Часть 1

Применение при осевом перемещении

(Для объяснения символов, используемых в диаграммах, см. Приложение B.)

РИСУНОК B1

Рисунок B1 иллюстрирует правильный метод использования отдельных Компенсаторов для поглощения осевого расширения трубопровода. Обратите внимание на использование одного Компенсатора между двумя неподвижными креплениями (MA), на близость Компенсатора к креплению, близость первой выравнивающей направляющей (G1), интервал между первой выравнивающей направляющей и второй выравнивающей направляющей (G2), и на сбалансированный интервал между промежуточными направляющими (G) вдоль оставшейся части трубопровода.

РИСУНОК B2

Рисунок B2 иллюстрирует правильный метод использования сдвоенного Компенсатора для поглощения осевого расширения трубопровода. Отметьте появление промежуточного неподвижного крепления (IA), которое, в сочетании с двумя главными неподвижными креплениями, делит трубопровод на индивидуальные расширяющиеся секции таким образом, что между любыми двумя неподвижными креплениями находится только один Компенсатор. Обратите также внимание на близость первой выравнивающей направляющей (G1) к каждому Компенсатору, на интервал между первой выравнивающей направляющей и второй выравнивающей направляющей (G2) и на сбалансированный интервал между промежуточными направляющими (G) вдоль оставшейся части каждой из секций трубопровода.

РИСУНОК B3

Рисунок B3 иллюстрирует правильный метод использования Компенсаторов для поглощения осевого расширения трубопровода, имеющего ответвление. Крепление в точке примыкания, которая в этом случае представляет собой тройник, является основным неподвижным креплением (MA), предназначенным для поглощения осевого давления Компенсатора в ответвлении. Обратите также внимание на близость каждого Компенсатора к креплению и первой выравнивающей направляющей (G1), на интервал между первой выравнивающей направляющей и второй выравнивающей направляющей (G2) и на сбалансированный интервал между промежуточными направляющими (G) вдоль оставшейся части каждой из секций трубопровода.

РИСУНОК B4

Рисунок B4 иллюстрирует правильный метод использования Компенсаторов для поглощения осевого расширения трубопровода, имеющего переходник. Крепление переходника — основное неподвижное крепление (MA), предназначенное для поглощения разности осевых давлений Компенсаторов с каждой стороны переходника. Обратите также внимание на близость каждого Компенсатора к креплению и первой выравнивающей направляющей (G1), на интервал между первой выравнивающей направляющей и второй выравнивающей направляющей (G2) и на сбалансированный интервал между промежуточными направляющими (G) вдоль оставшейся части каждой из секций трубопровода.

РИСУНОК B5

Рисунок B5 показывает порядок применения отдельных Компенсаторов на трубопроводах, имеющих угловое колено. Следует отметить, что такой способ применения обычно не рекомендуется и обеспечивает удовлетворительные характеристики только в определенных пределах. Как и на рисунке B1, линия оснащена основными креплениями на каждом конце для поглощения давления, нагрузки перемещения, и трения направляющей. Когда линия имеет угловое колено, эта нагрузка должна быть сначала передана через плечо бокового смещения, создавая в результате момент вращения на трубопроводе. При небольшом размере линии, значительном размере бокового колена, или когда давление и силы перемещения относительно высоки, эта конфигурация может привести к перенапряжению, или искривлению трубопровода и направляющих.

Обратите также внимание на близость каждого Компенсатора к креплению (MA) и первой выравнивающей направляющей (G1), на интервал между первой выравнивающей направляющей и второй выравнивающей направляющей (G2) и на сбалансированный интервал между промежуточными направляющими (G) вдоль оставшейся части трубопровода. Направляющие должны быть установлены около обоих концов бокового плеча, чтобы свести к минимуму влияние изгибающего момента на систему.

РИСУНОК B6

Рисунок B6 иллюстрирует правильный метод использования Компенсатора с уравновешенным давлением для поглощения осевого расширения трубопровода. Обратите внимание, что Компенсатор расположен в точке изменения направления трубопровода и что расположенное под прямым углом колено, как и конец трубопровода, зафиксированы промежуточными креплениями. Так как осевое давление поглощается непосредственно Компенсатором, а к трубопроводу прилагаются только силы, требуемые для отклонения Компенсатора, к направляющим предъявляются минимальные требования. Часто достаточно использовать смежную с Компенсатором задающую направляющую, как показано на рисунке. На длинных трубопроводах малого диаметра могут потребоваться дополнительные направляющие.

