Co je to kompenzátor topení?

Kompenzátory pro topné sítě. Tento článek bude diskutovat o výběru a výpočtu kompenzátorů pro topné sítě.

Proč jsou potřebné kompenzátory? Začněme tím, že při zahřívání se jakýkoli materiál roztahuje, což znamená, že potrubí topných sítí se prodlužuje, když se zvyšuje teplota chladicí kapaliny, která jimi prochází. Pro bezporuchový provoz topné sítě se používají kompenzátory, které kompenzují prodloužení potrubí při stlačování a roztahování, aby nedocházelo k sevření potrubí a jejich následnému odtlakování.

Stojí za zmínku, že pro umožnění roztahování a smršťování potrubí jsou navrženy nejen kompenzátory, ale také systém podpěr, který může být „posuvný“ nebo „mrtvý“. Regulace tepelné zátěže je v Rusku zpravidla kvalitativní – to znamená, že při změně okolní teploty se mění teplota na výstupu zdroje tepla. Díky kvalitní regulaci dodávky tepla se zvyšuje počet expanzně-kompresních cyklů potrubí. Životnost potrubí se snižuje a zvyšuje se riziko sevření. Kvantitativní regulace zátěže je následující: teplota na výstupu zdroje tepla je konstantní. Pokud je nutné změnit tepelné zatížení, změní se průtok chladicí kapaliny. V tomto případě kov potrubí topné sítě pracuje za snadnějších podmínek, existuje minimální počet cyklů expanze-komprese, čímž se zvyšuje životnost potrubí topné sítě. Proto před výběrem kompenzátorů, jejich charakteristik a množství musíte určit velikost expanze potrubí.

δL je velikost prodloužení potrubí,

mL1 – délka přímého úseku potrubí (vzdálenost mezi pevnými podpěrami),

ma je koeficient lineární roztažnosti (pro železo je to 0,000012), m/deg.

T1 – maximální teplota potrubí (předpokládá se maximální teplota chladicí kapaliny),

T2 – minimální teplota potrubí (lze měřit minimální teplotu okolí), °C

Jako příklad uvažujme vyřešení základního problému určení velikosti prodloužení potrubí.

Úkol 1. Určete, o kolik se prodlouží délka přímého úseku potrubí dlouhého 150 metrů za předpokladu, že teplota chladiva je 150 °C a teplota okolí během topného období je -40 °C.

Odpověď: délka potrubí se zvýší o 0,342 metru.

Po určení velikosti prodloužení byste měli jasně pochopit, kdy je dilatační spára potřebná a kdy není potřeba. Pro jednoznačnou odpověď na tuto otázku je třeba mít jasné schéma potrubí s vyznačenými lineárními rozměry a podpěrami. Mělo by být jasné, že změna směru potrubí může kompenzovat prodloužení, jinými slovy, rotace s celkovými rozměry, které nejsou menší než rozměry kompenzátoru, při správném umístění podpěr, může kompenzovat stejné prodloužení jako u kompenzátoru; kompenzátor.

A tak poté, co jsme určili velikost prodloužení potrubí, můžeme přistoupit k výběru kompenzátorů, musíte vědět, že každý kompenzátor má hlavní charakteristiku – to je výše kompenzace. Ve skutečnosti závisí výběr počtu kompenzátorů na volbě typu a konstrukčních vlastností kompenzátorů Pro výběr typu kompenzátoru je nutné určit průměr potrubí topné sítě na základě kapacity potrubí požadovaný výkon spotřebiče tepla.

Tabulka 1. Poměr dilatačních spár ve tvaru U vyrobených z ohybů.

Tabulka 2. Výběr počtu kompenzátorů ve tvaru U na základě jejich kompenzační schopnosti.

Úkol 2 Určení počtu a rozměrů kompenzátorů.

Pro potrubí o průměru DN 100 s délkou přímého úseku 150 metrů za předpokladu, že teplota nosiče je 150 °C a teplota okolí v topném období -40 °C, určete počet kompenzátorů .bL = 0,342 m (viz Úloha 1 Z Tabulky 1 a Tabulky 2 určíme rozměry dilatačních spár ve tvaru U (s rozměry 2×2 m dokážou kompenzovat 0,134 metru prodloužení potrubí). , potřebujeme kompenzovat 0,342 metru, proto Ncomp = bL/∂x = 0,342/0,134 = 2,55, zaokrouhlit nahoru na nejbližší celé číslo nahoru a pak – jsou zapotřebí 3 kompenzátory o rozměrech 2×4 metry.

