что такое п образный компенсатор
П-образные компенсаторы
Паропроводы высоких параметров конструируются так, чтобы температурные удлинения компенсировались за счет конфигурации трубопроводов естественным путем, собственной гибкостью участков трубопроводов. На паропроводах, где невозможно достичь компенсации тепловых удлинений естественным путем, устанавливают П-образные компенсаторы с гладкими отводами радиусом гибов, равным четырем наружным диаметрам труб. Схема работы П-образного компенсатора показана на рисунке:
Применение волнистых отводов для паропроводов высоких параметров с целью увеличения гибкости трубопровода нецелесообразно, так как при увеличенной толщине стенки труб паропроводов складки на отводах способны лишь увеличивать жесткость трубопровода.
П-образные компенсаторы изготовляются трех типов и различаются между собой по соотношению длины прямой вставки плеча р и длины прямой вставки вылета h.
Компенсаторы первого типа имеют большой вылет р = 0,5h, второго типа имеют средний вылет p = h, третьего типа с малым вылетом р = 2h.
Размеры и компенсирующая способность П-образных компенсаторов определяются при помощи расчетных уравнений для любых конфигураций и длин участков трубопроводов, так же как и при изготовление перил из нержавейки. Компенсирующая способность компенсаторов и отводов приведена в нормалях и теплотехнических справочниках.
П-образные компенсаторы применяются для всех трубопроводов независимо от параметров протекающей среды и изготовляются из гладких бесшовных труб тех же марок сталей, что и основной трубопровод.
Компенсаторы рекомендуется гнуть из одной трубы.
При общей длине компенсаторов более 9000 мм они изготовляются из двух, трех или семи частей.
В случаях изготовления компенсаторов:
Радиус гиба отводов R при изготовлении компенсаторов из гладких отводов применяется равным четырем наружным диаметрам труб, т. е. R=4Dн.
Во всех случаях изготовления П-образных компенсаторов из отводов сварной шов должен располагаться на прямом участке отвода, равном диаметру трубы, но не менее 100 мм, кроме случаев применения крутозагнутых отводов, когда прямой участок отсутствует.
Сборку компенсаторов необходимо производить на стенде или на совершенно ровной твердой площадке, удобной для выполнения подгоночных и сварочных работ. До начала сборки компенсаторов необходимо точно нанести ось компенсатора и установить контрольные маяки для деталей компенсаторов. При проверке размеров готовых компенсаторов отклонение его основных линий в любом месте не должно превышать 4 мм.
Устанавливаются П-образные компенсаторы на участках трубопроводов с вылетом, обеспечивающим компенсацию заданных участков между неподвижными опорами. Место установки компенсаторов необходимо выбирать с учетом возникновения минимальных усилий в трубах и неподвижных опорах при тепловых расширениях с учетом наличия отводов на этих участках.
Для того чтобы компенсатор принял на себя все возникающие продольные усилия, необходимо установить опоры так, чтобы трубопровод мог перемещаться только вдоль продольной оси.
Для уравновешивания сил трения возникающих при перемещении трубопровода по подвижным опорам, и уменьшения продольных усилий, передаваемых на неподвижные опоры, компенсаторы желательно устанавливать в местах, обеспечивающих эти условия, и по возможности применять конструкции опор с минимальными коэффициентами трения.
П-образные компенсаторы должны устанавливаться не менее чем на трех подвижных опорах. Две опоры располагаются на участках компенсатора, присоединяемых к трубопроводу или к прямым его участкам в непосредственной близости к компенсатору; при этом край опоры должен отстоять от сварного стыка не менее чем на 500 мм. Третья опора ставится под спинку компенсатора обычно на специальной подвеске или колонке.
При установке П-образных компенсаторов на трубопроводах, имеющих уклон, боковые части компенсатора располагаются по уровню. Компенсаторы, как правило, устанавливаются в горизонтальном положении. В случаях установки компенсаторов в вертикальном положении с расположением петлей вверх должны быть устроены дренажи с обеих сторон компенсатора, а при установке петлей вниз должен быть устроен дренаж внизу компенсатора и обеспечено хорошее дренирование независимо от параметров среды.
