office@izoltech.ru   +7 (812) 334-01-02

Статьи

Практика применения устройств для компенсации тепловых расширений в трубопроводных системах горячего водоснабжения и отопления

Е. Е. Антонова, главный конструктор ООО «Изоляционные технологии»

Современным способом продления срока эксплуатации трубопроводных систем является использование компенсаторов. Они помогают предотвратить различные изменения, которые происходят в системах из-за постоянного перепада температур, давления и различного рода деформаций. Отсутствие компенсаторов в системах может привести к таким нежелательным последствиям, как изменение длины трубы, вследствие её расширения либо сжатия, что в дальнейшем приводит к прорыву трубопровода. Аварии трубопроводов приводят к системным катастрофам в экономической, экологической и социальной сфере. В этой связи проблеме надежности трубопроводов и компенсаторов уделяется самое пристальное внимание и осуществляется поиск оптимальных решений по обеспечению технической безопасности компенсационных систем. К компенсаторам предъявляются новые требования, в связи с этим ООО «Изоляционные технологии» предлагает сильфонные компенсирующие устройства (СКУ) соответствующие самым высоким стандартам качества.

Для компенсации температурных деформаций теплопроводов при канальной прокладке во многих регионах России по-прежнему применяются П-образные и сальниковые компенсаторы. То же самое было и в Ленинграде до начала 80-х годов прошлого века. Для П-образных компенсаторов характерны большие габариты, увеличение зон отчуждения дорогостоящей городской земли, необходимость строительства дополнительных направляющих опор, а при подземной прокладке - специальных камер (что довольно затруднительно в городских условиях). Да и стоимость П-образных компенсаторов, особенно больших диаметров, достаточно высока.

Наиболее сложными в эксплуатации и монтаже являются сальниковые компенсаторы. Сальниковые компенсаторы требуют постоянного обслуживания, связанного с периодической подтяжкой уплотнения и заменой уплотнительного материала (и, следовательно, содержания ремонтных бригад). При подземной прокладке теплопроводов установка сальниковых компенсаторов требует строительства дорогостоящих камер. Длительная практика эксплуатации сальниковых компенсаторов показала, что даже при наличии регулярного их обслуживания имеют место протечки теплоносителя. При большой протяженности тепловых сетей суммарная величина такого рода протечек может достигать достаточно больших значений.

В Западной Европе и в некоторых регионах Рос- сии для компенсации температурных деформаций теплопроводов при бесканальной прокладке не применяют осевые сильфонные компенсаторы. В этих случаях используется способ частичной разгрузки температурных деформаций теплопровода с помощью стартовых компенсаторов за счет предварительного нагрева теплопровода во время его монтажа до температуры, равной 50% от максимальной. Суть этого способа заключается в следующем: между двумя неподвижными опорами теплопровода уста- навливается стартовый сильфонный компенсатор, после чего теплопровод заполняется теплоносителем и нагревается до температуры, равной 50% от максимальной рабочей. При этом стартовый компенсатор должен сжаться на полную величину рабочего хода. После выдержки при указанной температуре (как правило, в течение суток) кожухи стартового компенсатора завариваются между собой. После этого соединяются проводники СОДК и на стартовые компенсаторы наносится тепло-гидроизоляция.

И так на всем теплопроводе между каждой парой неподвижных опор. При этом сильфон стартового компенсатора исключается из дальнейшей работы теплопровода, и теплопровод остается в эксплуатации в напряженном состоянии. Кроме того, использование предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов имеет еще несколько неудобств:

  • окончательный монтаж теплопровода (заварку кожухов всех стартовых компенсаторов и их после- дующую тепло-гидроизоляцию) приходится производить во время отопительного сезона;
  • при выполнении ремонта теплопровода необходимо на данном участке теплотрассы заменять и стартовый сильфонный компенсатор и выполнить в дальнейшем вышеизложенные требования по его монтажу и изоляции.

Применение при бесканальной прокладке предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов с использованием стартовых компенсаторов возможно в регионах с мягкими климатическими условиями, когда перепады температур теплоносителя относительно средней температуры незначительны и стабильны. В пиковые же режимы отопления, а также при остывании теплоносителя и его сливе, что довольно часто происходит во многих регионах России, температурные напряжения на трубопровод и неподвижные опоры резко возрастают. Учитывая проблемы применения стартовых компенсаторов, а также особенности климатических условий регионов и соответствующие режимы отопления, в Санкт-Петербурге (с его болотистыми почвами и регулярными наводнениями) и некоторых других регионах России при бесканальной прокладке предварительно изолированных труб уже более 15 лет применяются предварительно изолированные осевые сильфонные компенсационные устройства различных конструкций.

Основными недостатками этих конструкций предизолированных сильфонных компенсационных устройств являются:

  • возможность поперечных, крутящих и изгибающих деформаций сильфона в случае деформации теплопровода из-за просадки грунта;
  • недостаточная гидроизоляция подвижной части компенсационного устройства от попадания грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку теплоизоляции, а также на сильфон. Чтобы грунтовые воды не попадали на проводники СОДК, проводники внутри компенсационного устройства прокладываются в гидрозащитном кембрике. Тем самым, компенсационные устройства (длиной до 4,5м каждое), исключаются из системы ОДК теплопровода. В случае нарушения герметичности сильфона или патрубков компенсационного устройства система ОДК не сработает. Попадание грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку теплоизоляции ускорит наружную коррозию патрубков. Попадание грунтовых вод с повышенной концентрацией хлоридов на сильфон приведет к его разрушению в течение 3 - 5 лет.

Проанализировав недостатки существующих СКУ, специалисты ООО «Изоляционные технологии» разработали новую конструкцию сильфонных компенсационных устройств для бесканальнойпрокладки теплопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке.

Гидроизоляция подвижной части СКУ (4) выполняется с помощью защитной муфты (3) и резиновой манжеты (2), позволяющей гарантировать полную защиту рабочего сильфона, теплоизоляции и проводов системы ОДК от проникновения грунтовых вод в течение всего срока службы СКУ.

Во избежание несрабатывания СОДК в случае нарушения герметичности сильфона и патрубков компенсационного устройства, проводники системы ОДК проложены в перфорированной фторопластовой трубке (1) для избежания возможного контакта с металлической поверхностью компенсационного устройства.

Прослойка ППУ между кожухом над сильфоном и оболочкой (5) обеспечивает хорошую тепловую изоляцию в средней части СКУ.

Квалификационные испытания опытных образцов СКУ прошли успешно.

Сильфонное компенсационное устройство включено в альбомы РАО «ЕЭС России» ОАО «Объединение ВНИПИЭНЕРГОПРОМ» 313.ТС-008.000 «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана диаметром Ду50-600 мм» и 313.ТС-012.000 «Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в изоляции из пенополиуретана диаметром Ду700-1200 мм».

Технические условия ТУ 5768-013-70629337-2009 на вновь усовершенствованную конструкцию СКУ были утверждены и согласованы с ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром» в 2009 году.

Применение компенсационных устройств по ТУ 5768-013-70629337-2009 позволит в полном объеме решить проблему компенсации температурных деформаций теплопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке на протяжении всего срока эксплуатации. При этом гарантируется соосность сильфона при изгибающих моментах в любой плоскости, возникающих при прогибах теплопровода из-за просадки грунта, а также гидрозащита сильфона, пенополиуретановой изоляции и проводников системы ОДК в подвижной части компенсационного устройства от проникновения грунтовых вод. При этом компенсационное устройство не исключается из системы ОДК теплопровода.

Практика применения устройств для компенсации тепловых расширений в трубопроводных системах горячего водоснабжения и отопления