Proračun kompenzatora online. Projektovanje toplotnih mreža industrijskog preduzeća

Do danas se upotreba dilatacijskih spojeva tipa U ili bilo kojeg drugog provodi ako tvar koja prolazi kroz cjevovod karakterizira temperatura od 200 stupnjeva Celzijusa ili više, kao i visoki tlak.

Opšti opis kompenzatora

Metalni dilatacioni spojevi su uređaji koji su dizajnirani da kompenzuju ili uravnoteže uticaj različitih faktora na rad cevovodnih sistema. Drugim riječima, glavna svrha ovog proizvoda je osigurati da se cijev ne ošteti kada se tvari transportuju kroz nju. Takve mreže, koje obezbjeđuju transport radnog okruženja, gotovo su stalno izložene takvom negativnih uticaja, kao toplinsko širenje i pritisak, vibracije i slijeganje temelja.

Za otklanjanje ovih nedostataka potrebno je ugraditi fleksibilne elemente, koji se nazivaju kompenzatori. Tip u obliku slova U samo je jedan od mnogih tipova koji se koriste za ovu svrhu.

Šta su elementi u obliku slova U

Odmah treba napomenuti da je tip dijelova u obliku slova U najjednostavnija opcija koja pomaže u rješavanju problema kompenzacije. Ova kategorija uređaja ima najviše širok raspon primjene temperature i pritiska. Za proizvodnju dilatacijskih spojeva u obliku slova U koristi se ili jedna duga cijev koja se savija prava mjesta, ili pribjegavaju zavarivanju nekoliko savijenih, oštro savijenih ili zavarenih krivina. Ovdje je vrijedno napomenuti da se neki od cjevovoda moraju povremeno rastavljati radi čišćenja. Za takve slučajeve izrađuju se dilatacije ovog tipa sa spojnim krajevima na prirubnicama.

Budući da je kompenzator tipa U najjednostavniji dizajn, on ima niz određenih nedostataka. To uključuje veliku potrošnju cijevi za stvaranje elementa, velike dimenzije, potrebu za ugradnjom dodatnih nosača, kao i prisutnost zavarenih spojeva.

Zahtjevi i troškovi kompenzatora

Ako razmatramo ugradnju dilatacijskih spojeva tipa U u smislu materijalnih resursa, onda njihova ugradnja u sisteme s veliki prečnik. Potrošnja cijevi i materijalnih resursa za stvaranje kompenzatora bit će previsoka. Ovdje možete uporediti ovu opremu c Djelovanje i parametri ovih elemenata su približno isti, ali trošak instalacije za U-oblik je otprilike dvostruko veći. Glavni razlog za ovaj trošak Novac u tome što vam je potrebno dosta materijala za izgradnju, kao i ugradnja dodatnih nosača.

Da bi kompenzator u obliku slova U mogao u potpunosti neutralizirati pritisak na cjevovod, bez obzira odakle dolazi, potrebno je takve uređaje montirati u jednoj tački s razlikom od 15-30 stupnjeva. Ovi parametri su prikladni samo ako temperatura radne tvari unutar mreže ne prelazi 180 stepeni Celzijusa i ne pada ispod 0. Samo u ovom slučaju i uz ovu instalaciju uređaj će moći kompenzirati naprezanje na cjevovodu. od kretanja tla sa bilo koje tačke.

Proračuni instalacije

Proračun kompenzatora u obliku slova U je da se otkrije koji minimalne dimenzije uređaj je dovoljan da kompenzira pritisak na cjevovodu. Za izvođenje proračuna koriste se određeni programi, ali se ova operacija može izvesti čak i putem online aplikacija. Ovdje je najvažnije slijediti određene preporuke.

• Maksimalni napon koji se preporučuje za stražnji dio kompenzatora je u rasponu od 80 do 110 MPa.
• Postoji i takav indikator kao što je odlazak kompenzatora na vanjski promjer. Ovaj parametar preporučuje se uzimanje unutar H/Dn=(10 - 40). Uz takve vrijednosti, mora se uzeti u obzir da će 10Dn odgovarati cjevovodu s indikatorom od 350DN, a 40Dn - cjevovodu s parametrima od 15DN.
• Također, prilikom izračunavanja kompenzatora u obliku slova U, potrebno je uzeti u obzir širinu uređaja do njegovog dosega. Optimalne vrijednosti L/H=(1 - 1,5). Međutim, ovdje je dozvoljeno i uvođenje drugih numeričkih parametara.
• Ako se tijekom proračuna pokaže da je za dati cjevovod potrebno napraviti preveliki dilatacijski spoj ove vrste, tada se preporučuje odabir druge vrste uređaja.

Ograničenja u proračunima

Ako proračune provodi neiskusni stručnjak, onda je bolje upoznati se s nekim ograničenjima koja se ne mogu prekoračiti prilikom izračunavanja ili unosa podataka u program. Za kompenzator cijevi u obliku slova U vrijede sljedeća ograničenja:

• Radni medij može biti voda ili para.
• Sam cevovod mora biti napravljen samo od čelična cijev.
• Maksimum indikator temperature za radno okruženje - 200 stepeni Celzijusa.
• Maksimalni pritisak u mreži ne smije biti veći od 1,6 MPa (16 bara).
• Kompenzator se može ugraditi samo na horizontalni tip cjevovod.
• Dimenzije kompenzatora u obliku slova U trebaju biti simetrične, a ramena bi trebala biti ista.
• Mreža cjevovoda ne bi trebala imati dodatna opterećenja (vjetar ili bilo koje drugo).

Instaliranje uređaja

Prvo, ne preporučuje se postavljanje fiksnih nosača dalje od 10DN od samog kompenzatora. To je zbog činjenice da će prijenos momenta štipanja potpore uvelike smanjiti fleksibilnost konstrukcije.