Преимущества сильфонных перед П-образными компенсаторами
Компенсаторы или компенсационные устройства применяют при монтаже трубопроводов с высоким давлением или высокой температурой несущего вещества. При работе трубопровода возникает ряд факторов, которые необходимо учитывать, чтобы избежать разрушения несущих конструкций. К таким факторам относят температурные деформации труб, вибрации, возникающие при работе трубопровода, а также оседание фундаментов бетонных опор.
Компенсаторы предназначены для обеспечения подвижности частей системы друг относительно друга. Если не будет такой подвижности, то возрастают нагрузки на соединительные элементы, участки трубопровода, сварные швы. Эти нагрузки превышают допустимые нормы и приводят к разрушению системы.
Различают несколько видов компенсаторов, которые имеют разные принципиальные устройства. Идея разработки П-образного компенсатора появилась в результате явления самокомпенсации трубопроводов, имеющих повороты и изгибы. В процессе работы теплотрассы трубы за счет этих поворотов способны проявлять устойчивость к деформациям кручения и растяжения.
Однако рассчитывать на самокомпенсацию не приходится, так как абсолютная величина смещения зависит от количества поворотных элементов. Чтобы обеспечить возможность компенсации деформаций, на прямолинейном участке магистрали обустраивают П-образное колено, играющее роль компенсатора.
Принцип действия П-образного компенсатора
По своему устройству П-образный компенсатор считается самым простым, так как он состоит из минимального набора элементов. Именно такой минимализм позволил обеспечить широкий диапазон технических характеристик (температуры, давления). Изготавливается компенсатор одним из двух способов.
Вследствие того, что данный компенсатор приходится часто обслуживать, ведь в П-образном колене часто скапливаются осадки в виде грязи или других плотных структур, его соединительные патрубки снабжают фланцами или резьбовыми муфтами. Это позволяет монтировать и демонтировать устройство без применения специнструмента.
П-образные компенсаторы предусмотрены как для стальных труб, так и для полиэтиленовых труб. Конструкция не лишена недостатков. Так, к примеру, на монтаж П-образного компенсатора в системе отопления требуется потратить дополнительный материал в виде труб, уголков, сгонов. Для тепловых сетей все осложняется установкой дополнительных опор.
Требования к монтажу и себестоимость установки П-образных устройств
Несмотря на относительную простоту устройства, не всегда монтаж П-образного компенсатора оказывается ниже по себестоимости, по сравнению, например, со стоимостью сильфонного компенсатора. Сейчас речь идет о трубопроводах большого диаметра. В таком случае затраты на дополнительные элементы и их монтирование превышают стоимость сильфонного устройства, а если учесть необходимость постройки опор, то разница в цене будет весьма ощутимой.
В случае, если компенсатор изготавливается путем сгиба прямолинейной трубы, необходимо учитывать, что радиус этого сгиба должен равняться восьми радиусам самой трубы. При наличии швов конструкцию изготавливают так, чтобы эти швы приходились на прямолинейные участки. При образовании крутозагнутых отводов, естественно, приходится отступать от этих правил.
Плюсы и минусы П-образной конструкции
Целесообразно применять данный тип компенсаторов при монтаже трубопроводов небольших диаметров. Здесь необходимо отметить, что диапазон размеров сильфонных компенсаторов несколько шире. П-образное колено отлично справляется с вибрациями, однако для его изготовления требуется большое количество материала, что существенно повышает стоимость устройства.
Сравнение характеристик сильфонного и П-образного компенсаторов позволяет выявить основные достоинства и недостатки каждого типа устройств. К примеру, П-образный компенсатор требуется периодически обслуживать, прочищать от отложений. Сильфонные же компенсаторы не страдают такими недостатками.
Еще один момент, который хотелось бы отметить, касается компенсирующей способности двух видов устройств. Если рассматривать только абсолютные значения, то в этом плане явного преимущества не наблюдается ни с одной, ни с другой стороны. Однако для увеличения максимального смещения в П-образном компенсаторе придется увеличивать размер колена. Для сильфонного же компенсатора достаточно использовать двухсекционную гофру, что практически никак не сказывается на габаритах.
