ООО "ПЕТРО-МЕТАЛЛ"
ИНЖИНИРИНГОВАЯ КОМПАНИЯ
+7 (812) 785-38-73
Санкт-Петербург, ул.Корабельная, д.6

Проектирование и расчет компенсаторов для трубопроводов

Большинство трубопроводных систем уникальны. И к каждой из таких систем необходим индивидуальный подход, для создания наиболее благоприятных условий эксплуатации. Часто необходимо проектировать компенсаторы из-за отсутствия требуемых параметров в каталогах производителей: ограничения по длине, превышение усилий в связи с высокой жесткостью, не возможность установки компенсатора из-за стеснённых условий прокладки трубопроводной системы и т.п. В любой ситуации можно найти выход. Для этого мы проектируем и рассчитываем компенсаторы сами.
Расчет компенсаторов проводится по европейской (EN 14917) и американской методике (EJMA 9th).
Расчет напряженно-деформированного состояния проводится с использованием метода конечно-элементного анализа с помощью программы ANSYS.
Чтобы подобрать компенсатор по Вашим параметрам:
  1. Воспользуйтесь поиском компенсаторов
  2. Заполните опросный лист и отправьте нам заявку на расчет и подбор компенсатора
При самостоятельном выборе компенсатора обязательно прочтите информацию, приведённую ниже. Возможно Вам потребуется направляющий патрубок, внешний защитный кожух или ограничительная арматура, для снятия распорного усилия.

Назначение компенсаторов и шлангов: 

Компенсация тепловых и механических перемещений (вибрации) трубопроводов от воздействия температуры рабочей среды, перепадов температур, работы оборудования, не точностей монтажа, просадки фундамента и т.п.

Соединение: 

Компенсаторы и шланги присоединяются к оборудованию или к трубопроводу при помощи:

  • Приварки к трубе
  • Фланцевого соединения
  • Резьбового соединения
  • Хомутового соединения

 

В состав компенсатора или шланга входят следующие элементы

Сильфон – гибкий элемент, представляющий собой, как правило, цилиндрическую осесимметричную оболочку, состоящую из одного или более гофров и прямолинейных участков. Сильфон является основным элементом компенсатора, обеспечивающим его функционирование. Сильфон может быть однослойным, изготовленным из одной обечайки толщины, достаточной для обеспечения прочности и герметичности, или многослойным из нескольких обечаек.

Гофр – элемент сильфона. Общая компенсирующая способность сильфона пропорциональна числу гофров.

Присоединительная арматура – устройство (деталь), которое обеспечивает соединение сильфона с трубопроводной системой, т.е. установку компенсатора или шланга в трубопроводную систему. Возможны следующие типы установки:

  • неразъёмное соединение, при котором оборудование сваривается с трубопроводом;
  • разъёмное соединение, при котором изделие соединяется с трубопроводом фланцами, бугелями и т.п.;
  • комбинированное, при котором один конец компенсатора ил шланга сваривается с трубопроводом, а другой соединяется фланцем.

Ограничительная арматура – устройство, которое ограничивает одну или несколько степеней свободы перемещения (деформации) гофров сильфона и позволяет компенсатору не передавать распорное усилие на опоры трубопровода и оборудование. Наиболее распространенными видами являются жесткие и гибкие тяги, одноплоскостные шарниры, шарниры кардана, вилки, оси и т.п.

Направляющий патрубок – устройство, минимизирующее возможность контакта между внутренней поверхностью сильфона и средой, протекающей через него.

Направляющие патрубки применяются в компенсаторах и шлангов трубопроводов:

  • где скорость потока жидкой среды более 8 м/с;
  • где скорость потока газообразной среды более 40 м/с;
  • в паропроводах, где скорость потока может вызвать вибрации во внутренней полости компенсатора;
  • в трубопроводах сжатого воздуха, выхлопных газов;
  • в трубопроводах с абразивной средой, так как содержащиеся в ней твердые частицы могут повредить внутреннюю полость сильфона и привести к его разрушению;
  • в случае турбулентного течения, например, когда компенсатор установлен за отводом, после насоса.

