Способы повышения компенсирующей способности сильфонных компенсаторов

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 сильфонного компенсатора. В первую очередь, у осевых компенсаторов сжатие заменяют растяже­нием сильфона. Известна стандартная конструкция такого ком­пенсатора, но она не получила широкого рас­пространения из-за сложности изготовления и невозможности контроля некоторых сварных швов.

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 рас-

 

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

положен между коленьями 2 и 5, которые приварены к участкам трубопро­вода 1 и 4. В таком компенсаторе при растяжении создается момент, поэтому, чтобы не происходил изгиб трубопровода и оси сильфона, на рас­стоянии не более 3D_H от коленьев на трубопровод устанавливают направ­ляющие роликовые опоры  (см. рис. 4.3, 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 11 н 13 с заглушками 3, 5, 8 и 10, связаны перепускными трубами 4, 9 и 14. При этом сильфон 7, находящийся между участками трубопровода/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.

Например, согласно статистиче­ским данным, подземный подающий теплопровод диаметром Ду=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 ±50 мм. По графику можно определить допустимую амплитуду напря­жений: при 1000 циклах она равна 500 МПа, при 200 циклах —750 МПа.

Рис. 2. Дренажный штуцер для осевого сильфонного компенсатора

Рис. 3. Осевой компенсатор с защитной обечайкой повышенной обтекае­мости

Следовательно, для данного трубопровода можно 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 сварки 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.

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.

Рис.3. Осевые компенсаторы со стяжками на трубопроводах, соединяющих резервуары: а - стяжки укреплены на трубопроводе, б - стяжки укреплены на резервуаре.

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 4 мм. Увеличим число гофров до восьми, тогда каждый будет сжиматься на 2 мм, отчего жесткость, вызванная деформацией, уменьшится вдвое.

 

Рис.4. 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. 4.).