На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Опыт внедрения осевых сильфонных компенсаторов в тепловых сетях
Логунов В.В., заместитель
генерального директора, Поляков В.Л., основной конструктор проектов по
теплосетям, ОАО «НПП «Компенсатор»; Слепченок В.С.,
начальник отдела технического анализа, ГУП «ТЭК СПб», г. Санкт-Петербург
Показана возможность понижения утрат тепловой
энергии и издержек при строительстве и эксплуатации тепловых сетей за счет
применения осевых сильфонных компенсаторов для
компенсации температурных деформаций теплопроводов.
Введение Для компенсации температурных деформаций трубопроводов в тепловых сетях г. Санкт-Петербурга до начала 1980-х гг.
применялись сальниковые, П-, S- и Г-образные компенсаторы, а во почти всех регионах Рф они используются до этого времени. Каждому из этих
компенсаторов свойственны отдельные
серьезные недочеты.
Более
сложными в эксплуатации и монтаже являются
сальниковые компенсаторы. Они требуют
постоянного обслуживания, связанного с повторяющейся подтяжкой уплотнения и
заменой уплотнительного материала. При
подземной прокладке теплопроводов установка сальниковых компенсаторов просит строительства дорогостоящих камер.
Долгая практика эксплуатации сальниковых компенсаторов показала, что даже при наличии постоянного их
обслуживания имеют место протечки теплоносителя. При большой протяженности
тепловых сетей суммарная величина издержек на пополнение
и нагрев теплоносителя может достигать довольно огромных значений.
Для П-образных компенсаторов
характерны огромные габариты, повышение зон отчуждения дорогостоящей городской земли, необходимость
строительства доп направляющих опор, а
при подземной прокладке - особых камер (что достаточно
затруднительно в городских критериях). Ну и стоимость П-образных компенсаторов, в особенности огромных поперечников, довольно высока.
В целях увеличения надежности теплоснабжения, понижения капитальных вложений, утрат, связанных с утечками, и
эксплуатационных расходов сначала 1980-х
гг. спецы ведущих Ленинградских
проектных институтов разглядели
возможность внедрения сильфонных
компенсаторов (СК) в тепловых сетях заместо П-образных
и сальниковых компенсаторов и с 1981 г. в ГУП
«ТЭК СПб» при проведении капитального
ремонта и строительства тепловых сетей началась установка осевых СК.
Типы сильфонных компенсаторов, конструкция и индивидуальности их
эксплуатации
Осевые сильфонные компенсаторы. Компенсаторы
типа ОПКР (рис. 1а) разработаны для подмены сальниковых компенсаторов и
предназначены, как и компенсаторы типа КСО (рис. 1 б), для наземной и канальной
прокладок теплопроводов с тепловой изоляцией из минеральной ваты.
При подземной прокладке теплопроводов в каналах,
туннелях, камерах, также при надземной
прокладке и в помещениях, СК могут устанавливаться
на прямолинейных участках теплопровода в любом месте меж 2-мя
неподвижными опорами (концевыми либо
промежуточными), при всем этом не обязано
быть препятствий для вероятных
перемещений кожуха совместно с частью
теплопровода. Меж 2-мя неподвижными опорами
допускается располагать лишь один СК.
При монтаже и эксплуатации осевых СК не допускается нагружать их поперечными усилиями, изгибающим и вращающим моментами, также весом
присоединяемых участков труб и фасонных изделий. С данной целью при
монтаже осевых СК неотклонима установка
направляющих опор. 1-ая пара
направляющих опор обязана устанавливаться с 2-ух сторон от СК на расстоянии 2-4 Ду. 2-ая пара ставится с каждой стороны от СК на расстоянии 14-16 Ду.
Примеры установки осевых СК показаны
на рис. 2.
Число и необходимость следующих направляющих опор определяется при проектировании по результатам расчета
теплопровода на устойчивость.
