Blog tepelného energetiky | Kompenzátor ve tvaru U

Dobrý den! Při zahřívání mají potrubí topného systému tendenci se prodlužovat. A to, o kolik se prodlouží, bude záviset na jejich počátečních rozměrech, materiálu, ze kterého jsou vyrobeny, a teplotě látky přepravované potrubím. Změna lineárních rozměrů potrubí může potenciálně vést ke zničení závitových, přírubových, svařovaných spojů a poškození dalších prvků. Při navrhování potrubí se samozřejmě bere v úvahu, že se při zahřívání prodlužují a při nízkých teplotách zkracují.

Samokompenzace topných sítí a dodatečné kompenzační prvky

V oblasti zásobování teplem existuje jev jako samokompenzace. Tím se rozumí schopnost potrubí samostatně, bez pomoci speciálních zařízení a zařízení, kompenzovat změny rozměrů, ke kterým dochází v důsledku tepelného působení, a to v důsledku pružnosti kovu a geometrického tvaru. Samokompenzace je možná pouze v případě, že se v potrubním systému vyskytují ohyby nebo zatáčky. Není však vždy možné během návrhu a instalace vytvořit velké množství takových „přirozených“ kompenzačních mechanismů. V takových případech je důležité zvážit vytvoření a instalaci dalších kompenzátorů. Jsou následujících typů:

Metody výroby kompenzátorů ve tvaru U

V tomto článku si podrobně povíme o kompenzátorech ve tvaru U, které jsou dnes nejběžnější. Tyto výrobky, potažené polyethylenovými plášti, lze použít na všech typech procesních potrubí. Ve skutečnosti se jedná o jednu z metod samokompenzace – na krátkém úseku se vytvoří několik ohybů ve tvaru písmene „U“ a potrubí poté pokračuje rovně. Takové konstrukce ve tvaru U se vyrábějí z plných zakřivených trubek, z trubkových sekcí nebo ohybů, které jsou svařeny dohromady. To znamená, že jsou vyrobeny ze stejného materiálu, ze stejné jakosti oceli jako trubky.

Nejúspornějším způsobem je ohýbat kompenzátory z jedné plné trubky. Pokud je však celková délka výrobku větší než 9 metrů, měly by být vyrobeny ze dvou, tří nebo sedmi částí.

• Pokud je třeba kompenzátor vyrobit ze dvou komponentů, šev se nachází na tzv. převisu.

• Třídílná konstrukce předpokládá, že ohnutá „záda“ výrobku bude vytvořena z jednoho kusu trubky a poté k ní budou přivařeny dva rovné ohyby.

• Pokud je součástí sedm, čtyři z nich by měly být kolena a zbývající tři by měly být trubky.

Je také důležité si uvědomit, že poloměr ohybu ohybů při přípravě kompenzátorů z rovných částí by měl být roven čtyřem vnějším průměrům trubky. To lze vyjádřit následujícím jednoduchým vzorcem: R=4D.

Bez ohledu na to, z kolika částí je popsaný kompenzátor vyroben, je vždy žádoucí umístit svar na rovný úsek ohybu, který bude rovný průměru trubky (ale ne menšímu než 10 centimetrů). Existují však i ostře zalomené ohyby, kde vůbec nejsou žádné rovné prvky – v tomto případě se můžete odchýlit od výše uvedeného pravidla.

Výhody a nevýhody uvažovaných produktů

Odborníci doporučují používat kompenzátory tohoto typu pro potrubí s malým průměrem – do 600 milimetrů. Úseky ve tvaru velkých písmen „P“ na těchto potrubích účinně tlumí jakékoli vibrace změnou své polohy podél podélné osy. To jakoby neumožňuje vibracím „pohybovat se“ dále podél topného potrubí. V potrubích, která vyžadují demontáž pro čištění, jsou kompenzátory ve tvaru U dodatečně vybaveny spojovacími díly na přírubách.

Výhodou výrobků ve tvaru U je, že během provozu nevyžadují monitorování. To je odlišuje od výrobků s ucpávkami, pro jejichž údržbu jsou potřeba speciální odbočné komory. Pro instalaci kompenzátorů ve tvaru U je však zapotřebí určitý prostor, který v hustě zastavěném městě není vždy k dispozici.

Dotyčné kompenzátory samozřejmě nemají jen výhody, ale i nevýhody. Nejzřetelnější z nich je, že k jejich výrobě se používají další trubky, což je finančně náročné. Instalace těchto kompenzátorů navíc vede ke zvýšení celkového odporu proti pohybu teplonosné kapaliny. Navíc se tyto kompenzátory vyznačují značnými rozměry a potřebou speciálních podpěr.

Výpočty pro kompenzátory ve tvaru U

V Rusku stále nejsou parametry kompenzátorů ve tvaru U standardizovány. Vyrábějí se v souladu s potřebami projektu a údaji uvedenými v tomto projektu (typ, rozměry, průměr, materiál atd.). Rozhodně se však nedoporučuje určovat rozměry kompenzátoru ve tvaru U náhodně. Speciální výpočty pomohou zjistit rozměry kompenzátoru, které budou dostatečné pro kompenzaci deformací topného potrubí v důsledku teplotních rozdílů.