Drugo, preporučljivo je podijeliti sekcije od fiksnog nosača do kompenzatora u obliku slova U iste dužine po cijeloj mreži. Ovdje je također važno napomenuti da će pomicanje mjesta ugradnje učvršćenja od središta cjevovoda prema jednom od njegovih rubova povećati silu elastične deformacije, kao i naprezanje za oko 20-40% onih vrijednosti koje može se dobiti ako je konstrukcija montirana u sredini.

Treće, kako bi se dodatno povećala sposobnost kompenzacije, rastegnuti su dilatacijski spojevi u obliku slova U. U trenutku ugradnje, konstrukcija će doživjeti opterećenje savijanja, a kada se zagrije, poprimiće stanje bez naprezanja. Kada temperatura dostigne maksimalnu vrijednost, tada će se uređaj vratiti na napon. Na osnovu toga predložena je metoda istezanja. preliminarni rad je istezanje kompenzatora za iznos koji će biti jednak polovini termičko izduženje cjevovod.

Prednosti i nedostaci dizajna

Ako govorimo općenito o ovom dizajnu, onda možemo s povjerenjem reći da ga ima pozitivne kvalitete kao što su jednostavnost proizvodnje, visok kapacitet kompenzacije, nema potrebe za održavanjem, sile koje se prenose na nosače su zanemarljive. Međutim, među očitim nedostacima ističu se: velika potrošnja materijala i velika količina prostora koji zauzima konstrukcija, visoka stopa hidrauličkog otpora.

Zdravo! Prilikom zagrijavanja, cjevovodi sistema za opskrbu toplinom imaju tendenciju da se produže. A koliko će se povećati u dužini ovisit će o njihovim početnim dimenzijama, o materijalu od kojeg su napravljeni i o temperaturi tvari koja se transportuje kroz cjevovod. Potencijalno, promjena linearnih dimenzija cjevovoda može dovesti do uništenja navojnih, prirubničkih, zavarenih spojeva i oštećenja drugih elemenata. Naravno, pri projektovanju cjevovoda vodi se računa da se oni produžuju pri zagrijavanju i skraćuju pri niskim temperaturama.

Samokompenzacija toplovoda i dodatnih kompenzacionih elemenata

U oblasti opskrbe toplinom postoji takav fenomen kao što je samokompenzacija. To se odnosi na sposobnost cjevovoda da samostalno, bez pomoći specijalnih uređaja i učvršćenja, kako bi se kompenzirale one dimenzionalne promjene koje nastaju kao rezultat termičkog izlaganja, zbog elastičnosti metala i geometrijskog oblika. Samokompenzacija je moguća samo ako postoje krivine ili zavoji u sistemu cjevovoda. Ali ne uvijek tokom dizajna i instalacije postoji prilika za stvaranje veliki broj takve "prirodne" kompenzacijske mehanizme. U takvim slučajevima važno je razmišljati o stvaranju i ugradnji dodatnih kompenzatora. Oni su sljedećih tipova:

U obliku slova;

sočivo;

kutija za punjenje;

valovita.

Metode za proizvodnju dilatacijskih spojeva u obliku slova U

U ovom članku ćemo detaljno govoriti o kompenzatorima u obliku slova U, koji su daleko najčešći. Ovi proizvodi, prekriveni polietilenskim omotačem, mogu se koristiti na svim vrstama procesnih cjevovoda. Zapravo, oni su jedna od metoda samokompenzacije - nekoliko zavoja u obliku slova "P" stvara se u kratkom dijelu, a zatim cjevovod nastavlja ići pravolinijski. Takve konstrukcije u obliku slova U izrađuju se od čvrstih zakrivljenih cijevi, od segmenata cijevi ili zavoja koji su međusobno zavareni. Odnosno, napravljene su od istog materijala, od istog čelika kao i cijevi.

Najekonomičnije je savijati dilatacijske spojeve iz jedne cijevi. Ali ako ukupna dužina proizvod je veći od 9 metara, onda ih treba napraviti od dva, tri ili sedam dijelova.

Ako kompenzator treba napraviti od dva sastavni dijelovi, tada se šav nalazi na tzv.

Trodijelni dizajn pretpostavlja da će se savijena "straga" proizvoda stvoriti od jednog komada cijevi, a zatim će se na njega zavariti dva ravna zavoja.

Kada ima sedam delova, četiri od njih treba da budu koljena, a preostala tri treba da budu mlaznice.

Također je važno zapamtiti da radijus savijanja zavoja pri pripremi dilatacijskih spojeva od ravnih dijelova mora biti jednak četiri vanjska promjera cijevi. Ovo se može izraziti sljedećom jednostavnom formulom: R=4D.

Bez obzira od koliko delova je napravljen opisani kompenzator, zavariti uvek je poželjno imati pravi deo grana, koja će biti jednaka promjeru cijevi (ali ne manje od 10 centimetara). Međutim, postoje i strmo zakrivljene krivine, gdje uopće nema direktnih elemenata - u ovom slučaju možete odstupiti od gornjeg pravila.

Prednosti i nedostaci predmetnih proizvoda

Kompenzatori ovog tipa stručnjaci preporučuju korištenje za cjevovode malog promjera - do 600 milimetara. Parcele u formi velika slova"P" na ovim cjevovodima, u slučaju bilo kakvih vibracija, efikasno ih prigušuje promjenom njihovog položaja duž uzdužne ose. To, takoreći, ne dozvoljava vibracijama da se "kreću" dalje duž grijanja. U cjevovodima koji zahtijevaju demontažu radi čišćenja, kompenzatori u obliku slova U su dodatno opremljeni spojnim dijelovima na prirubnicama.