V současné době se stále více rozšiřují čočkové kompenzátory, jsou mnohem kompaktnější než ty ve tvaru U, nicméně řada omezení jejich použití vždy neumožňuje. Životnost kompenzátoru ve tvaru U je výrazně vyšší než u kompenzátoru čočky, a to kvůli špatné kvalitě chladicí kapaliny. Spodní část kompenzátoru čočky je obvykle „ucpaná“ kalem, což přispívá k rozvoji parkovací koroze kovu kompenzátoru.

Moderním způsobem, jak prodloužit životnost potrubních systémů, je použití kompenzátorů. Pomáhají předcházet různým změnám, ke kterým v potrubí dochází v důsledku neustálých změn teploty, tlaku a různých druhů vibrací. Absence kompenzátorů na potrubí může vést k takovým nežádoucím důsledkům, jako je změna délky potrubí, jeho roztažení nebo stlačení, což následně vede k průrazu potrubí. V tomto ohledu je největší pozornost věnována problému spolehlivosti potrubních kompenzátorů a hledá se optimální řešení pro zajištění technické bezpečnosti kompenzačních systémů.

Kompenzátory: vlnovec, gumová šňůra, tkanina

Kovové dilatační spáry

Gumové kompenzátory
Tkaninové dilatační spáry

Hlavní typy kompenzátorů

Dilatační spojky jsou trubkové, ucpávkové, čočkové a vlnovcové. Nejjednodušší je použít přirozenou kompenzaci díky pružnosti samotného potrubí pomocí kolen ve tvaru U. Dilatační spáry ve tvaru U používá se pro nadzemní a kanálové pokládání potrubí. Pro ně jsou při pokládání nad zemí vyžadovány další podpěry a při pokládání do kanálů jsou vyžadovány speciální komory. To vše vede k výraznému nárůstu nákladů na potrubí a nucenému odcizení oblastí drahých pozemků.

Dilatační spáry ucpávky, které se donedávna nejčastěji používaly v ruských tepelných sítích, mají také řadu vážných nevýhod. Na jedné straně může kompenzátor ucpávky poskytovat kompenzaci axiálních pohybů libovolné velikosti. Na druhou stranu v současné době neexistují ucpávky schopné dlouhodobě zajistit těsnost potrubí s horkou vodou a párou. V tomto ohledu je nutná pravidelná údržba kompenzátorů ucpávky, ale ani ta nezabrání úniku chladicí kapaliny. A protože při pokládce teplovodů pod zem jsou potřeba speciální obslužné komory pro instalaci ucpávkových kompenzátorů, výrazně to komplikuje a ztěžuje konstrukci a provoz topných potrubí s dilatačními spoji tohoto typu a jejich provoz.

Kompenzátory objektivu Používají se především na rozvodech tepla a plynu, vodovodních a ropovodech. Tuhost těchto dilatačních spár je taková, že k jejich deformaci je zapotřebí značného úsilí. Čočkové kompenzátory však mají ve srovnání s jinými typy kompenzátorů velmi nízkou kompenzační schopnost, navíc pracnost jejich výroby je poměrně vysoká a velké množství svarů (které je způsobeno technologií výroby) snižuje spolehlivost těchto zařízení. .

S ohledem na tuto okolnost se v současné době stává aktuální použití vlnovcových kompenzátorů, které netěsní a nevyžadují údržbu. Vlnovcové dilatační spáry Jsou malých rozměrů, lze je instalovat kdekoli v potrubí jakýmkoli způsobem pokládky a nevyžadují stavbu speciálních komor a údržbu po celou dobu životnosti. Jejich životnost zpravidla odpovídá životnosti potrubí. Použití vlnovcových kompenzátorů poskytuje spolehlivou a účinnou ochranu potrubí před statickým a dynamickým zatížením v důsledku deformací, vibrací a vodních rázů. Díky použití vysoce kvalitních nerezových ocelí při výrobě vlnovců jsou vlnovcové kompenzátory schopny provozu v nejnáročnějších podmínkách s teplotami pracovních médií od „absolutní nuly“ do 1000 °C a odolávají provozním tlakům od vakua do 100 atm, v závislosti na konstrukci a provozních podmínkách.