Некие
предприятия для роста компенсирующей
способности компенсаторов используют спаренные осевые сильфонные
компенсаторы, тем, нарушая
вышеизложенные требования. Это может
привести к потере стойкости компенсаторов (рис. 3).
При размещении СК у неподвижной опоры расстояние до нее обязано быть в пределах 2-4 Ду. В данном случае направляющие опоры инсталлируются лишь с одной стороны. С иной стороны их функцию выполняет неподвижная опора.
В случае размещения СК в камерах функции направляющих
опор могут делать стены камер со специальной
конструкцией обвязки входного и выходного просветов камеры.
Направляющие опоры следует использовать, обычно, обхватывающего типа (хомутовые, трубообразные, рамочные), принудительно ограничивающие
возможность поперечного либо углового сдвига не
препятствующие осевому перемещению.
Начиная с 1981 г. в тепловых сетях, находящихся на балансе ГУП «ТЭК СПб», было установлено наиболее
14 тыс. СК. Анализ состояния трубопроводов и
элементов конструкций тепловых сетей
ГУП «ТЭК СПб», выполненный в 1998 г., подтвердил,
что общее количество покоробленных СК
за период внедрения составило 92 шт.
нарушение
соосности трубопроводов во время монтажа, а
также из-за просадки направляющих опор в процессе эксплуатации;
внешняя
коррозия сильфонов осевых компенсаторов из-за сверхдопустимого содержания
хлоридов в грунтовых водах (рис. 4).
Предстоящий анализ критерий монтажа и внедрения СК показал, что эксплуатация трубопроводов
и остальных частей тепловой сети в г. Санкт-Петербурге и его пригородах происходит при
воздействии последующих причин:
крупная
часть трубопроводов и остальных частей тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб»
находится в зонах с завышенной коррозионной активностью грунта (насыпные и
торфяные земли, завышенная концентрация хлоридов, блуждающие токи, высочайший
уровень и электропроводность грунтовых вод);
посыпание
проезжей части дорог солью и повышение
концентрации хлоридов в грунте приводит к понижению коррозионной стойкости
сплава (аустенитной нержавеющей стали)
внешнего слоя компенсаторов (75% теплотрасс размещены около проезжей
части дорог). Как понятно, скорость коррозии аустенитной стали
резко возрастает в среде, содержащей хлор;
долгое
хранение компенсаторов под от
скрытым небом без антикоррозийной защитной смазки, нарушения аннотации по
их транспортировке без защитных кожухов приводят к ударам, возникновению
царапин, вмятин и т.д.;
нарушение
технологии строительно-монтажных работ приводит к проникновению воды под
изоляцию либо нарушению соосности, что уменьшает
срок работы компенсатора.
Еще в 1983 г. Технический совет Главенствующего топливно-энергетического управления Ленинграда востребовал от проектных, конструкторских организаций и заводов-изготовителей:
доработать
конструкцию компенсационного устройства таковым образом, чтоб обеспечить
перемещение компенсатора в защитном кожухе лишь в продольном
направлении. Это обеспечит увеличение надежности конструкции независимо от
свойства установки подвижных и неподвижных опор;
предугадать
нанесение антикоррозийного покрытия на внешную поверхность сильфонов СК,
применяемых в тепловых сетях;
для
роста сроков службы СК нужно ужесточить требования к хранению,
транспортировке и монтажу с целью недопущения их повреждений и коррозии
при их хранении.
Сильфонные компенсационные устройства (СКУ).
Во избежание разрушения осевых СК из-за несоосности трубопроводов, возникающей из-за просадки грунта, в гг. Санкт-Петербурге, Москве и в остальных регионах Рф стали использовать СКУ разных конструкций. СКУ должны были
конструктивно защищать сильфон от поперечных усилий, изгибающих и
крутящих моментов, также от попадания
грунтовых вод на сильфон и грунта меж гофрами.
