Главная / Полезно знать / Способы повышения компенсирующей способности и снижение жесткости сильфонных компенсаторов

Способы повышения компенсирующей способности и снижение жесткости сильфонных компенсаторов

Компенсатор сильфонный фланцевый

При выборе компенсаторов очень часто предпочтение от­дают сильфонным компенсаторам, но их применение иногда сдерживает сравнительно небольшая компенсирующая способ­ность. Она зависит от числа гофров в сильфоне, их толщины, диаметра и высоты, а также принятого ресурса компенсатора и давления в трубопроводе.

Число гофров в сильфоне ограничено его устойчивостью. Известно, что длинные сильфоны даже от повышения из­быточного давления в полости выпучиваются. То же происхо­дит при сжатии или изгибе. Устойчивость сильфона понижается при уменьшении диаметра.

Если при расчете устойчивости выявляется, что число гоф­ров, назначенное для обеспечения требуемой компенсирующей способности, превышает допустимое, применяют различные конструктивные решения, повышающие устойчивость. В первую очередь, у осевых компенсаторов сжатие заменяют растяже­нием сильфона. Известна стандартная конструкция такого ком­пенсатора (см. рис. 1, а), но она не получила широкого рас­пространения из-за сложности изготовления и невозможности контроля некоторых сварных швов.

Конструкция сильфонного компенсатора с растягивающими сильфонами

Рис.1   Конструкция сильфонного компенсатора с растягивающими сильфонами: а - с патрубками в виде коленьев с углом 180, б - с патрубками в виде тройников с заглушками

В последнее время разработаны новые более простые конструкции. Для компенсаторов с многослойным сильфоном приемлема конструкция с пат­рубками в виде коленьев с углом 180° (рис. 1, а). Здесь сильфон 3 расположен между коленьями 2 и 5, которые приварены к участкам трубопро­вода 1 и 4. В таком сильфонном осевом компенсаторе при растяжении создается момент, поэтому, чтобы не происходил изгиб трубопровода и оси сильфона, на рас­стоянии не более 3Dн от коленьев на трубопровод устанавливают направ­ляющие роликовые опоры (см. рис. 1, в).

У компенсаторов с однослойным жестким сильфоном патрубки рекомен­дуется выполнять в виде тройников с заглушками (рис. 4.18,6). Штуцер тройников с участками трубопровода 1 и 12, имеющими также тройники 2, 6 и 1Г. я 13 с заглушками 3, 5. 8 п 10, связаны перепускными труба.ми 4, 9 и 14. При этом сильфон 7, находящийся между участками трубопровода I и 12, при нагреве будет растягиваться. Отличие этой конструкции от преды­дущей в том, что оси сильфона и трубопровода находятся на одной пря­мой, поэтому не возникает изгибающего момента.

Поскольку толщина и высота гофров связаны с технологией изготовления и прочностью сильфона, а диаметр и давление — стандартные параметры, и они меняться не могут, то, кроме увеличения числа гофров путем изменения конструкции, ком­пенсирующую способность можно увеличить уменьшением ре­сурса. На практике очень часто, не зная фактического числа циклов работы установки, ресурс завышают. Пользуясь графи­ком на рис. 2.3 и варьируя ресурсом, можно назначить более оптимальное значение компен­сирующей способности.

Дренажный штуцер для осевого сильфонного компенсатора

Рис. 2   Дренажный штуцер для осевого сильфонного компенсатора

Напри.мер, согласно статистиче­ским данным, подземный подающий теплопровод диаметром Dy = 400 мм, проложенный от котельной до цен­трального теплового пункта, отклю­чается в год не более 20 раз. При десятилетней эксплуатации сильфо­нов необходимый ресурс равен 200 циклам. Для сильфона диамет­ром 400 мм, изготовленного по ТУ 5.551 —19702—80, при 1000 циклах компенсирующая способность равна d=50 мм. По графику на рис. 2.3 определим допустимую амплитуду напря­жений: при 1000 циклах она равна 500 МПа, при 200 циклах — 750 МПа.

Осевой сильфонный компенсатор с защитной обечайкой повышенной обтекаемости

Рис. 3   Осевой компенсатор с защитной обечайкой повышенной обтекаемости

Следовательно, для данного трубопровода молаю принять ресурс 200 цик­лов, компенсирующая способность станет равна ±75 мм, т. е. увеличится в 1,5 раза.

Эффективным средством увеличения компенсирующей спо­собности является монтажная растяжка. С помощью ее можно увеличить компенсирующую способность в два раза.

Снизить напряженно-деформированное состояние сильфона, а значит, увеличить компенсирующую способность можно в ре­зультате переноса места вварки дренажных штуцеров с вер­шины гофров на патрубок. Для каждого гофра на патрубке предусматривается свой штуцер, от которого в полость гофра устанавливается трубка с открытым концом (рис. 2). При пуске трубопровода штуцера открывают, что предотвращает гидравлический удар в паропроводах и образование воздушных пробок в водопроводах. Трубки устанавливают так, чтобы они не препятствовали сжатию или растяжению сильфона. На па­ропроводах их концы располагают в нижней части гофра, а на водопроводах — в верх­ней.

Осевые компенсаторы со стяжками на трубопроводах

Рис. 4 Осевые компенсаторы со стяж­ками на трубопроводах, соединяющих ре­зервуары; а—стяжки укреплены на трубо­проводе; б — стяжки укреплены на резер­вуарах

Наряду с компенси­рующей способностью жесткость также являет­ся основным параметром компенсатора, влияющим на эффективность приме­нения. Поскольку рас­порные усилия передают­ся на оборудование, свя­занное трубопроводами, целесообразно иметь на­именьшую жесткость.

У многослойного сильфона основная со­ставляющая распорного усилия — это сила, воз­никающая от давления. Поэтому уменьшение эффективной площади позволит значительно снизить общую жесткость компенсатора. Для ее уменьшения нуж­но уменьшить диаметр сильфона, т. е. в месте установки ком­пенсатора рекомендуется преду­сматривать переходы с большого на малый диаметр (рис. 3).

Чтобы не ухудшить гидродина­мические характеристики, реко­мендуется внутреннюю защит­ную обечайку выполнять с более обтекаемой формой, например, такой как показано на рис. 3.

Жесткость от деформации компенсаторов с однослойным сварным сильфоном соизмерима с жесткостью от давления. Поэтому здесь можно снизить жесткость за счет увели­чения числа гофров. Например, по расчету требуется сильфон с четырьмя гофрами, каждый из которых будет сжиматься на 3 мм. Увеличим число гофров до восьми, тогда каждый бу­дет сжиматься на 2 мм, отчего жесткость, вызванная деформа­цией, уменьшится вдвое.

Разгружаемый компенсатор на трубопроводе

Рис.5   Разгружаемый компенсатор на трубопроводе, соединяющий насосную и резервуар

При прокладке трубопроводов с компенсаторами между тон­костенными резервуарами или на эстакаде для уменьшения распорных усилий применяют стяжки различных конструкций. Стяжки могут устанавливаться на кронштейнах, приваривае­мых к трубопроводу (рис. 4, а) или непосредственно к резер­вуару (рис. 4,6). На резервуарах широко применяются разгруженные компенсаторы с угловым отводом (рис. 5).

* — Поля, обязательные для заполнения
* — Поля, обязательные для заполнения
* — Поля, обязательные для заполнения