Vlastnosti vlnovcových kompenzátorů

Hlavní částí kompenzátoru měchu je měch – elastická vlnitá kovová skořepina, která má schopnost se natahovat, ohýbat nebo posunout pod vlivem teplotních změn, tlaku a jiných typů změn. Liší se od sebe v takových parametrech, jako jsou rozměry, tlak a typy posuvů v potrubí (axiální, smykové a úhlové).

Na základě tohoto kritéria se kompenzátory dělí na axiální, smykové, úhlové (rotační) a univerzální.

Měchy Moderní kompenzátory se skládají z několika tenkých vrstev nerezové oceli, které jsou formovány hydraulickým nebo konvenčním lisováním. Vícevrstvé kompenzátory neutralizují účinky vysokého tlaku a různých typů vibrací, aniž by způsobovaly reakční síly, které jsou zase vyvolány deformací.

Firma Kronštadt (St. Petersburg), oficiální zástupce dánského výrobce Belman Production A/S, dodává na ruský trh vlnovcové kompenzátory speciálně určené pro topné sítě. Tento typ kompenzátoru je široce používán při výstavbě tepelných sítí v Německu a Skandinávii.

Konstrukce tohoto kompenzátoru má řadu charakteristických rysů.

1. Všechny vrstvy měchu jsou vyrobeny z vysoce kvalitní nerezové oceli AISI 321 (analog 08Х18Н10Т) nebo AISI 316 TI (analog 10Х17Н13М2Т). V současné době se při výstavbě tepelných sítí často používají dilatační spáry, u kterých jsou vnitřní vrstvy vlnovce vyrobeny z materiálu nižší kvality než vnější. To může vést k tomu, že při jakémkoli, byť drobném poškození vnější vrstvy, nebo při nepatrné vadě svaru se dovnitř měchu dostane voda, která obsahuje chlór, kyslík a různé soli a po nějaké době dojde k jeho zborcení. . Náklady na měch, u kterého jsou pouze vnější vrstvy vyrobeny z vysoce kvalitní oceli, jsou samozřejmě o něco nižší. Tento rozdíl v ceně však nelze srovnávat s cenou práce v případě nouzové výměny vadného kompenzátoru.
2. Kompenzátory Belman jsou vybaveny jak vnějším ochranným pláštěm, který chrání měch před mechanickým poškozením, tak vnitřní trubkou, která chrání vnitřní vrstvy měchu před účinky abrazivních částic obsažených v chladicí kapalině. Kromě toho přítomnost vnitřní ochrany měchu zabraňuje usazování písku na čočkách měchu a snižuje odpor proudění, což je také důležité při návrhu topného potrubí.

Snadná instalace je další charakteristickou vlastností dilatačních spár Belman. Tento kompenzátor je na rozdíl od svých analogů dodáván zcela připravený k instalaci do topné sítě: přítomnost speciálního upevňovacího zařízení umožňuje montáž kompenzátoru bez jakéhokoli předběžného natahování a nevyžaduje dodatečné zahřívání části topné sítě před instalací . Kompenzátor je vybaven pojistkou, která chrání měch před přetočením při instalaci a zabraňuje nadměrnému stlačení měchu během provozu.

V případech, kdy voda protékající potrubím obsahuje hodně chlóru nebo se může dostat do kompenzátoru podzemní vody, Belman nabízí vlnovec, u kterého jsou vnější a vnitřní vrstvy vyrobeny ze speciální slitiny, která je obzvláště odolná vůči agresivním látkám. Pro bezpotrubní pokládku topných rozvodů jsou tyto kompenzátory vyráběny v izolaci z polyuretanové pěny a jsou vybaveny funkčním systémem dálkového ovládání.

Všechny výše uvedené výhody kompenzátorů pro topné sítě vyráběné firmou Belman ve spojení s vysokou kvalitou zpracování umožňují garantovat bezporuchový provoz vlnovce po dobu minimálně 30 let.

P.N. Antonov, P.A. Karasev
“Kronštadt”

Literatura:

1. Antonov P.N. „O zvláštnostech použití kompenzátorů“, časopis „Trubkové fitinky“, č. 1, 2007.
2. Polyakov V. „Lokalizace deformace potrubí pomocí vlnovcových kompenzátorů“, „Industrial Gazette“ č. 5-6, květen-červen 2007.
3. Logunov V.V., Polyakov V.L., Slepčenok V.S. „Zkušenosti s používáním axiálních vlnovcových kompenzátorů v topných sítích,“ časopis Heat Supply News, č. 7, 2007.