Хотелось бы добавить в копилку положительных свойств такое качество, как отсутствие контроля во время эксплуатации. Но в условиях густонаселенного пункта не всегда находится свободное пространство для обустройства трубопровода с П-образным компенсатором. Колено может монтироваться только на горизонтальных участках, в то время как сильфонный компенсатор устанавливается на любом прямолинейном участке.
Наконец, еще одно преимущество сильфонного компенсатора – он не повышает сопротивления течения жидкости и газа. П-образное колено в значительной степени снижает скорость потока. При использовании такого типа устройств в домашней система отопления придется устанавливать циркуляционный насос, так как за счет естественной конвекции жидкость может не циркулировать, встретив на пути препятствие.
Расчеты для компенсаторов
Отсутствие стандартов ГОСТ на П-образные устройства иногда существенно усложняют задачу планирования проекта, поэтому необходим предварительный расчет п-образного компенсатора. Прежде всего, необходимо отталкиваться от нужд проекта. Учитываются размеры трубопровода, его диаметр, максимальное давление и величина предполагаемого смещения.
Это означает, что приобрести готовый компенсатор практически не удастся. Для каждого конкретного случая его необходимо изготовить персонально. В этом кроется еще один недостаток, по сравнению с сильфонными устройствами.
При расчете параметров следует учитывать следующие ограничения и условия:
Следует понимать, что приведенные параметры считаются идеальными. В реальных же условиях удается соблюдать всего лишь пару пунктов. Когда речь заходит о температуре среды, необходимо ее значение взять по максимуму, а температуру окружающего воздуха принять минимальной.
Монтаж компенсатора
При строительстве магистрали следует пользоваться определенными правилами, которые касаются и обустройства П-образных компенсаторов. Его устанавливают так, чтобы вылет был направлен в правую сторону. Стороны определяют, если смотреть на трубопровод от источника к приемнику. Если же отсутствует требуемое для компенсатора место справа, то вылет делают влево, однако обратную магистраль придется вести с правой стороны, а это приводит к изменениям в проекте.
Перед непосредственным вводом в эксплуатацию теплотрассы требуется обязательная предварительная растяжка компенсатора. Наполненные трубы испытывают избыточное давление, поэтому если не сделать данную процедуру, то металл вскоре начнет разрушаться.
Натяжку производят специальными домкратами, а после пуска их убирают, и колено занимает свое прежнее положение. О величине натяжки говорят паспортные данные, предусмотренные для каждого устройства. При установке опор необходимо рассчитать их местоположение, они должны располагаться так, чтобы деформации приводили лишь к осевому смещению трубы на опоре.
Мир инженера
информация для инженеров и проектировщиков
П-образный компенсатор
П-образный компенсатор ППУ
Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. В этой статье Вы узнаете, что такое П-образный компенсатор, а также по какой формуле рассчитать П-образный компенсатор. Узнаете, как выполнить расчет П-образного компенсатора и поймете, что такое растяжка П-образного компенсатора.
Широкое применение при монтаже тепловых сетей с трубопроводами нашли П-образные компенсаторы. П-образный компенсатор – это участок трассы тепловой сети, изготовленный из отводов и прямых участков труб, соединенных при помощи электродуговой сварки. Более простым языком, П-образные компенсаторы – это гибкие компенсаторы, которые при температурном расширении двигаются, тем самым совершая поглощение осевых нагрузок при его движении. Диаметр, толщина стенки, и марка стали труб для гибких компенсаторов должны быть такие же, как и для трубопроводов основных участков. Расположение П-образных компенсаторов при монтаже рекомендуется принимать горизонтальное.
Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов применяются сальниковые компенсаторы, сильфонные компенсаторы, гибкие П-образные компенсаторы, а также используются повороты трассы (самокомпенсация).
Применение П-образного компенсатора позволяет так же более живучей проектировать трассу тепловой сети, так как лишь на углах поворотах трассы тепловой сети можно менять уклоны трубопроводов при построении продольного профиля. Правило простое — чем больше углов поворотов, тем проще строить профиль тепловой сети и тем самым можно регулировать уровень заложения трубы. Допустим, если бы вся трасса была длиной 1 км без углов поворотов с применением сальниковых компенсаторов и неподвижных опор, и начальное заглубление трассы тепловой сети от поверхности земли было 1 метр, то на конце 1 км участка даже с минимальным уклоном в 0,002 вполне могла оказаться глубина заложения в 5 метров от поверхности земли. Все индивидуально от рельефа земной поверхности, а также от количества и глубины залегания пересекаемых тепловой сетью инженерных коммуникаций. В любом случае применение П-образного компенсатора намного эффективнее.
