Сильфонный компенсатор

Применение сильфонных компенсаторов в системах отопления высотных зданий
Показано, что применение сильфонных компенсаторов обеспечивает надежность и долговечность инженерных систем высотных зданий. Описано устройство компенсатора. Приведены основные характеристики и схема установки сильфонного компенсатора.

Сильфонные компенсаторы

Растущие темпы высотного строительства в российских мегаполисах ставят перед проектировщиками и застройщиками задачу обеспечения надежности и долговечности эксплуатации инженерных систем, в частности системы отопления. Разветвленная отопительная система многоэтажного дома подвергается воздействию температурных расширений и вибраций, оседанию фундамента и другим негативным воздействиям. Для компенсации подобных воздействий применяют лирообразные компенсаторы (П-об-разный изгиб трубы), гибкие металлические рукава и силь-фонные компенсаторы.

Если в системе отопления многоэтажного дома не будут установлены компенсирующие устройства, напряжение на трубопровод системы отопления существенно возрастет, что повлечет за собой повреждение сети и может привести к полной аварийной остановке системы.
В большинстве случаев сильфонные компенсаторы являются самым оптимальным решением проблемы компенсации всевозможных смещений и воздействий на трубопроводные системы. Гофры сильфонов установленного на этом участке компенсатора, упруго деформируясь, воспринимают в пределах компенсирующей способности изменения длины участка трубопровода, вызванное температурным расширением. Преимущество использования сильфонных компенсаторов заключается и в том, что они герметичны, компактны и долговечны.

Основной элемент сильфонного компенсатора — металлическая, упругая, осесимметричная, гофрированная оболочка, называемая сильфоном. Сильфон играет самую важную роль в обеспечении надежности компенсатора, поэтому для его изготовления должна применяться стальная лента с гарантированными химическими и механическими свойствами.
Современные сильфонные компенсаторы состоят из нескольких тонких слоев нержавеющей стали, которые формируются в сильфон при помощи гидравлической или обычной прессовки. Многослойные компенсаторы нейтрализуют воздействие высокого давления и различного рода вибраций, не вызывая при этом реакционных сил, провоцирующихся деформацией.
Количество и толщина слоев сильфона зависят от рода и типа смещений, которые предстоит компенсировать, а также от силы давления, которой будет подвергнут компенсатор. Производство многослойных компенсаторов позволило решить проблему соотношения толщины материала и гибкости сильфона. Срок эксплуатации компенсатора

напрямую зависит от толщины используемого материала: чем толще материал, тем меньше срок эксплуатации. Для того чтобы достичь наибольшей гибкости компенсатора, сильфон производится из довольно тонкого материала. Способность компенсировать механические и температурные расширения и вибрации, возникающие в процессе эксплуатации трубопроводных систем, напрямую зависит от гибкости сильфона, и поэтому гибкость является неотъемлемым элементом компенсатора.
Однако некоторые производители, желая снизить конечную стоимость изделия, производят внешние слои сильфона из дешевых марок стали. В этом случае срок эксплуатации сильфона резко снижается — до 4-5 лет. Для обеспечения гарантированного срока эксплуатации сильфон должен быть изготовлен из качественных коррозионно-стойких сортов стали, например марки 10Х17Н13М2Т. Эта сталь устойчива к содержащимся в воде хлоридам, другим агрессивным элементам.

Срок службы компенсаторов, изготовленных из высококачественной стали, равен сроку службы самого трубопровода (20-30 лет).
Немаловажным фактором при выборе сильфонных компенсаторов становится удобство монтажа этих устройств. Например, некоторые производители оснащают компенсаторы патрубками под приварку, которые выполнены из нержавеющей стали. Выполнить в условиях стройки качественную сварку нержавеющей стали с трубой, сделанной из углеродистой стали, практически невозможно. Патрубки сильфонного компенсатора должны быть сделаны из качественной углеродистой стали или иметь резьбовые соединения для жесткой фиксации компенсатора в трубопроводе, что обеспечит применение компенсаторов в трубопроводных системах, выполненных из различных материалов.

Для установки компенсаторов в трубопроводную систему требуются специальные устройства. Чтобы облегчить монтаж компенсаторов в условиях стройки, ряд производителей поставляют компенсаторы уже полностью подготовленными («растянутыми») к установке в систему отопления.

Компенсаторы под воздействием изгибающего или вращающего моментов, возникающих в процессе монтажа, либо при эксплуатации, теряют прочность. Для предотвращения перекручивания в некоторых моделях компенсаторов устанавливается ограничитель на защитном кожухе, защищающий сильфон от перекручивания и перенагрузок, что продлевает срок его эксплуатации.

Система установки сильфонных компенсаторов

Система установки сильфонных компенсаторов HeatComp в высотных зданиях

Защитный кожух сильфона — отличительная особенность качественного компенсатора. Сильфон надежно защищен от агрессивной внешней среды и недостаточной квалификации обслуживающего персонала: при монтаже изделия во время приварки к трубопроводу частицы раскаленного металла не повредят сильфон. Качественный компенсатор обязательно оснащается внутренним защитным патрубком, защищающим сильфон от воздействия примесей и загрязнений, которые могут находиться в воде, и способствует предотвращению вибраций, провоцируемых поточной рабочей средой.
Сколько нужно компенсаторов для системы отопления современного многоэтажного дома? Компания Belman (Дания) производит высококачественный компенсатор HeatComp с резьбовыми соединениями, специально разработанный для систем отопления высотного здания. Обладая достаточной компенсирующей способностью (осевой ход при сжатии 35 мм), устройство способно компенсировать температурные деформации трубы длиной 30 м (при температуре теплоносителя 90°С), что соответствует 10 этажам здания (см. рис.).
Для определения смещений, образующихся в трубопроводной системе во время эксплуатации, необходимо определить удлинение трубопроводной системы, которое рассчитывается по формуле:

∆L=L•∆t•α

где ∆L — удлинение, мм; L — длина трубы, м; •∆t — разница температур, °С; α — коэффициент удлинения материала трубопровода, мм/(м-°С).
Например, для 30-метровой стальной трубы, имеющей температурные колебания от 10°С до 90°С и коэффициент расширения углеродистой стали 0,012 мм/(м-°С), температурное удлинение ∆L =30-(90-10)-0,012=28,8 мм. Приведенные расчеты подтверждают необходимость установки компенсатора.
Кроме того, в последнее время в высотном домостроении встал вопрос о надежной компенсации не только трубопровода системы отопления, но и в некоторых случаях внешнего газопровода.

С началом осуществления установки газовых котельных на крышах некоторых высотных зданий потребовалось прокладывать газопровод по стенам здания. В этом случае оказалось невозможным применение традиционных П-образных компенсаторов ввиду неэстетичности фасада, из-за вопросов обеспечения безопасности прокладки такого трубопровода и т. п.

В связи с этим возникла необходимость применения иных типов компенсирующих устройств. После проведения соответствующих инженерных расчетов производители сильфонных компенсаторов, в частности компания Belman (Дания), подтвердили возможность установки сильфонов в систему внешних газопроводов высотных зданий.

Применение в инженерных системах высотных домов современных сильфонных компенсаторов вместо устаревших решений позволит обеспечить долговечность эксплуатации и сведет к минимуму затраты на обслуживание инженерных систем.

П.Н. АНТОНОВ, технический директор, П.А. КАРАСЕВ, PR-менеджер, 000 «Кронштадт» (Санкт-Петербург)

Источник: Журнал: Жилищное строительство