенсаторов при их сочетании с сальниковыми компенсаторами Р_Р.В., кгс, определяемые по формулам:

Р_ТР^С = 2*Р_РАБ*4*L_З *f₁*π (14)

Р_В.Д. = Р_РАБ*((π*D²)/4) (15)

Р_Р.В. = Р_Р – Р_РАБ* ((π*D²)/4) (16)

π — число Пи

L₃ – длина набивки по оси сальникового компенсатора, см

D – наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, см

f₁ – коэффициент трения набивки о металл, принимаемый равным 0,15.

Значение величин L₃ и D принимается по типовым чертежам серии 4.903-10, выпуск 7 ”Компенсаторы трубопроводов сальниковые”.

2.12. Суммарные горизонтальные осевые и боковые нагрузки на неподвижные опоры Р_ГО и Р_ГБ, кгс, должны приниматься с соответствии с приложением 8 к СНиП ”Тепловые сети”. При этом нагрузка на промежуточную неподвижную опору от участков трубопроводов, расположенных по обе стороны опоры, определяются по формулам:

а) при D_У1 > D_У2

от распорных усилий компенсаторов

Р_Р = Р_Р1 – Р_Р2 (17)

от жесткости компенсаторов

Р_Ж = 1,3*Р_Ж1 – 0,7*Р_Ж2 (18)

от сил трения при L₁>L₂

Р_ТР = Р_ТР1 – 0,7*Р_ТР2 (19)

б) при D_У1 = D_У2

от распорных усилий компенсаторов

Р_Р = 0 (20)

от жесткости компенсаторов

Р_Ж = 0,6*Р_Ж1 (21)

от сил трения при L₁=L₂

Р_ТР = 0,3*Р_ТР1 (22)

В формулах (18) и (21) учтено допускаемое техническими условиями на компенсаторы предельное отклонение величин жесткости компенсаторов, приведенных в приложениях 1 и 2 на ±30%.

При наличии на расчетных участках трубопроводов углов поворотов или Z-образных участков в суммарных нагрузках на неподвижные опоры должны учитываться силы упругой деформации от этих участков Р_Х, Р_У, кгс, определяемые расчетом труб на самокомпенсацию.

Расчетные формулы для определения суммарных горизонтальных нагрузок на концевые и промежуточные неподвижные опоры для различных расчетных участков трубопроводов приведены в приложении 4.

2.13. При определении расчетных горизонтальных нагрузок на неподвижные опоры должны учитываться коэффициенты перегрузки, принимаемые равными:

на распорное усилие от внутреннего давления = 1,2
на силы трения в подвижных опорах и при бесканальной прокладке = 1,1
на давлении от веса грунта = 1,2.

Указания по монтажу сильфонных компенсаторов

3.1. Хранение и транспортирование компенсаторов к месту монтажа должно производиться в упакованном виде и исключать возможность повреждения компенсаторов. Хранить компенсаторы в распакованном виде на открытых площадках не допускается

3.2. Перед установкой компенсаторы должны быть проверены на соответствие их техническим условиям и клеймам заводов-изготовителей, на наличие данных ОТК завода, а также на отсутствие забоин и других повреждений гибкого элемента.

3.3. При перемещении компенсаторов в период монтажа должны быть приняты меря, исключающие повреждение компенсаторов и их загрязнение. Строповку компенсаторов следует производить только за патрубки.

3.4. При выполнении сварочных работ по установке компенсаторов должно быть исключено попадание брызг металла на поверхность гибкого элемента для чего последний должен быть обернут асбестовой тканью.

3.5. При монтаже компенсаторов запрещается их скручивание относительно продольной оси и не допускается их провисание от собственного веса и от веса трубопровода и запорной арматуры.

3.6. Компенсатор сильфонный осевой под приварку должен поставляться к месту его монтажа с кожухами и заглушками. Заглушки должны сниматься непосредственно перед приваркой компенсатора к трубопроводу. Для обеспечения возможности приварки компенсатора к трубопроводу и осуществления растяжки гибкого элемента кожух компенсатора должен быть сдвинут на трубу или снят, а после приварки вновь надвинут (одет) на компенсатор и закреплен на нем соответствующими болтами и гайками.

3.7. Монтаж сильфонного компенсатора для стальных труб рекомендуется производить в следующей последовательности:

участки трубопровода до и после компенсатора должны быть смонтированы и закреплены в неподвижных порах НО-1 и НО-2 таким образом, чтобы расстояния между концам труб в месте установки компенсатора соответствовало монтажной длине компенсатора L_МОНТ (рис.а и п.2.5) при температуре окружающего воздуха соответствующей моменту закрепления трубопровода во второй неподвижной опоре (НО-1 или НО-2); температура окружающего воздуха и расстояние между концами закрепленных труб (L_МОНТ) должны быть зафиксированы актом;
компенсаторы привариваются одним концом к трубопроводу таким образом, чтобы направление движения сетевой воды через компенсатор соответствовало маркировке на компенсаторе;
с помощью приспособлений, предусмотренных конструкцией компенсатора, производится его растяжка до стыкования со свободным концом трубопровода (рис.б);
проверяются отклонения соединения компенсатора с трубопроводом, которые не должны превышать следующих значение:

– по соосности патрбков Ду≤200мм – 2 мм;

– по соосности патрбков Ду>200мм – 3,5 мм;

– по параллельности патрубков – 3,5 мм;

– зазор между патрубком компенсатора и трубопроводом – 2 мм.

производится сварка второго конца компенсатора со свободным концом трубопровода;
компенсаторы Ду≤200 мм освобождаются от стяжек, ограничивающих свободное перемещение компенсаторов, а у компенсаторов Ду>200 мм отворачиваются гайки на шпильках, а затем на ограничительные шпильки одевается направляющие трубки (п.5.12 ТУ 5.551-19702-82).

Снятию ограничений свободного перемещения компенсаторов должно предшествовать закрытие каналов и засыпка траншей с уплотнение грунта.

3.8. После проведения гидравлических испытаний трубопроводов на компенсаторы должны быть установлены кожухи и поверх кожухов нанесена тепловая изоляция.

3.9. При обнаружении негерметичности компенсатора при гидравлических испытаниях компенсатор демонтируется и заменяется новым, о чем составляется акт.

3.10. Если после гидравлических испытаний будет обнаружено, что длина компенсатора увеличилась по сравнению с величиной L_УСТ (п.2.5), что свидетельствует о смещении неподвижных опор, необходимо произвести ревизию данного и смежных участков трубопровода, а компенсатор заменить новым, о чем составляется акт.

3.11. Для исключения возможности перекоса присоединительных поверхностей патрубков компенсаторов их растяжка должна производиться гайками на всех шпильках последовательно или крестообразно с поворотом гайки на каждой шпильке не более чем на один оборот.

Приложение 1