Proizvodi u obliku slova U su dobri jer ih nije potrebno kontrolirati tijekom rada. To ih razlikuje od proizvoda sa žljezdama, koji zahtijevaju posebne granske komore za servis. Međutim, za uređenje kompenzatora u obliku slova U potreban je određeni prostor, a u gusto izgrađenom gradu nije uvijek smješten.

Kompenzatori koji se razmatraju, naravno, imaju ne samo prednosti, već i nedostatke. Najočigledniji od njih je ovaj - cijevi se dodatno troše za proizvodnju dilatacijskih spojeva, a koštaju. Osim toga, ugradnja ovih kompenzatora dovodi do povećanja ukupnog otpora kretanju rashladne tekućine. Osim toga, takvi kompenzatori odlikuju se svojom značajnom veličinom i potrebom za posebnim osloncima.

Proračuni za dilatacije u obliku slova U

U Rusiji, parametri za kompenzatore u obliku slova U još uvijek nisu standardizirani. Izrađuju se u skladu sa potrebama projekta i prema podacima koji su propisani u ovom projektu (vrsta, dimenzije, prečnik, materijal itd.). Ali ipak, nije potrebno, naravno, nasumično odrediti dimenzije kompenzatora u obliku slova U. Posebni proračuni pomoći će da se otkriju one dimenzije kompenzatora koje će biti dovoljne za kompenzaciju deformacija grijanja zbog temperaturnih razlika.

U takvim proračunima, po pravilu, prihvataju se sledeći uslovi:

cjevovod je izrađen od čeličnih cijevi;

voda ili para teče kroz njega;

pritisak unutar cjevovoda ne prelazi 16 bara;

temperatura radnog okruženja nije veća od 2000 stepeni Celzijusa

kompenzatori su simetrični, dužina jedne ruke je striktno jednaka dužini druge ruke;

cjevovod je unutra horizontalni položaj;

na cjevovod ne utječu pritisak vjetra i druga opterećenja.

Kao što vidimo, ovdje su uzeti idealnim uslovima, što, naravno, čini konačne brojke vrlo uslovnim i približnim. Ali takvi proračuni i dalje omogućavaju smanjenje rizika od oštećenja cjevovoda tokom rada.

I još jedan važan dodatak. Prilikom izračunavanja promjene u cjevovodu pod utjecajem topline, za osnovu se uzima najviša temperatura transportirane vode ili pare, a temperatura okruženje, naprotiv, minimum je postavljen.

Montaža dilatacionih spojeva

Potrebno je sastaviti dilatacijske spojeve na postolju ili na apsolutno ravnoj čvrstoj platformi, na kojoj će biti zgodno proizvoditi radovi zavarivanja i fit. Počevši od rada, morate precizno nacrtati os budućeg P-presjeka i instalirati kontrolne svjetionike za elemente kompenzatora.

Nakon izrade kompenzatora, morate provjeriti i njihove dimenzije - odstupanje od predviđenih linija ne smije prelaziti četiri milimetra.

Mjesto za kompenzatore u obliku slova U obično se bira sa desna strana toplotna cev (kada se gleda od izvora toplote do krajnje tačke). Ako na desnoj strani nema potrebnog prostora, tada je moguće (ali samo kao izuzetak) organizirati let za kompenzator s lijeve strane bez promjene ukupnih dimenzija dizajna. Sa takvom odlukom vaniće se nalaziti povratni cevovod, a njegove dimenzije će se pokazati nešto veće od onih koje su potrebne prema preliminarnim proračunima.

Početak rashladnog sredstva uvijek stvara značajan stres u metalnim cijevima. Da biste se nosili s tim, kompenzator u obliku slova U treba maksimalno rastegnuti tijekom instalacije - to će povećati njegovu učinkovitost. Istezanje se vrši nakon postavljanja i fiksiranja nosača sa obe strane kompenzatora. Cjevovod tijekom istezanja u područjima njegovog zavarivanja na nosače mora ostati strogo nepomičan. Dilatacijski spojevi u obliku slova U danas se rastežu uz pomoć dizalica, dizalica i drugih sličnih uređaja. Vrijednost prethodnog rastezanja kompenzacijskog elementa (ili vrijednost njegove kompresije) mora biti naznačena u pasošu za grijanje i projektnoj dokumentaciji.

Ako se planira rasporediti elemente u obliku slova U u grupe na nekoliko cjevovoda koji se odvijaju paralelno, tada se istezanje zamjenjuje takvim postupkom kao što je rastezanje cijevi u "hladnom" stanju. Ova opcija također uključuje posebnu proceduru za postupke instalacije. U tom slučaju kompenzator prije svega treba postaviti na nosače i zavarene spojeve.

Ali u isto vrijeme, u jednom od spojeva treba ostati jaz, koji će odgovarati datom produžetku P-kompenzatora. Kako bi se izbjeglo smanjenje kompenzacijske sposobnosti proizvoda i spriječila izobličenja, za zatezanje treba koristiti spoj koji će se nalaziti od osi simetrije kompenzatora na udaljenosti od 20 do 40 promjera cijevi.

Ugradnja nosača

Posebno vrijedi spomenuti ugradnju nosača za P-kompenzatore. Moraju se montirati tako da se cjevovod kreće samo duž uzdužne ose i ništa drugo. U ovom slučaju, kompenzator će preuzeti sve nastale uzdužne vibracije.

Danas je za jedan P-kompenzator potrebno ugraditi najmanje tri visokokvalitetna nosača. Dvije od njih treba postaviti ispod onih dijelova kompenzatora koji su spojeni na glavni cjevovod (odnosno ispod dva vertikalna štapa slova "P"). Takođe je moguće montirati nosače na sam cevovod u blizini kompenzatora. Štoviše, između ruba nosača i zavarenog spoja treba biti najmanje pola metra. Još jedan oslonac stvara se ispod stražnje strane kompenzatora (horizontalni štap u slovu "P"), u pravilu, na posebnom ovjesu.