Согласно правилам Госгортехнадзора, в качестве компенсаторов допускается применение:
а) гибких П-образных, лирообразных и других нормально изогнутых труб того же назначения и качества, что и на прямых участках, — для трубопроводов всех категорий;
б) нормально изогнутых отводов при условии, что радиус сгиба труб при изготовлении компенсаторов должен быть не менее 3, 5 номинального наружного диаметра труб; также допускается применение крутоизогнутых отводов;
в) сварных секторных отводов – для трубопроводов тепловых сетей диаметром свыше 450 мм.
Устройство П-образного компенсатора
Все части П-образных компенсаторов соединяются сваркой. Установка П-образных компенсаторов выполняется так, чтобы его ось симметрии была сдвинута от проектного положения на 1/4 компенсирующей способности компенсатора в сторону той неподвижной опоры, между которой и компенсатором все стыки должны быть сварены в первую очередь. У другой неподвижной опоры остается несваренным один стык с расстоянием между кромками в соответствии с проектной величиной растяжки компенсатора. Стяжка производится стяжными болтами или другими приспособлениями. Подвижные опоры устанавливаются на расстоянии, равном двум-трем диаметрам трубы, считая от качала гнутья отводов (посередине прямых участков П-образного компенсатора, но не под сварными стыками). Расчет П-образного компенсатора стальных труб онлайн и определение напряжений в их опасных сечениях производятся по формулам и номограммам (см. рисунки и таблицы ниже).
Вспомогательные номограммы для расчета П-образных компенсаторов с гнутыми отводами
а – номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 50, 70, 80, 100 мм
б — номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 125, 150, 175, 200 мм
в — номограмма для расчета П-образного компенсатора для Ду = 250, 300, 350, 400 мм
Вспомогательные номограммы для расчета самокомпенсации тепловых удлинений
а – номограмма для определения напряжений изгиба в сечении А Г-образных компенсаторов;
б – номограмма для определения напряжений изгиба в сечении А Z-образных компенсаторов;
в – номограмма для определения размеров Z-образных компенсаторов.
Пример расчета П-образного компенсатора по номограммам
Пример 1. Определить напряжение в наиболее нагруженном сечении А при следующих данных: Dy = 200 мм; l1 = 10 м; l2 = 30 м; а = 0 0 ; Δt = 173 0 C.
Решение: n = 30/10 = 3.
По номограмме (рис. а) находим бА 1 = 3,1 кгс/см 2 (0,3 МПа) при Δt = 1 0 C),
тогда бА = 3,1 * 173 = 536 кгс/см 2 (53,6 МПа).
Пример 2. Определить длину плеча компенсатора l при следующих данных: воспринимаемое удлинение Δ = 14 см, наружный диаметр трубы Dн = 159 мм, длина короткого параллельного плеча компенсатора l1 = 15 м.
Ход решение по номограмме (рис. в) показан стрелками.
Примечание. Номограмма составлена при биз = 80 МПа (800 кгс/см 2 ).
Компенсирующие плечи Г-образных участков трубопроводов с разными плечами без учета влияние гнутого отвода
Минимальная длина l, м, компенсирующих плеч Г-образных участков трубопроводов с равными плечами (см. рисунок выше)
Компенсаторы для полипропиленовых труб: сильфонные, п образные, компенсатор Козлова
Компенсатор — это деталь или устройство (приспособление) с помощью которого уравновешивают или компенсируют отклонения в размерах, (изменение положения, влияния температуры, давления и других факторов) деталей при сборке и эксплуатации машин, механизмов, приборов и т.п.
На сегодня практически любую инженерную коммуникацию легко соорудить собственноручно. Все необходимые комплектующие собираются очень легко (по принципу конструктора). Такими составными частями являются компенсаторы для полипропиленовых труб.
Внешне они напоминают завернутую петлю. Эти, простые на первый взгляд, детали несут очень важную функцию. Об этом и пойдет разговор далее.