V takových výpočtech se obvykle akceptují následující podmínky:

• potrubí je vyrobeno z ocelových trubek;

• proudí jím voda nebo pára;

• tlak uvnitř potrubí nepřesahuje 16 barů;

• teplota pracovního prostředí ne více než 2000 stupňů Celsia

• kompenzátory jsou symetrické, délka jednoho ramene je striktně stejná jako délka druhého ramene;

• potrubí je ve vodorovné poloze;

• potrubí není vystaveno tlaku větru ani jinému zatížení.

Jak vidíme, jsou zde zvoleny ideální podmínky, což samozřejmě činí konečné hodnoty velmi podmíněnými a přibližnými. Takové výpočty však stále umožňují snížit riziko poškození potrubí během provozu.

A ještě jeden důležitý dodatek. Při výpočtu změny v potrubí vlivem tepla se jako základ bere nejvyšší teplota přepravované vody nebo páry a teplota okolí se naopak nastavuje na minimum.

Montáž kompenzátorů

Kompenzátory musí být smontovány na stojanu nebo na zcela rovném, tvrdém povrchu, kde bude vhodné provádět svařování a seřizování. Při zahájení práce je nutné přesně označit osu budoucího U-profilu a nainstalovat kontrolní majáky pro prvky kompenzátoru.

Po výrobě kompenzátorů je nutné zkontrolovat i jejich rozměry – odchylka od zamýšlených čar by neměla překročit čtyři milimetry.

Instalace kompenzátorů ve tvaru U

Umístění kompenzátorů ve tvaru U se obvykle volí na pravé straně tepelného potrubí (pokud se díváte od zdroje tepla ke koncovému bodu). Pokud vpravo není potřebný prostor, je možné (ale pouze výjimečně) uspořádat prodloužení kompenzátoru vlevo, aniž by se změnily celkové konstrukční rozměry. S tímto řešením bude vratné potrubí na vnější straně a jeho rozměry budou o něco větší, než jaké byly požadovány podle předběžných výpočtů.

Začátek chladicí kapaliny vždy vytváří v kovových trubkách značné napětí. Aby se s ním vyrovnal, měl by být kompenzátor ve tvaru U během instalace co nejvíce natažen – tím se zvýší jeho účinnost. Natažení se provádí po instalaci a upevnění podpěr na obou stranách kompenzátoru. Potrubí musí během natahování zůstat v místech, kde je svařeno s podpěrami, přísně nehybné. Dnes se kompenzátory ve tvaru U natahují pomocí kladkostrojů, zvedáků a dalších podobných zařízení. Velikost předběžného natažení kompenzačního prvku (nebo velikost jeho stlačení) musí být uvedena v pasportu tepelné soustavy a projektové dokumentaci.

Pokud se plánuje uspořádání prvků ve tvaru U ve skupinách na několika paralelně probíhajících potrubích, pak se natahování nahradí postupem, jako je natahování trubek ve „studeném“ stavu. Tato možnost také předpokládá zvláštní pořadí instalačních postupů. V tomto případě by měl být kompenzátor nejprve nainstalován na podpěry a spoje svařeny.

Zároveň však musí v jednom ze spojů zůstat mezera, která bude odpovídat zadanému roztažení U-kompenzátoru. Aby se zabránilo snížení kompenzační schopnosti výrobku a zabránilo se deformacím, je pro napínání nutné použít spoj, který bude umístěn od osy symetrie kompenzátoru ve vzdálenosti 20 až 40 průměrů trubky.

Instalace podpěr

Za zmínku stojí zejména instalace podpěr pro U-kompenzátory. Musí být namontovány tak, aby se potrubí pohybovalo pouze podél podélné osy a nijak jinak. V tomto případě kompenzátor převezme všechny vznikající podélné vibrace.

Dnes je nutné pro jeden P-kompenzátor instalovat alespoň tři kvalitní podpěry. Dvě z nich by měly být umístěny pod těmi částmi kompenzátoru, které budou připojeny k hlavnímu potrubí (tj. pod dvěma svislými tyčemi písmene „P“). Je také přijatelné namontovat podpěry na samotné potrubí v blízkosti kompenzátoru. Mezi okrajem podpěry a svarovým spojem by navíc měla být vzdálenost alespoň půl metru. Další podpěra se zpravidla vytváří pod zadní stranou kompenzátoru (vodorovná tyč v písmenu „P“) na speciálním zavěšení.

Pokud má topné potrubí sklon, musí být boční části prvků ve tvaru U umístěny přesně podle úrovně (tj. musí být dodržen sklon). Ve většině případů se kompenzátory ve tvaru písmene „U“ instalují vodorovně. Pokud je kompenzátor instalován svisle, musí být ve spodní části uspořádán odpovídající drenážní systém.

Jaké údaje o kompenzátorech by měly být uvedeny v pasportu topného potrubí?

Po dokončení instalace kompenzátoru ve tvaru U se do pasu tepelného potrubí zadají následující informace:

• technické parametry kompenzátoru, výrobce a rok výroby;

• vzdálenost mezi podporami, vytvořená kompenzace a míra protažení;

• okolní teplota během období, kdy byla práce prováděna, a datum instalace.

Pokud jde například o kompenzační schopnost výrobku ve tvaru U, má jasnou závislost na šířce, poloměru ohybů a přesahu.