Ako grijalica ima nagib, tada se bočni dijelovi elemenata u obliku slova U moraju nalaziti strogo prema nivou (odnosno, mora se promatrati nagib). U većini slučajeva, dilatacijski spojevi u obliku slova "P" postavljaju se vodoravno. Ako je kompenzator ugrađen u vertikalni položaj ispod, mora se organizovati odgovarajući drenažni sistem.

Koje podatke o kompenzatorima treba uneti u pasoš toplovoda?

Po završetku ugradnje kompenzatora u obliku slova U, u pasoš toplotnog cjevovoda unose se sljedeće informacije:

tehničke specifikacije kompenzator, proizvođač i godina proizvodnje;

razmak između oslonaca, proizvedena kompenzacija i količina istezanja;

temperatura okoline u periodu kada su radovi izvođeni i datum montaže.

Što se tiče, na primjer, kompenzacijske sposobnosti proizvoda u obliku slova U, ona ima jasnu ovisnost o širini, radijusu zavoja i prevjesa.

Za kompenzaciju toplinskih ekspanzija, dilatacije u obliku slova U najčešće se koriste u mrežama grijanja i elektrana. Unatoč brojnim nedostacima, među kojima su: relativno velike dimenzije (potreba za kompenzacijskim nišama u mrežama grijanja sa zaptivkom kanala), značajni hidraulički gubici (u usporedbi s kutijom za punjenje i mijehom); Dilatacijski spojevi u obliku slova U imaju niz prednosti.

Od prednosti se prije svega može izdvojiti jednostavnost i pouzdanost. Osim toga, ova vrsta kompenzatora je najbolje proučena i opisana u nastavnom i metodičkom i referentna literatura. Uprkos tome, mladim inženjerima koji nemaju specijalizovane programe često je teško izračunati kompenzatore. To je prvenstveno zbog prilično složene teorije, prisustva velikog broja korektivnih faktora i, nažalost, prisustva grešaka u kucanju i netačnosti u nekim izvorima.

Ispod je a detaljna analiza proračunske procedure za kompenzator u obliku slova U prema dva glavna izvora, , čija je svrha bila da se identifikuju moguće greške u kucanju i netačnosti, kao i da se uporede rezultati.

Tipičan proračun kompenzatora (slika 1, a)), koji predlaže većina autora, sugerira postupak zasnovan na korištenju Castiliano teoreme:

gdje: U- potencijalna energija deformacije kompenzatora, E- modul elastičnosti materijala cijevi, J- aksijalni moment inercije presjeka kompenzatora (cijevi),

gdje: s- debljina izlaznog zida,

D n- spoljni prečnik izlaza;

M- moment savijanja u kompenzatorskom dijelu. Ovde (iz uslova ravnoteže, slika 1 a)):

M=P y x-P x y+M 0 ; (2)

L- puna dužina kompenzatora, J x- aksijalni moment inercije kompenzatora, J xy- centrifugalni moment inercije kompenzatora, S x- statički moment kompenzatora.

Radi pojednostavljenja rješenja, koordinatne ose se prenose u elastični centar gravitacije (nove ose Xs, Ys), zatim:

S x = 0, J xy = 0.

Iz (1) dobijamo elastičnu odskočnu silu Px:

Pomak se može tumačiti kao kompenzacijska sposobnost kompenzatora:

gdje: b t- koeficijent linearnog termičkog širenja, (1,2x10 -5 1/deg za ugljične čelike);

t n- početna temperatura ( prosječna temperatura najhladniji petodnevni period u posljednjih 20 godina);

t to- konačna temperatura ( Maksimalna temperatura rashladna tečnost);

L uch- dužina kompenziranog dijela.

Analizirajući formulu (3) možemo zaključiti da je najveća poteškoća određivanje momenta inercije J xs, pogotovo jer je prvo potrebno odrediti težište kompenzatora (s y s). Autor razumno predlaže korištenje približne, grafičke metode za određivanje J xs, uzimajući u obzir koeficijent krutosti (Karman) k:

Prvi integral je određen u odnosu na osu y, drugi u odnosu na osu y s(Sl. 1). Osa kompenzatora je nacrtana na milimetarskom papiru u mjerilu. Kompenzator svih zakrivljenih osovina L podijeliti na mnoge dijelove Ds i. Udaljenost od centra segmenta do ose y i mereno lenjirom.

Koeficijent krutosti (Karman) je dizajniran tako da odražava eksperimentalno dokazan učinak lokalnog spljoštenja poprečnog presjeka krivina tijekom savijanja, čime se povećava njihova kompenzacijska sposobnost. AT normativni dokument Karmanov koeficijent je određen empirijskim formulama različitim od onih danih u , . Faktor krutosti k koristi se za određivanje smanjene dužine L prd lučni element, koji je uvijek veći od njegove stvarne dužine l G. U izvoru, Karmanov koeficijent za savijene krivine:

gdje je: l - karakteristika savijanja.

ovdje: R- radijus savijanja.

gdje: b- ugao povlačenja (u stepenima).

Za zavarene i kratko zakrivljene žigosane krivine, izvor predlaže korištenje drugih ovisnosti za određivanje k:

gdje: h- karakteristike krivine za zavarene i štancane krivine.

Ovdje: R e je ekvivalentni polumjer zavarenog koljena.

Za grane iz tri i četiri sektora b = 15 stepeni, za pravougaone dvosektorske grane predlaže se da se uzme b = 11 stepeni.

Treba napomenuti da u , koeficijent k ? 1.

Regulatorni dokument RD 10-400-01 predviđa sljedeću proceduru za određivanje koeficijenta fleksibilnosti To R * :

gdje To R- koeficijent fleksibilnosti bez uzimanja u obzir ograničenja deformacije krajeva savijenog dijela cjevovoda; o - koeficijent koji uzima u obzir ograničenje deformacije na krajevima zakrivljenog presjeka.

