Praxe používání zařízení pro kompenzaci tepelné roztažnosti v systémech zásobování teplou vodou a vytápění

Praxe používání zařízení pro kompenzaci tepelné roztažnosti v systémech zásobování teplou vodou a vytápění

E. E. Antonovová, hlavní konstruktérka společnosti Insulation Technologies LLC

Moderním způsobem, jak prodloužit životnost potrubních systémů, je použití kompenzátorů. Pomáhají předcházet různým změnám, ke kterým v systémech dochází v důsledku neustálých teplotních a tlakových rozdílů a různých typů deformací. Absence kompenzátorů v systémech může vést k nežádoucím důsledkům, jako je změna délky potrubí v důsledku jeho roztahování nebo smršťování, což následně vede k prasknutí potrubí. Poruchy potrubí vedou k systémovým katastrofám v ekonomické, environmentální a sociální sféře. V tomto ohledu je problematice spolehlivosti potrubí a kompenzátorů věnována největší pozornost a hledají se optimální řešení pro zajištění technické bezpečnosti kompenzačních systémů. Na kompenzátory jsou kladeny nové požadavky, v tomto ohledu společnost Insulation Technologies LLC nabízí vlnovcové kompenzační zařízení (SCD), které splňují nejvyšší standardy kvality.

Pro kompenzaci teplotních deformací tepelných trubek během pokládky kanálů se v mnoha regionech Ruska stále používají kompenzátory ve tvaru U a ucpávky. Totéž platilo v Leningradu až do začátku 80. let minulého století. Kompenzátory ve tvaru U se vyznačují velkými rozměry, zvětšením zón odcizení drahých městských pozemků, nutností výstavby dalších vodicích podpěr a v případě podzemní pokládky – speciálních komor (což je v městských podmínkách poměrně obtížné). A cena kompenzátorů ve tvaru U, zejména velkých průměrů, je poměrně vysoká.

Nejobtížnější na provoz a instalaci jsou ucpávkové kompenzátory. Ucpávkové kompenzátory vyžadují neustálou údržbu spojenou s pravidelným utahováním těsnění a výměnou těsnicího materiálu (a v důsledku toho i údržbou opravárenských týmů). Při pokládce podzemních topných potrubí vyžaduje instalace ucpávkových kompenzátorů výstavbu drahých komor. Dlouholetá praxe provozu ucpávkových kompenzátorů ukázala, že i při pravidelné údržbě dochází k únikům chladicí kapaliny. Při velké délce topných sítí může celkové množství těchto úniků dosáhnout poměrně velkých hodnot.

V západní Evropě a v některých regionech Ruska se axiální vlnovcové kompenzátory nepoužívají k kompenzaci teplotních deformací tepelných trubek během bezvýkopové instalace. V těchto případech se používá metoda k částečnému zmírnění teplotních deformací tepelné trubky pomocí spouštěcích kompenzátorů v důsledku předběžného ohřevu tepelné trubky během její instalace na teplotu rovnou 50 % maxima. Podstata této metody je následující: spouštěcí vlnovcový kompenzátor se instaluje mezi dvě pevné podpěry tepelné trubky, poté se tepelná trubka naplní chladicí kapalinou a zahřeje na teplotu rovnou 50 % maximální provozní teploty. V tomto případě by se měl spouštěcí kompenzátor smrštit na plný rozsah pracovního zdvihu. Po udržení na stanovené teplotě (obvykle po dobu XNUMX hodin) se pouzdra spouštěcího kompenzátoru svaří. Poté se spojí vodiče SODK a na spouštěcí kompenzátory se nanese tepelná a hydroizolační ochrana.

A tak dále po celém tepelném potrubí mezi každou dvojicí pevných podpěr. V tomto případě je vlnovec spouštěcího kompenzátoru vyloučen z dalšího provozu tepelného potrubí a tepelné potrubí zůstává v provozu v namáhaném stavu. Použití tepelných potrubí předehřátých během instalace má navíc několik dalších nevýhod:

• finální instalace topného potrubí (svařování plášťů všech spouštěcích kompenzátorů a jejich následná tepelná a hydroizolační úprava) musí být provedena během topné sezóny;
• Při opravě topného potrubí je nutné v této části topného potrubí vyměnit kompenzátor spouštěcího vlnovce a následně splnit výše uvedené požadavky na jeho instalaci a izolaci.