Защитный кожух – устройство, ограниченно защищающее сильфон от посторонних предметов или механического повреждения. Кожух можно использовать для тепловой изоляции компенсатора.

Большинство трубопроводных систем уникальны. И к каждой из таких систем необходим индивидуальный подход, для создания наиболее благоприятных условий эксплуатации. Часто необходимо проектировать компенсаторы из-за отсутствия требуемых параметров в каталогах производителей: ограничения по длине, превышение усилий в связи с высокой жесткостью, не возможность установки компенсатора из-за стеснённых условий прокладки трубопроводной системы и т.п. В любой ситуации можно найти выход. Для этого мы проектируем и рассчитываем компенсаторы сами.

Расчет компенсаторов проводится по европейской (EN 14917) и американской методике (EJMA 9th).

Расчет напряженно-деформированного состояния проводится с использованием метода конечно-элементного анализа с помощью программы ANSYS.

Чтобы подобрать компенсатор по Вашим параметрам:

  1. Воспользуйтесь поиском компенсаторов

  2. Заполните опросный лист и отправьте нам заявку на расчет и подбор компенсатора

При самостоятельном выборе компенсатора обязательно прочтите информацию, приведённую ниже. Возможно Вам потребуется направляющий патрубок, внешний защитный кожух или ограничительная арматура, для снятия распорного усилия.

Назначение компенсаторов и шлангов: 

Компенсация тепловых и механических перемещений (вибрации) трубопроводов от воздействия температуры рабочей среды, перепадов температур, работы оборудования, не точностей монтажа, просадки фундамента и т.п.

Соединение: 

Компенсаторы и шланги присоединяются к оборудованию или к трубопроводу при помощи:

  • Приварки к трубе
  • Фланцевого соединения
  • Резьбового соединения
  • Хомутового соединения

В состав компенсатора или шланга входят следующие элементы

Сильфон – гибкий элемент, представляющий собой, как правило, цилиндрическую осесимметричную оболочку, состоящую из одного или более гофров и прямолинейных участков. Сильфон является основным элементом компенсатора, обеспечивающим его функционирование. Сильфон может быть однослойным, изготовленным из одной обечайки толщины, достаточной для обеспечения прочности и герметичности, или многослойным из нескольких обечаек.

Гофр – элемент сильфона. Общая компенсирующая способность сильфона пропорциональна числу гофров.

Присоединительная арматура – устройство (деталь), которое обеспечивает соединение сильфона с трубопроводной системой, т.е. установку компенсатора или шланга в трубопроводную систему. Возможны следующие типы установки:

  • неразъёмное соединение, при котором оборудование сваривается с трубопроводом;
  • разъёмное соединение, при котором изделие соединяется с трубопроводом фланцами, бугелями и т.п.;
  • комбинированное, при котором один конец компенсатора ил шланга сваривается с трубопроводом, а другой соединяется фланцем.

Ограничительная арматура – устройство, которое ограничивает одну или несколько степеней свободы перемещения (деформации) гофров сильфона и позволяет компенсатору не передавать распорное усилие на опоры трубопровода и оборудование. Наиболее распространенными видами являются жесткие и гибкие тяги, одноплоскостные шарниры, шарниры кардана, вилки, оси и т.п.

Направляющий патрубок – устройство, минимизирующее возможность контакта между внутренней поверхностью сильфона и средой, протекающей через него.

Направляющие патрубки применяются в компенсаторах и шлангов трубопроводов:

  • где скорость потока жидкой среды более 8 м/с;
  • где скорость потока газообразной среды более 40 м/с;
  • в паропроводах, где скорость потока может вызвать вибрации во внутренней полости компенсатора;
  • в трубопроводах сжатого воздуха, выхлопных газов;
  • в трубопроводах с абразивной средой, так как содержащиеся в ней твердые частицы могут повредить внутреннюю полость сильфона и привести к его разрушению;
  • в случае турбулентного течения, например, когда компенсатор установлен за отводом, после насоса.