U ovom slučaju, ako, onda se koeficijent fleksibilnosti uzima jednakim 1,0.

Vrijednost To str određuje se formulom:

Ovdje P - višak unutrašnjeg tlaka, MPa; Et - modul elastičnosti materijala at Radna temperatura, MPa.

Može se dokazati da je koeficijent fleksibilnosti To R * će biti veći od jedan, stoga je pri određivanju smanjene dužine slavine prema (7) potrebno uzeti njenu recipročnu vrijednost.

Za poređenje, odredimo fleksibilnost nekih standardnih slavina prema OST 34-42-699-85, pri nadpritisku R=2,2 MPa i modul E t\u003d 2x 10 5 MPa. Rezultati su sažeti u tabeli ispod (Tabela br. 1).

Analizirajući dobijene rezultate, možemo zaključiti da postupak određivanja koeficijenta fleksibilnosti prema RD 10-400-01 daje „rigorozniji“ rezultat (manja fleksibilnost savijanja), uz dodatno uzimanje u obzir nadpritisak u cjevovodu i modul elastičnosti materijala.

Moment inercije kompenzatora u obliku slova U (slika 1 b)) u odnosu na novu osu y s J xs definirati kako slijedi:

gdje: L itd- smanjena dužina ose kompenzatora,

y s- koordinata težišta kompenzatora:

Maksimalni moment savijanja M Max(važi na vrhu kompenzatora):

gdje H- pomak kompenzatora, prema sl. 1 b):

H=(m + 2)R.

Maksimalni napon u presjeku zida cijevi određuje se formulom:

gdje je: m1 - faktor korekcije (faktor sigurnosti), uzimajući u obzir povećanje naprezanja na savijenim presjecima.

Za savijene krivine, (17)

Za zavarene krivine. (osamnaest)

W- moment otpora preseka grana:

Dozvoljeno naprezanje (160 MPa za kompenzatore od čelika 10G 2S, St 3sp; 120 MPa za čelike 10, 20, St 2sp).

Želio bih odmah napomenuti da je faktor sigurnosti (korekcija) prilično visok i raste s povećanjem promjera cjevovoda. Na primjer, za koljeno od 90° - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2.6; za krivinu 90° - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig.2.

AT uputstvo proračun presjeka sa kompenzatorom u obliku slova U, vidi sliku 2, izvodi se prema iterativnoj proceduri:

Ovdje su udaljenosti od ose kompenzatora do fiksni nosači L 1 i L 2 nazad AT a polazak je određen N. U procesu iteracija u obje jednačine treba postići da ona postane jednaka; iz para vrijednosti uzima se najveća = l 2. Tada se određuje željeni pomak kompenzatora H:

Jednačine predstavljaju geometrijske komponente, vidi sliku 2:

Komponente sila elastičnog odbijanja, 1/m2:

Momenti inercije oko centralnih osa x, y.

Parametar snage A, m:

[y sk ] - dozvoljeni napon kompenzacije,

Dozvoljeni napon kompenzacije [y sk ] za cjevovode koji se nalaze u horizontalnoj ravni određuje se formulom:

za cjevovode smještene u okomitoj ravni prema formuli:

gdje je: - nazivno dozvoljeno naprezanje na radnoj temperaturi (za čelik 10G 2S - 165 MPa na 100°? t? 200°, za čelik 20 - 140 MPa na 100°? t? 200°).

D- unutrašnji prečnik,

Treba napomenuti da autori nisu mogli izbjeći greške u kucanju i netačnosti. Ako koristimo faktor fleksibilnosti To R * (9) u formulama za određivanje redukovane dužine l itd(25), koordinate centralnih osa i momente inercije (26), (27), (29), (30), onda će se dobiti potcijenjen (netačan) rezultat, budući da je koeficijent fleksibilnosti To R * prema (9) veći je od jedan i treba ga pomnožiti sa dužinom savijenih krivina. Zadana dužina savijenih krivina je uvijek veća od njihove stvarne dužine (prema (7)), tek tada će dobiti dodatnu fleksibilnost i kompenzatorsku sposobnost.

Stoga, da bi se ispravio postupak određivanja geometrijskih karakteristika prema (25) i (30), potrebno je koristiti inverznu vrijednost To R *:

To R *=1/ K R *.

U shemi dizajna na slici 2, nosači kompenzatora su fiksni ("križi" obično označavaju fiksne nosače (GOST 21.205-93)). Ovo može pomjeriti "kalkulator" za brojanje udaljenosti L 1 , L 2 od fiksnih nosača, odnosno uzmite u obzir dužinu cijelog ekspanzijskog dijela. U praksi, bočni pomaci kliznih (pokretnih) oslonaca susjednog dijela cjevovoda su često ograničeni; od ovih pomičnih, ali ograničenih u poprečnom kretanju oslonaca, i treba računati udaljenosti L 1 , L 2 . Ako poprečna kretanja cjevovoda po cijeloj dužini od fiksnog do fiksnog nosača nisu ograničena, postoji opasnost da se dijelovi cjevovoda najbliži kompenzatoru odlijepe od oslonaca. Za ilustraciju ovu činjenicu Slika 3 prikazuje rezultate proračuna za temperaturna kompenzacija dionica magistralnog cjevovoda Du 800 od čelika 17G 2S, dužine 200 m, temperaturna razlika od -46°C do 180°C u programu MSC Nastran. Maksimalno poprečno pomeranje centralne tačke kompenzatora je 1.645 m. Dodatni rizik od pada sa nosača cevovoda je i moguć hidroudar. Dakle, odluka o dužinama L 1 , L 2 treba uzimati s oprezom.

Fig.3.