Použití předehřátých topných trubek během instalace s použitím spouštěcích kompenzátorů při bezvýkopové instalaci je možné v oblastech s mírným klimatickým prostředím, kdy jsou teplotní rozdíly teplonosné látky vzhledem k průměrné teplotě nevýznamné a stabilní. Avšak ve špičkových topných režimech, stejně jako při ochlazování a odtoku teplonosné látky, což se v mnoha regionech Ruska stává poměrně často, se teplotní namáhání potrubí a pevných podpěr prudce zvyšuje. Vzhledem k problémům s používáním spouštěcích kompenzátorů, jakož i ke zvláštnostem klimatických podmínek regionů a odpovídajících topných režimů, se v Petrohradu (s bažinatými půdami a pravidelnými záplavami) a některých dalších regionech Ruska již více než 15 let používají předizolované axiální vlnovcové dilatační zařízení různých provedení při bezvýkopové instalaci předizolovaných trubek.

Hlavní nevýhody těchto konstrukcí předizolovaných vlnovcových kompenzátorů jsou:

• možnost příčných, torzních a ohybových deformací vlnovce v případě deformace topného potrubí v důsledku poklesu zeminy;
• Nedostatečná hydroizolace pohyblivé části kompenzačního zařízení před vniknutím podzemní vody pod polyethylenový plášť tepelné izolace, stejně jako na vlnovec. Aby se zabránilo vniknutí podzemní vody na vodiče dilatačního zařízení, jsou vodiče uvnitř kompenzačního zařízení uloženy ve vodotěsné kambrice. Dilatační zařízení (každé až do délky 4,5 m) jsou tak vyloučena ze systému dilatačních zařízení tepelného potrubí. V případě porušení vlnovce nebo trubek kompenzačního zařízení nebude systém dilatačních zařízení fungovat. Podzemní voda, která se dostane pod polyethylenový plášť tepelné izolace, urychlí vnější korozi potrubí. Podzemní voda se zvýšenou koncentrací chloridů, která se dostane na vlnovec, povede k jeho zničení během 3-5 let.

Po analýze nedostatků stávajících řídicích a monitorovacích systémů vyvinuli specialisté ze společnosti Insulation Technologies LLC nový návrh vlnovcových kompenzátorů pro bezvýkopové pokládání tepelných trubek s tepelnou izolací z polyuretanové pěny v polyethylenovém plášti.

Hydroizolace pohyblivé části řídicího systému (4) je provedena pomocí ochranné spojky (3) a pryžové manžety (2), která zajišťuje úplnou ochranu pracovních měchů, tepelné izolace a vodičů řídicího systému před pronikáním podzemní vody po celou dobu životnosti řídicího systému.

Aby se zabránilo selhání SODK v případě porušení těsnosti vlnovce a trubek kompenzačního zařízení, jsou vodiče systému ODC uloženy v perforované fluoroplastové trubce (1), aby se zabránilo možnému kontaktu s kovovým povrchem kompenzačního zařízení.

Vrstva polyuretanové pěny mezi pláštěm nad vlnovcem a pláštěm (5) zajišťuje dobrou tepelnou izolaci ve střední části řídicího systému.

Kvalifikační testy prototypů řídicího systému byly úspěšné.

Vlnovcový kompenzátor je součástí alb RAO UES Ruska, sdružení JSC VNIPIENERGOPROM 313.TS-008.000 „Tipová řešení pro pokládku potrubí topné sítě v polyuretanové pěnové izolaci o průměru Du50-600 mm“ a 313.TS-012.000 „Tipová řešení pro pokládku potrubí topné sítě v polyuretanové pěnové izolaci o průměru Du700-1200 mm“.

Technické podmínky TU 5768-013-70629337-2009 pro nově vylepšený návrh řídicího a monitorovacího systému byly schváleny a odsouhlaseny s JSC VNIPIEnergoprom Association v roce 2009.

Použití kompenzačních zařízení dle TU 5768-013-70629337-2009 umožní plně vyřešit problém kompenzace teplotních deformací tepelných trubek s tepelnou izolací z polyuretanové pěny v polyethylenovém plášti po celou dobu životnosti. Současně je zaručena souosost vlnovce při ohybových momentech v jakékoli rovině, které vznikají při průhybech tepelné trubky v důsledku poklesu půdy, a také hydroizolace vlnovce, polyuretanové pěnové izolace a vodičů systému ODK v pohyblivé části kompenzačního zařízení před pronikáním podzemní vody. Současně není kompenzační zařízení vyloučeno ze systému ODK tepelné trubky.