Беря во внимание недочеты, выявленные при эксплуатации
осевых СК, также недочеты конструкций разработанных
компенсационных устройств рядом
российских производителей, ОАО «НПП
«Компенсатор» в 1998 г. начало выпуск принципиально новейшей конструкции СКУ (рис.
5) для теплопроводов с теплоизоляцией из минеральной ваты, в пенополиуретановой (ППУ) либо в армопенобетонной (АПБ) изоляции.
В отличие от СКУ, изготавливаемых
другими предприятиями-производителями, данной конструкцией предусмотрены:
направляющие
опоры цилиндрической формы, установленные с обеих сторон от сильфона, которые
телескопически передвигаются совместно с патрубками СКУ по внутренней поверхности
толстостенного кожуха. Это придает конструкции достаточную твердость и
обеспечивает соосность сильфонов и их защиту от
поперечных усилий и изгибающих моментов, возникающих при вероятных
прогибах теплопровода из-за просадки грунта либо направляющих опор;
ограничители
хода сильфона, которые также защищают сильфон от вращающих моментов;
толстостенный
кожух, изготавливаемый из труб, применяемых для теплопроводов, который
задает направление перемещения цилиндрических направляющих опор СКУ, и, в
то же время, обеспечивает защиту сильфона от нагрузок, возникающих под
действием давления грунта и автотранспорта при бесканальной
прокладке теплопровода.
При использовании СКУ данной конструкции устанавливать направляющие опоры на расстоянии
2-4 Ду от СКУ нет необходимости. При бесканальной прокладке также гарантируется защита сильфона
от поперечных усилий и изгибающих моментов, которые
могут появиться из-за просадки грунта. Так, на СКУ Ду 1000, установленных на Нирюнгринской ГРЭС, несоосность составила 17мм, но СКУ
осталось работоспособным.
Стартовые сильфонные
компенсаторы для трубопроводов в ППУ-изоляции.
В Западной Европе и в
некоторых регионах Рф для компенсации температурных
деформаций теплопроводов при бесканальной
прокладке не используют осевые СК. В этих вариантах употребляется метод частичной разгрузки температурных
деформаций теплопровода за счет подготовительного
нагрева теплопровода во время его монтажа до температуры, равной 50% от наибольшей.
Сущность этого метода заключается в последующем. Меж
двумя неподвижными опорами теплопровода
необходимо установить стартовый СК
(либо, так именуемый, Е-компенсатор), после этого теплопровод заполняется
теплоносителем и греется до температуры, равной 50% от наибольшей рабочей.
При этом стартовый компенсатор (рис.
6) должен сжаться на полную величину
рабочего хода. Опосля выдержки при
указанной температуре (обычно, в течение
суток) кожухи стартового компенсатора завариваются
между собой. И так на всем теплопроводе
между каждой парой неподвижных опор.
При этом сильфон стартового компенсатора исключается из предстоящей
работы теплопровода, и теплопровод остается в
эксплуатации в напряженном состоянии.
Не считая того, внедрение предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов имеет еще
несколько неудобств:
- окончательный установка теплопровода (заварку кожухов всех стартовых компенсаторов и их следующую тепло-, гидроизоляцию) приходится создавать во время отопительного сезона;
- при выполнении ремонта теплопровода нужно на
данном участке теплотрассы подменять и
стартовый сильфонный компенсатор и выполнить в предстоящем вышеизложенные требования по его монтажу и изоляции.
Применение при бесканальной
прокладке предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов с ППУ-изоляцией с внедрением стартовых компенсаторов может быть на тепловых сетях в тех системах
теплоснабжения, где применяется высококачественное
регулирование тепловых нагрузок.
Кроме того, их можно применять в
регионах с мягенькими климатическими
условиями, когда перепады температур теплоносителя относительно средней
температуры незначительны и стабильны.
В пиковые же режимы отопления, также при остывании теплоносителя и его сливе, что достаточно нередко происходит во почти всех регионах
России, температурные напряжения на трубопровод и
неподвижные опоры резко растут.
Предварительно изолированные осевые сильфонные компенсаторы.