Poreklo prve jednačine u (20) nije sasvim jasno. Štaviše, što se tiče dimenzija, to nije tačno. Uostalom, u zagradama pod znakom modula dodaju se vrijednosti R X i P y (l 4 +…) .

Ispravnost druge jednadžbe u (20) može se dokazati na sljedeći način:

da bi, neophodno je da:

Ovo je tačno ako stavimo

Za poseban slučaj L 1 =L 2 , R y =0 , koristeći (3), (4), (15), (19), može se doći do (36). Važno je napomenuti da u notaciji u y=y s .

Za praktične proračune koristio bih drugu jednačinu u (20) u poznatijem i pogodnijem obliku:

gdje je A 1 \u003d A [y ck].

U konkretnom slučaju kada L 1 =L 2 , R y =0 (simetrični kompenzator):

Očigledne prednosti tehnike u poređenju sa njom je njena velika svestranost. Kompenzator na slici 2 može biti asimetričan; normativnost omogućava izvođenje proračuna kompenzatora ne samo za mreže grijanja, već i za kritične cjevovode visokog pritiska, koji se nalaze u registru RosTechNadzora.

Hajde da potrošimo komparativna analiza rezultati proračuna kompenzatora u obliku slova U prema metodama , . Postavimo sljedeće početne podatke:

• a) za sve kompenzatore: materijal - čelik 20; P=2,0 MPa; E t\u003d 2x 10 5 MPa; t?200°; opterećenje - prethodno istezanje; savijena krivina prema OST 34-42-699-85; kompenzatori se nalaze vodoravno, od cijevi s krznom. obrada;
• b) proračunska šema sa geometrijskim oznakama prema sl. 4;

Fig.4.

c) standardne veličine kompenzatora ćemo sumirati u tabeli br. 2 zajedno sa rezultatima proračuna.

Početni podaci:

promjer cijevi sa savijenim zavojima radijusa R = 1 m, temperatura rashladne tečnosti  = 110°S, i temperatura tla t gr.= 4°S;

1. Linearno proširenje kompenziranog dijela toplinske cijevi.

∆L=a*l(t 1 -t VK ), mm

∆L=1.2 0,01(110-(-25)) 48=81,64

Razmatrati pre-stretch kompenzator

∆X=ε*∆ L

∆X=0.5 81,64=40,82

Proračun je napravljen za dionicu 11 s promjerom cijevi 0,07

3. Tehnološki dio

3.1 Opis projektovanog sistema za snabdevanje toplotom

AT kursni projekat razvijeno otvoreno. centralizovano. vode. zavisni sistem vozila koji se sastoji od tri elementa:

Izvor toplote

potrošači toplote

Toplotne mreže

Otvoreni sistemi za snabdevanje toplotom su sistemi u kojima se topla voda za potrebe potrošača crpi direktno iz toplotne mreže. U ovom slučaju, unos vode može biti djelomičan ili potpun. Topla voda koja ostaje u sistemu koristi se za grijanje i ventilaciju. Potrošnja vode u toplinskoj mreži kompenzira se dodatnom količinom vode koja se dovodi u mrežu grijanja. Glavna prednost otvorenog sistema grijanja je njegova ekonomska korist. Proizvodnja toplotne energije se vrši na sledeći način: shema toplovodnog kotla.

Prema uslovima za sprečavanje korozije metala, temperatura vode na ulazu u kotao pri radu na gasno gorivo mora biti najmanje 60°C kako bi se izbegla kondenzacija vodene pare sadržane u izduvnim gasovima. Budući da je temperatura povratne vode gotovo uvijek ispod ove vrijednosti, u kotlarnicama sa čeličnim kotlovima dio tople vode se u povratni vod dovodi pomoću recirkulacijske pumpe. Kolektoru mrežna pumpa dopunska voda dolazi iz rezervoara (pumpa koja nadoknađuje potrošnju vode od potrošača). Početna voda koju dovodi pumpa prolazi kroz grijač, filtere za hemijsku obradu vode i, nakon omekšavanja, kroz drugi grijač, gdje se zagrijava na 75-80 °C. Zatim voda ulazi u vakuumski deaerator stup. Vakuum u deaeratoru se održava usisavanjem parno-vazdušne mešavine iz kolone deaeratora pomoću ejektora sa mlazom vode. Radni fluid ejektora je voda koja se napaja pumpom iz rezervoara ejektorske instalacije. Mješavina pare i vode uklonjena iz glave deaeratora prolazi kroz izmjenjivač topline - hladnjak pare. U ovom izmenjivaču toplote, vodena para se kondenzuje, a kondenzat teče nazad u kolonu odzračivanja. Deaerirana voda gravitacijom teče do pumpe za dopunu, koja je opskrbljuje usisnom razdjelniku mrežnih pumpi ili rezervoaru za dopunsku vodu.

Zagrijavanje u izmjenjivačima topline kemijski tretirane i izvorne vode vrši se vodom koja dolazi iz kotlova. U mnogim slučajevima, pumpa instalirana na ovom cevovodu (prikazano isprekidanom linijom) se takođe koristi kao recirkulacijska pumpa. Ako je kotlovnica za grijanje opremljena parnim kotlovima, onda vruća voda za sistem opskrbe toplinom dobijaju se u površinskim parno-vodnim grijačima. Parni bojleri su najčešće samostojeći, ali se u nekim slučajevima koriste grijači koji su uključeni u cirkulacijski krug kotla, kao i ugrađeni na vrhu kotlova ili ugrađeni u kotlove. Projektom je usvojena šema zajedničkog povezivanja sistema grijanja i tople vode, po principu spregnute regulacije (vidi list 2.) Trasiranje toplotne energije se vrši na dvocevnoj vodovodnoj, slijepoj mreži grijanja (vidi list 1.2.). ). Dužina toplovodne mreže od kotlarnice do najudaljenijeg potrošača je 262m. Prečnik cjevovoda se bira u skladu sa hidrauličkim proračunom (vidi tačku 2.4) i kreće se od 50 do 380 mm. Kompenzator u obliku slova U se postavlja duž TS trase u dionicama 9 i 11. Za distribuciju toplote, njeno obračunavanje duž trase, predviđeni su cjevovodni čvorovi, gdje se ugrađuju ventili. AT Sovjetski period oko 50% svih sistema za snabdevanje toplotom je bilo otvoreno. Postoji nekoliko nedostataka takvog sistema. Prije svega - niske sanitarne i higijenske kvalitete vode. Uređaji za grijanje, cjevovodne mreže daju boju vode, miris, pojavljuju se razne nečistoće i bakterije. Za prečišćavanje vode u otvorenom sistemu koriste se različite metode, ali njihova upotreba smanjuje ekonomski učinak.