РИСУНОК B7

На рисунке B7 показано использование встроенного в линию Компенсатора с уравновешенным давлением для поглощения осевых перемещений трубопровода на длинном прямом участке. При использовании этой схемы два показанных на рисунке крепления освобождаются от нагрузки давлением и выполняют функцию промежуточных креплений. Так как трубопровод освобожден от нагрузки со стороны сжимающего давления, к направляющим предъявляются минимальные требования, они необходимы в первую очередь для того, чтобы направить тепловое расширение трубопровода к Компенсаторам в осевом направлении.

РИСУНОК B8

Рисунок B8 иллюстрирует правильный метод использования Компенсатора с уравновешенным давлением для поглощения теплового расширения оборудования, такого как турбины, насосы, компрессоры, и т.д. Первичная функция Компенсаторов состоит в минимизации нагрузки на корпус оборудования. Обратите внимание, что в точке изменения направления трубопровода требуется только промежуточное крепление и что, если Компенсаторы расположены рядом с машиной, не требуются никакие направляющие. Следует соблюдать осторожность, чтобы обеспечить достаточную гибкость и в сильфонах потока, и в уравновешивающих сильфонах так, чтобы силы, необходимые для сжатия Компенсатора, не превысили пределы нагрузки на оборудование, установленные его изготовителем.

Применение при сдвиге, угловом вращении и комбинированном движении

Выбор и правильное применение Компенсаторов для бокового сдвига, углового вращения и комбинированного движения, включает оценку многих переменных. Сюда можно отнести конфигурацию трубопровода, эксплуатационные режимы, желательный срок службы в циклах, ограничения нагрузки на трубопровод и оборудование, и конструкцию имеющихся опор. В некоторых случаях для конкретной области применения могут оказаться подходящими Компенсаторы разных типов. В этом случае выбор целиком определяется экономическими соображениями. Чаще та или иная из имеющихся конструкций обладает уникальными характеристиками, которые делают ее наиболее подходящей для данной области применения.

ОДИНОЧНЫЕ СИЛЬФОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

РИСУНОК B9

Для любой области применения одиночные Компенсаторы обычно рассматриваются в первую очередь, потому что их использование обеспечивает самые низкие затраты на Компенсаторы. На рисунке B9 показан типовой способ применения одиночных Компенсаторов, поглощающих совокупность осевого перемещения и бокового сдвига. Система очень похожа на схему для поглощения только осевого перемещения, которая была рассмотрена в предыдущем разделе. Компенсатор расположен на одном конце длинного плеча трубопровода, имеющего с каждой стороны основные крепления и направляющие, расположенные должным образом и для контроля за перемещением, и для защиты трубопровода от искривления. Крепление на левом конце линии — основное крепление направленного действия (DMA), которое, поглощая нагрузку основного крепления в направлении оси Компенсатора, дает возможность тепловому расширению короткого плеча трубопровода воздействовать на Компенсатор в виде бокового отклонения. Поскольку нагрузка на основное крепление присутствует только в сегменте трубопровода, содержащем компенсатор, крепление в конце более короткого плеча трубопровода является промежуточным креплением.

РИСУНОК B10

На рисунке B10 показана альтернативная конструкция, в которой Компенсатор установлен в коротком плече трубопровода, и основное расширение поглощается как боковое отклонение. Более длинное плечо трубопровода освобождено от нагрузки со стороны сжимающего давления и требует наличия только промежуточного крепления и задающей направляющей. Функции основного крепления направленного действия и направляющей трубопровода могут быть объединены в одном устройстве.