Беря во внимание трудности внедрения стартовых компенсаторов, также
особенности погодных критерий регионов и надлежащие режимы отопления, в
г. Санкт-Петербурге (с его болотистыми почвами и
регулярными наводнениями) и почти всех остальных регионах
России при бесканальной прокладке труб в ППУ-изоляции уже наиболее 15 лет используются предварительно изолированные осевые
СК разных конструкций (рис. 7).
Главным недочетом всех этих конструкций предизолированных осевых СК является возможность попадания грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку
теплоизоляции, также на сильфон через
подвижную часть СК. Чтоб грунтовые
воды не попадали на провода системы ОДК,
провода снутри компенсационного устройства
прокладываются в гидрозащитном кембрике. Тем, компенсационные устройства (длиной до 4,5 м каждое) исключаются из системы ОДК теплопровода.
Проанализировав недочеты имеющихся конструкций, ОАО «НПП «Компенсатор» в 2006 г. разработало
осевое СКУ для бесканальной прокладки теплопроводов в ППУ-изоляции
в полиэтиленовой оболочке с системой
ОДК (рис. 8).
Разработка велась на базе отработанной конструкции СКУ (рис. 5). Тут также предусмотрены цилиндрические
направляющие опоры, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически передвигаются совместно с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха.
Гидроизоляция подвижной части СКУ выполняется при помощи защитного сильфона, позволяющего
гарантировать полную защиту рабочего сильфона,
теплоизоляции и проводов системы ОДК от проникания
грунтовых вод в течение всего срока службы СКУ.
Провода системы ОДК, во избежание контакта с металлическими поверхностями СКУ, проложены во
фторопластовой трубке, имеющей отверстия для проникания воды в случае нарушения плотности сильфона. При всем этом компенсационное устройство не исключается из системы ОДК теплопровода.
Воздушная прослойка меж 2-мя сильфонами
обеспечивает неплохую тепловую изоляцию в средней части СКУ.
Тепловая
изоляция патрубков СКУ может выполняться во
время монтажа сразу с заливкой пенополиуретаном
стыков теплопровода с СКУ. С данной
целью к фланцам СКУ приварена железная гильза, на которую посажена термоусаживающаяся муфта, по внешнему поперечнику соответственная полиэтиленовой оболочке теплопровода. Такое конструктивное решение гарантирует
защиту ППУ-изоляции от проникания в нее грунтовых вод.
Для исключения попадания грунта и ограничения попадания грунтовых вод на защитный сильфон
с торцов кожуха установлены уплотнения.
Применение данных компенсационных устройств дозволит в полном объеме решить делему
компенсации температурных деформаций теплопроводов с ППУ-изоляцией в полиэтиленовой
оболочке в протяжении всего срока эксплуатации.
Заместо
заключения Беря во внимание растущие требования по сроку службы теплопроводов тепловых сетей, в ОАО НПП
«Компенсатор» в 2006 г. проведено несколько НИОКР,
по результатам которых:
внедрено
противокоррозионное покрытие внешной поверхности сильфонов, стойкое при действии
брутальных сред в протяжении всего срока службы СК;
вместе
с одним из ведущих материаловедческих институтов г. Санкт-Петербурга
проведена ОКР по подтверждению срока службы СК не
наименее срока службы теплопроводов (рис. 9) при очень возможном для
хоть какого региона Рф содержании хлоридов в сетевой воде;
изменена
геометрия гофров сильфонов, что позволило прирастить на 10-20%
компенсирующую способность осевых СК фактически без конфигурации их
жесткости.
В
заключение приведем данные расчета экономической
эффективности подмены сальниковых
компенсаторов на сильфонные, выполненный ГУП «ТЭК СПб» в 2006 г. (таблица).
Рекомендуем еще поглядеть по теме .
      
Наши филиалы: Самара / Омск / Казань / Челябинск / Ростов-на-Дону / Уфа / Москва /