3.2 Rad sistema grijanja.

Komplet radova za održavanje u dobrom stanju i korišćenje sistema za snabdevanje toplotom za predviđenu namjenu. U velikim gradovima i industrijskim regijama stvaraju se posebna preduzeća za rad toplotnih mreža iz okružnih kotlarnica, kotlarnica i toplotnih mreža iz njih. Organizaciona struktura rada preduzeća za snabdevanje toplotom zavisi od njihovog kapaciteta, prirode potrošača i izvora toplote. Strukturne divizije kao što su mrežni distrikti, inženjerske službe i proizvodno-tehnički odjeli su direktno povezani sa radom. Glavni proizvodno-tehnički odjel je mrežni distrikt, koji obavlja cjelokupni rad mreža i njihovih struktura, vrši termički nadzor potrošača, distribuira i obračunava toplinsku energiju. Mrežni distrikti imaju osoblje linijskih radnika mreža i toplotnih punktova, servisera i montera. Operativne aktivnosti okruga u odnosu na potrošače obavlja dežurno osoblje koje radi non-stop. Mrežne oblasti su podržane sledeće inženjerske usluge: popravka toplotnih mreža, služba hitnog oporavka sistema za snabdevanje toplotom, elektro postrojenja, priključci, kontrolna soba, termo inspekcija, proizvodna laboratorija, instrumentacija i automatika, odeljenje automatizovanih sistema upravljanja. Za dispečersko upravljanje snabdijevanjem toplotom i funkcionisanjem automatizovanog sistema za dispečersko upravljanje centralizovanim snabdevanjem toplotom i automatizovanog sistema upravljanja tehnološkim procesima centralizovanog snabdevanja toplotom formiraju se dispečerska služba i odeljenje automatizovanog sistema upravljanja. Za opsluživanje toplotno-energetskih udruženja stvaraju se remontno-proizvodne baze koje obezbjeđuju: srednje i velike popravke opreme, restauratorske popravke građevinskih konstrukcija toplovodnih mreža; rad na hitnom oporavku uz pomoć mobilnih timova; podešavanje i ispitivanje opreme za kotlovnice, crpne stanice, grijališta; proizvodnja rezervnih dijelova i proizvoda; skladištenje instrumenata, materijala, opreme. U toku rada sistema za snabdevanje toplotom, sistematska hidraulička i temperaturna ispitivanja su od velike važnosti. Svrha hidrauličkih ispitivanja je da se identifikuju dijelovi toplovoda koji su podvrgnuti vanjskoj ili unutrašnjoj koroziji. Svake godine u ljetni period svi cjevovodi toplote se testiraju na nepropusnost i čvrstoću pomoću stacionarnih tačaka za ispitivanje pritiska i mobilnih pumpnih presa. Svrha temperaturnih ispitivanja je ispitivanje čvrstoće opreme za grijanje u uvjetima temperaturne deformacije i određivanje stvarnog kompenzacijskog kapaciteta mrežnih kompenzatora. Tokom ispitivanja, temperatura vode u dovodnim cjevovodima održava se jednakom izračunatoj, u povratnim cjevovodima - ne višom od 90 ° C. Svi novopriključeni i rekonstruisani sistemi potrošnje toplote moraju biti izvedeni u skladu sa važećim Pravilima za uređenje i siguran rad cevovoda za paru i toplu vodu, drugim pravilima Gosgortehnadzora Rusije, Pravilima za rad instalacija koje troše toplotu i toplote. Mreže potrošača, Sigurnosna pravila za rad instalacija koje troše toplotu i toplotne mreže potrošača, građevinski propisi i propisi (SNiP), ova Pravila, kao i priložena projektna i tehnička dokumentacija.

Prije puštanja u rad novih toplinskih mreža i sistema potrošnje topline moraju se izvršiti njihova prijemna ispitivanja i moraju biti prihvaćeni od strane kupca od instalaterske organizacije prema aktu u skladu sa važećim pravilima, nakon čega se moraju dati na uvid. i prijem u rad od strane državnog organa za energetiku, organizacija nadzora i toplotne energije. Istovremeno, potrebno je dostaviti projektnu i izvršnu dokumentaciju.

Prijem sistema potrošnje toplotne energije zgrada u izgradnji i toplotnih mreža u privremeni rad za završne radove dozvoljen je uz izvođenje radova prema odobrenoj šemi puštanja u rad i zaključivanje ugovora o snabdijevanju toplotom.

Prijem sistema potrošnje toplotne energije i toplotnih mreža u stalni i privremeni rad moguć je samo ako postoji obučeno osoblje koje je položilo proveru znanja na propisan način i imenovanje osobe odgovorne za toplotnu ekonomiju po nalogu preduzeća. (organizacija) koja je položila provjeru znanja na propisan način.

Spisak izvora informacija.

SNiP 2.01.01-82 Građevinska klimatologija i geofizika.1982.

SNiP 41-02-2003 Mreže grijanja 2003.