Что такое компенсаторы
Для прокладки отопления или водопроводной сети чаще всего берут полипропиленовые трубы. Они отлично зарекомендовали себя, потому, что обладают внушительным рядом положительных характеристик.
Но, при таком числе качественных показателей, они имеют существенный недостаток – при тепловом воздействии увеличиваются и провисают.
По этим причинам, при конструировании сети протяженностью выше 10 метров устанавливают гибкие компенсаторы.
Это простые состыковочные конструкции, отличающиеся гибкостью, и визуально напоминают петлю. Но, они играют очень важную роль.
Как правило, они стоят не много, а простота строения дает возможность легко поставить устройство в трубомагистраль. Так повышают надежность сети и продлевают длительность ее использования.
Насколько велика необходимость применения данных устройств
Рассматривать вопрос: «Нужен ли компенсатор для полипропиленовых труб» следует с такого ракурса, что специалисты рекомендуют ставить их в обязательном порядке.
И они мотивируют это такими причинами:
ВАЖНО! Специалисты в один голос утверждают, что эти переходники очень важные. Иначе проложенный трубопровод отопления из пп заготовок не прослужит длительное время. Его повредит тепловая деформация.
Как грамотно выбрать приспособление
Чтобы узнать, какой компенсирующий элемент лучше установить на полипропилен, необходимо детально разобраться в устройстве данных приспособлений.
Полипропиленовый (ПП) трубопровод устанавливают очень часто. С его помощью обустраивают подачу горячей воды, где температура поднимается почти до ста градусов. Полипропилен во время использования проявил целый ряд характеристик, благодаря которым он идеально подходит для водопроводных систем и отопления. Он не боится влияния агрессивной химической среды, имеет небольшой вес и является достаточно прочным.
Но, не смотря на все преимущества, полипропилен имеет и существенный недостаток. При повышении температуры способность к линейному увеличению полипропилена заметно возрастает. Система после этого начинает провисать.
По этой причине на участках протяженностью более десяти метров рекомендуют установить гибкие компенсаторы. Они дают возможность снизить расширение от теплового воздействия.
Чтобы его правильно выбрать и установить, необходимо учесть диаметр. Он должен совпадать с диаметром самого трубопровода. Чаще всего диаметр, которые имеет компенсационный элемент, составляет от 20 до 40 мм. Для дома и квартиры достаточно будет устройства на 20 миллиметров.
Что касается производителя, то предпочтение лучше отдать известным мировым брендам. Они представляют товары для полипропиленовых сетей, отличающиеся высоким качеством, которые успешно применяют во многих сферах.
Разновидности
На практике лучше всего проявили себя следующие разновидности:
Производители предлагают различные устройства, которые отличаются отменным качеством. Но, компенсационная петля в системе отопления, выполненная своими руками, так же прекрасно справляется с возложенными на нее функциями.
Своими руками выполнить такое устройство не сложно. Компенсационную петлю можно сделать за короткий срок. Эта важная деталь, скрепленная грамотно, становиться гарантией безупречной работы отопления или горячего водоснабжения.
Несложное оснащение компенсационной петлей, выполненное своими руками, увеличит рабочий ресурс коммуникационных сетей до полувека.
Какой вариант лучше установить на полипропилен
При проверке на практике все перечисленные устройства дают ожидаемый результат. Высокую эффективность показывают Т — образные устройства, сильфонные, и другие. Это проявляется одинаково во всех системах водоснабжения и отопления.
Технический анализ подтверждает, что компенсаторы на стояках отопления из полипропилена работают безотказно, только их рекомендуют применять для конструкции из гибкого полипропилена.
Перед тем, как ставить компенсатор на полипропиленовой трубе, необходимо сделать следующий расчет. Нужно рассчитать нагрузку, давление и сопоставить схемы каждой разводки и стояков отопления.
При этом будет понятно, где необходимо поставить дополнительные узлы – компенсирующие приспособления. Выполняя расчет компенсаторов для ПП магистрали, необходимо учесть многие показатели, включая сечение трубного сортамента, диаметр внутри и снаружи, виды отводов, стояки отопления, и тип устанавливаемых и уже стоящих механизмов.