Защитный кожух – устройство, ограниченно защищающее сильфон от посторонних предметов или механического повреждения. Кожух можно использовать для тепловой изоляции компенсатора.

Проектирования

При подготовке проектирования Компенсатора проектировщик системы обязательно должен полностью рассмотреть конфигурацию трубопроводной системы, среду рабочего потока, давление, температуру, и перемещения. Особое внимание должно быть уделено следующим пунктам:

- Трубопроводная системадолжна быть рассмотрена на предмет определения местоположения и типа Компенсаторов, наиболее подходящих для данной области применения. Стандарты производителей компенсаторов  предлагают многочисленные примеры, чтобы помочь пользователю в решении этой задачи. Наличие опорных конструкций, используемых в качестве фиксаторов и направляющих линии, направление и величина температурных деформаций, которые должны быть поглощены, окажут конкретное влияние на выбор типа и местоположения Компенсаторов. НУЖНО ИЗБЕГАТЬ СКРУЧИВАНИЯ СИЛЬФОНОВ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ.

- Следует выбрать материал сильфонов, совместимый со средой рабочего потока, внешней окружающей средой и рабочей температурой. Особое внимание необходимо уделить возможной коррозии, включая коррозию, вызванную перенапряжением металла. Выбранный материал должен также быть совместимым с любой водной обработкой или химикатами для очистки трубопровода. В некоторых случаях продукты выщелачивания изоляционных материалов могут являться источником коррозии.

- Внутренние рукава должны быть предусмотрены для всех областей применения, связанных с такими скоростями потока, которые могут вызвать резонансную вибрацию в сильфонах или эрозию витков, приводящие к существенному сокращению срока службы сильфонов.

- Расчетное давление системы и испытательное давление должны быть определены реалистично, без добавления произвольных коэффициентов запаса прочности. Избыточная толщина материала сильфонов, необходимая для противодействия повышенным давлениям, может оказать отрицательное воздействие на срок службы до разрушения сильфонов от усталости. В случае эксплуатационных режимов с чрезвычайно высокими температурами испытания Компенсаторов при давлении, превышающем расчетное давление более чем в 1,5 раза, могут оказаться нецелесообразными. Это вызвано применением в Компенсаторах различных материалов, температурным градиентом, используемым в конструкции, критериями стабильности давления, силами крепления и другими причинами. Необходимо обязательно проконсультироваться с изготовителем.

- Должны быть точно указаны максимальные, минимальные температуры, а также температуры установки. Когда окружающая температура может значительно измениться во время строительства трубопровода, может потребоваться предварительное позиционирование Компенсатора при установке.

- Чтобы проектирование составляющих частей Компенсаторов было выполнено должным образом, изготовитель Компенсаторов должен быть проинформирован, если планируется изолировать Компенсаторы с указанием способа, который будет применяться при изолировании.

- Движения, которые должны поглощаться Компенсаторами, должны включать не только удлинение или сокращение трубопровода, но также и движение связанных емкостей, креплений, и возможное отклонение от заданного положения во время установки. Если только это не включено в проектные требования, отклонений от заданного положения при установке Компенсаторов необходимо избегать. Когда перемещения являются циклическими, должно быть определено число ожидаемых циклов. Как и в случае давления, указанное перемещение должно быть определено, исходя из реалий. Чрезмерный запас прочности может привести к разработке Компенсаторов, обладающих высокой гибкостью, но меньшей устойчивостью под давлением.

- Если протекающая рабочая среда может уплотняться или затвердевать, следует предусмотреть меры по предотвращению приводящего к повреждению Компенсаторов или трубопровода захвата или отвердевания материала в витках.

- Внутренние рукава обычно устанавливаются в направлении потока. Если захват среды приостановленного потока позади рукава нежелателен, необходимо предусмотреть дренажные отверстия в рукаве или соединения для продувки. Если может возникнуть обратный поток, необходимо предусмотреть дополнительный тяжелый рукав для предотвращения деформации рукава и возможного повреждения сильфонов.