SNiP 2.04.01-85 * Unutrašnje vodosnabdijevanje i kanalizacija zgrada 1985.

SNiP 41-03-2003 Toplotna izolacija cjevovodna oprema.2003

SNiP 23-01-99 Građevinska klimatologija.1999

GOST 21.605-82. Radni crteži toplotnih mreža (Termičko-mehanički dio). 1986

E.Ya.Sokolov., Grijanje i grejna mreža; M., Energoizdat, 2009., -472

B.N. Golubkov., Toplotna oprema i snabdevanje toplotom industrijskih preduzeća - M., Energija, 2008.

Manyuk V.I., Kaplinsky Ya.I., Khizh E.B. I dr. Podešavanje i rad mreže za grijanje vode: Priručnik. Ed.4 ID: Lan., 2009, -432.

Borovkov V.M. Repair oprema za grijanje i termalne mreže (1. izd.) udžbenik., Eid: Lan., 2011, -208 (ranjivosti)

Termotehnički priručnik. Pod generalnim uredništvom V.N. Greneva i P.D. Lebedeva. M., "Energija", 1975.

Shchekin R.V. priručnik o snabdijevanju toplotom i ventilacijom, tom I, K., "Budivelnik", 1976

Proračun kompenzatora u obliku slova U sastoji se u određivanju minimalnih dimenzija kompenzatora dovoljnih za kompenzaciju toplinskih deformacija cjevovoda. Popunjavanjem gornjeg obrasca možete izračunati kompenzacijski kapacitet kompenzatora u obliku slova U zadanih dimenzija.

Algoritam ovog onlajn programa zasnovan je na metodi za proračun kompenzatora u obliku slova U datoj u Priručniku za dizajnere "Projektovanje toplotne mreže" koji je uredio A. A. Nikolaev.

1. Maksimalni napon na stražnjoj strani kompenzatora preporučuje se uzimati u rasponu od 80 do 110 MPa.


2. Preporučuje se optimalni odnos produžetka kompenzatora prema spoljašnjem prečniku cevi uzeti u opsegu H / Dn = (10 - 40), dok produžetak dilatacije od 10DN odgovara cevovodu DN350, a produžetak od 40DN odgovara cjevovodu DN15.


3. Optimalni omjer širine kompenzatora i njegovog dosega preporučuje se uzimati u rasponu L / H = (1 - 1,5), iako su druge vrijednosti prihvaćene.


4. Ako je potreban kompenzator da kompenzira i izračunata termička izduženja velike veličine, može se zamijeniti sa dva manja kompenzatora.


5. Prilikom proračuna toplotnog izduženja cevovoda, temperaturu rashladne tečnosti treba uzeti kao maksimum, a temperaturu okoline koja okružuje cevovod kao minimalnu.

Sljedeća ograničenja su uzeta u obzir:

• Cjevovod se puni vodom ili parom
• Cjevovod je izrađen od čelične cijevi
• Maksimalna temperatura radnog medija ne prelazi 200 °C
• Maksimalni pritisak u cjevovodu ne prelazi 1,6 MPa (16 bara)
• Kompenzator se postavlja na horizontalni cjevovod
• Kompenzator je simetričan, a krakovi su mu iste dužine
• Fiksni nosači smatraju se apsolutno krutim.
• Cjevovod ne trpi pritisak vjetra i druga opterećenja
• Otpor sila trenja pokretnih nosača tokom termičkog istezanja se ne uzima u obzir
• Laktovi su glatki

1. Ne preporučuje se postavljanje fiksnih nosača na udaljenosti manjoj od 10DN od kompenzatora u obliku slova U, jer prijenos momenta štipanja oslonca na njega smanjuje fleksibilnost.


2. Preporučljivo je da dijelovi cjevovoda od fiksnih nosača do kompenzatora u obliku slova U budu iste dužine. Ako se kompenzator ne postavi u sredinu presjeka, već je pomaknut prema jednom od fiksnih nosača, tada se sile i naponi elastične deformacije povećavaju za oko 20-40%, u odnosu na vrijednosti dobijene za kompenzator koji se nalazi u sredini.


3. Da bi se povećao kapacitet kompenzacije, koristi se prednatezanje kompenzatora. Prilikom ugradnje, kompenzator doživljava opterećenje savijanja, kada se zagrije, preuzima stanje bez naprezanja, a na maksimalnoj temperaturi dolazi u napetost. Preliminarno rastezanje kompenzatora za vrijednost jednaku polovini toplinskog izduženja cjevovoda omogućava udvostručenje njegovog kompenzacijskog kapaciteta.

Područje primjene

Kompenzatori u obliku slova U koriste se za kompenzaciju toplinskog izduženja cijevi na dugim ravnim dijelovima, ako ne postoji mogućnost samokompenzacije cjevovoda zbog zavoja u mreži grijanja. Nedostatak kompenzatora na kruto fiksiranim cjevovodima s promjenjivom temperaturom radnog medija dovest će do povećanja napona koji mogu deformirati i uništiti cjevovod.

Koriste se fleksibilni dilatacijski spojevi

1. Za nadzemno polaganje za sve prečnike cevi, bez obzira na parametre rashladnog sredstva.
2. Prilikom polaganja u kanalima, tunelima i zajedničkim kolektorima na cjevovodima od DN25 do DN200 pri pritisku rashladnog sredstva do 16 bara.
3. Sa bezkanalnim polaganjem za cijevi prečnika DN25 do DN100.
4. Ako maksimalna temperatura medija prelazi 50°C

Prednosti

• Visok kapacitet kompenzacije
• Bez održavanja
• Jednostavan za proizvodnju
• Beznačajne sile se prenose na fiksne nosače

nedostatke

• Velika potrošnja cijevi
• Veliki otisak
• Visok hidraulički otpor