Особенности крепления
Основные способы крепежа в данном случае это:
Для того чтобы грамотно смонтировать компенсационное устройство, необходимо знать, что большинство типов данных приспособлений требуют жесткой фиксации с использованием сварки.
Перед, тем, как ставить компенсатор для полипропиленовых труб отопления, необходимо сделать проверку совпадения диаметра трубного изделия и устанавливаемого элемента. Только таким образом можно сделать конструкцию отопления с высокой герметичностью.
Монтаж фланцевого стыка лучше возложить на профессиональных мастеров. Для такого стыка потребуется установка встречного фланца. Это позволяет создать разъемный стык, что очень удобно при проведении ремонтных работ на трубопроводе отопления или водоснабжения.
Сильфонный механизм ставиться на линейный короткий промежуток магистрали, и отлично работает для помещения, где часто происходят перепады температуры теплоносителя.
Важно! Перед началом монтажных работ рекомендуют проверять устанавливаемую деталь на предмет наличия повреждений. Если таковые обнаруживаются, ставить данное устройство нельзя.
Как выполняют расчет
Расчет компенсаторов для полипропиленовых труб выполнить не сложно, но в такой ситуации потребуется понимание принципа их работы, и знать их разновидности.
Есть определенные нормы, по которым проводят расчет скользящих, неподвижных креплений. На любом участке между неподвижными опорами нужно вставлять один такой механизм (как минимум).
Чтобы определить их точное количество, рекомендуют нарисовать точный план трубопровода и пометить все неподвижные крепления. Так легко произвести расчет требуемого количества на каждый участок магистрали.
При расчете используют такую формулу: Q = L/ΔLk. В ней первый показатель – это требуемое количество компенсирующих элементов, L – это протяженность участка. ΔLk – это величина компенсирующих возможностей, ее выражают в миллиметрах.
Детальную информацию для расчета можно получить у изготовителей трубопрокатного сортамента.
Как рассчитать нужный размер
Размеры компенсатора для полипропиленовых труб можно рассчитать, опираясь на пример. Для примера взята заготовка, которая имеет размер 90 мм.
Она будет расширяться на 4,2 см и сжиматься на 2,1 см. Учет проводится для самого большого увеличения, ΔL/2 = 21 мм.
Нужно провести горизонтальную прямую от вертикального сечения до пересекания с градиентной прямой 9 см заготовки. Затем необходимо опустить перпендикуляр из места пересекания на горизонтально размещенную шкалу.
Получившаяся величина покажет размер свободной величины колена для петлевого механизма. Исходя из этого, компенсатор длиною в 12 см и шириной на 6 см позволит свободно двигаться с амплитудой 2,1 см. Следовательно, изделие сможет свободно сжиматься и расширяться.
Рассчитывать расстояние между компенсаторами во время прокладки полипропиленовых труб рекомендуют с запасом.
При этом нужно рассчитывать, что это расстояние нужно подбирать исходя из того, что армированное изделие расширяется на 1мм на каждый погонный метр, а не армированное на 3 мм.
Точные значения удлинения для каждого изделия зависят от перепадов температуры, объема и марки, а также от изготовителя. Их необходимо уточнять на сайтах изготовителей.
П — образные элементы
Высокопараметровые паромагистрали конструируют таким образом, чтобы температурная деформация нивелировалась за счет конфигурации трубопровода естественным образом.
В местах, где такого достичь нельзя, ставят П-образные элементы. Они бывают трех вариантов, которые различимы между собою соотношением плечевой длины и прямых вставок.
П-образный компенсатор полипропиленовых труб точно так, как аналоги другого типа, нуждается в расчете размеров, нужных для компенсирования термоизменения магистрали.
Для точных определений можно использовать предложенные онлайн формы. По ним очень удобно выполнять все расчеты.
Расчет п-образного компенсатора полипропиленовых труб производится с учетом таких рекомендаций:
Выполняя расчеты п-образного вида, необходимо взять во внимание такие параметры:
Ставить п-образные механизмы рекомендуют на прямых протяженных зонах.
Отсутствие п-образных приспособлений на жестко укрепленной магистрали с разными температурами среды приводит возникновению напряжений, которые приводят к деформации и разрушают трубопровод.
Механизм Козлова
Компенсатор Козлова для полипропиленовых труб это отличный вариант для отопления и водопроводной сети.