РИСУНОК B11

РИСУНОК B12

Рисунки B11 и B12 представляют собой модификации рисунка B10, в которых основные крепления с обоих концов Компенсатора заменены ограничительными стержнями. Там, где это позволяет конфигурация трубопровода, использование ограничительных стержней, установленных таким образом, чтобы предотвратить осевое перемещение, часто упрощает и уменьшает стоимость установки. Из-за этих ограничительных стержней Компенсатор не способен к поглощению любого осевого перемещения кроме своего собственного теплового расширения. В результате тепловое расширение более короткого плеча трубопровода воздействует на более длинное плечо трубопровода как боковой сдвиг. Когда более длинное плечо трубопровода не является достаточно гибким, и когда позволяет размер более короткого плеча, ограничительные стержни могут устанавливаться с охватом всего короткого плеча так, чтобы никакое отклонение со стороны этого источника оказывало воздействие на более длинный участок трубопровода.

Когда Компенсаторы испытывают значительные боковые сдвиги, некоторое сокращение Компенсаторов происходит вследствие смещения ограничительных стержней, как показано на рисунке B11. Следует позаботиться об обеспечении достаточной гибкости трубопровода для поглощения этого отклонения и о наличии адекватных зазоров в направляющей, обеспечивающих возможность отклонения трубопровода. Величину этого отклонения можно свести к минимуму за счет растяжки Компенсатора в холодном состоянии в боковом направлении, как показано на рисунке В12.

Основное ограничение на использование одиночных Компенсаторов для бокового отклонения или комбинированного осевого перемещения и бокового отклонения заключается в ограниченной способности к поглощению бокового отклонения такими Компенсаторами. Допустимое боковое отклонение прямо пропорционально отношению длины спирали сильфона к ее диаметру, который, в свою очередь, ограничен из соображений стабильности и вследствие производственных ограничений. В то время как одиночные Компенсаторы являются в высшей степени подходящими для областей применения, проиллюстрированных на Рисунке B9, где основное перемещение является осевым, относительно скромные возможности в части бокового перемещения строго ограничивают схемы применения, проиллюстрированные на Рисунках B10, B11 и В12. Когда рабочие давления и температуры высоки, или когда наличие соответствующих конструкций препятствует использованию основных креплений и многочисленных направляющих, реализация схемы, показанной на Рисунке B9, может оказаться невозможной, при этом намного более экономичную установку обеспечит использование другого типа Компенсаторов.

2.СДВОЕННЫЕ СИЛЬФОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

Сдвоенные Компенсаторы особенно хорошо приспособлены к поглощению бокового отклонения. Кроме того, эта конструкция может использоваться для поглощения осевого перемещения, углового вращения или любого сочетания всех трех видов перемещения. Общей областью применения универсальных Компенсаторов является их использование при наличии в трубопроводе колен под углом 90° в качестве связанных Компенсаторов с ограничительными стержнями, установленными для предотвращения внешнего осевого перемещения. Два способа такого применения показаны в Рисунках B13 и В14.

РИСУНОК B13

На рисунке B13 показан связанный универсальный Компенсатор, используемый для поглощения бокового отклонения в плоской "Z"-образной секции. Когда позволяют размеры, Компенсатор должен быть спроектирован так, чтобы заполнить всю протяженность углового колена для поглощения его расширения в виде осевого перемещения в пределах ограничительных стержней. Ограничительный стержень должен быть расширен до геометрической оси колена, когда это осуществимо. Температурная деформация горизонтальных участков поглощается Компенсатором как боковое отклонение.

Оба крепления являются промежуточными, так как создаваемая давлением нагрузка поглощается ограничительными стержнями. Требуется только задающая направляющая, поскольку сжимающая нагрузка на трубопроводе состоит исключительно из силы, необходимой для бокового отклонения Компенсатора. Любое тепловое расширение частей угловой секции, внешних по отношению к ограничительным стержням, например, обоих концов колена, должно быть поглощено за счет изгиба горизонтальных участков трубопровода. В конструкции направляющих следует предусмотреть возможность как этого отклонения и уменьшения длины Компенсатора в его отклоненном положении. Кроме того, особенно в случае длинных Компенсаторов под высоким давлением, может потребоваться дополнительная поправка на компенсацию растяжения ограничительных стержней под нагрузкой. С изготовителем Компенсаторов следует проконсультироваться в отношении рекомендуемых минимальных зазоров направляющих.