Kompensator to urządzenie zaprojektowane w celu kompensacji rozszerzalności cieplnej, drgań, zmian ciśnienia i przemieszczeń. Pomaga uniknąć, ustabilizować lub zminimalizować niepożądane skutki tych czynników. Jest stosowany w rurociągach magistralnych do różnych celów.
Nowoczesne sieci ciepłownicze są bardzo rozległe, a w naszym klimacie utrzymanie ich w dobrym stanie technicznym wymaga znacznych nakładów. Dlatego poprawa wydajności i niezawodności sieci ciepłowniczych jest palącym problemem.
Jednym z rozwiązań tego problemu są kompensatory rur grzewczych. Kompensatory te stosuje się nie tylko w rurociągach głównych i sieciach rozdzielczych, ale także w systemach ogrzewania budynków (i innych).
Rodzaje kompensatorów
Pod względem konstrukcyjnym urządzenia te dzielą się na następujące typy:
- Złącza rozprężne dławicoweTego typu kompensatory rurociągów mogą niwelować rozszerzalność cieplną długich linii grzewczych i wodociągowych. Są to najstarsze typy armatury sieci ciepłowniczych, choć nadal są z powodzeniem stosowane.
W porównaniu z kompensatorami mieszkowymi, tego typu elementy instalacji grzewczych i wodociągowych mają poważniejsze wady. Należą do nich konieczność ciągłego monitorowania szczelności. Słabo wytrzymują one również naprężenia kątowe występujące w instalacji. Wady te potęgują trudności w naprawie i wysokie koszty konserwacji. Każdy niedoświadczony hydraulik logicznie zapyta: po co montować te mechanizmy w instalacjach grzewczych i wodociągowych, skoro mają tak wiele wad? Czy taka kompensacja jest konieczna? Odpowiedź brzmi: kompensatory dławnicowe charakteryzują się bardzo dużą zdolnością kompensacji, co staje się priorytetem przy ich wyborze. Są one wykonane ze stali i składają się z dwóch płaszczy o różnej objętości. Jeden płaszcz jest wsuwany w drugi, a między nimi montowana jest specjalna uszczelka. Bez niej uszczelnienie dławnicy i względny ruch obu części są niemożliwe. Ciśnienie w rurociągu z takim elementem może wzrosnąć do 2,5 MPa, a maksymalna temperatura może osiągnąć +300 stopni Celsjusza. Kompensatory dławnicowe dzielą się na jednostronne i dwustronne. Typ dwustronny wyróżnia się trzema głównymi elementami (dwoma wewnętrznymi i jednym zewnętrznym). Jak już wspomniano, urządzenia te charakteryzują się dużą pojemnością kompensacyjną, która wzrasta proporcjonalnie do wzrostu objętości sieci.
Ważny! Chociaż zawory uszczelnione dobrze znoszą warunki temperaturowe, nie są one dopuszczone do stosowania w układach narażonych na agresywne środowisko chemiczne. Wynika to z niskiej odporności ich uszczelnień na takie czynniki. W takich warunkach zaleca się stosowanie zaworów mieszkowych lub gumowych.
- Złącza kompensacyjne gumoweTe wkładki antywibracyjne stanowią również rodzaj kompensatora chroniącego rurociągi polipropylenowe lub inne. Ich cechą charakterystyczną jest obecność gumowego elementu roboczego, który charakteryzuje się specjalnymi właściwościami fizycznymi. Szacowana żywotność tych elementów rurociągu wynosi dwadzieścia lat, w tym czasie nie wymagając konserwacji ani napraw.
Do zalet w tym przypadku należy fakt, że kompensator w kształcie litery U w systemie grzewczym jest mniej podatny na cykliczne przemieszczenia niż w stanie pierwotnym. Typy gumowe lepiej znoszą również krótkotrwałe odkształcenia osiowe (ściskanie lub rozciąganie). W porównaniu z kompensatorami w kształcie litery U, kompensatory gumowe lepiej znoszą nagłe przerwy w cyrkulacji i powstawanie podciśnienia. Po przywróceniu przepływu nadal działają. Mechanizmy te mogą być instalowane w konstrukcjach tłoczących agresywne media chemiczne. Utrzymują one również swoją wydajność, gdy temperatura wzrośnie do 200 stopni Celsjusza. W przeciwieństwie do kompensatorów w kształcie litery U, ten typ urządzenia jest preferowany do montażu w systemach niskociśnieniowych, gdzie możliwe jest powstawanie podciśnienia. Element roboczy w tych mechanizmach znajduje się pomiędzy stalowymi kołnierzami, a warstwa wewnętrzna to gumowa powłoka. Element ten pełni funkcję ochronną. Maksymalne ciśnienie w systemie grzewczym, jakie mogą wytrzymać tego typu kompensatory, wynosi 2,5 MPa. - Kompensatory tkaninoweTo specjalny rodzaj złącza kompensacyjnego, który można stosować w celu wyrównywania rozszerzalności cieplnej gazociągów pracujących pod niskim ciśnieniem.
Podczas produkcji tych elementów szczególną uwagę zwraca się na wytrzymałość materiału bazowego. Materiał ten charakteryzuje się zazwyczaj wysoką mrozoodpornością i odpornością na promieniowanie UV. Powłoka izolacyjna tych elementów jest odporna na wysokie temperatury i uszkodzenia mechaniczne sieci ciepłowniczej. Elementy te są uzupełnione o obudowę termoizolacyjną. Mechanizmy tkaninowe występują w następujących typach: do stosowania w agresywnym środowisku chemicznym; do montażu w rurociągach wysokotemperaturowych; do pracy w niskich temperaturach; oraz wielowarstwowe z izolacją wewnętrzną. - Urządzenia typu soczewkowegoKompensatory soczewkowe do rurociągów wyróżniają się skutecznym działaniem w kompensacji przemieszczeń osiowych lub kątowych sieci ciepłowniczej spowodowanych wpływem temperatury. Mechanizm ten składa się z soczewek. Każda soczewka jest półsoczewką przyspawaną na obwodzie z tłoczonej stali. Ze względu na swoją konstrukcję, kompensatory te rozszerzają się i kurczą, wygładzając w ten sposób rozszerzanie. W porównaniu z kompensatorami mieszkowymi, ten typ ma przewagę. Kompensatory soczewkowe do sieci grzewczych lub wodociągowych lepiej znoszą wysokie temperatury i charakteryzują się większą sztywnością. Jednakże, nie mogą one pracować na bardzo wysokim poziomie w sieciach ciepłowniczych. Ten typ mechanizmu jest szeroko stosowany w przemyśle. Mechanizmy soczewkowe, zgodnie z GOST, występują w następujących typach: osiowy KLO; mechanizm kątowy; prostokątny PGVU; okrągły PGVU. Kompensatory soczewkowe można znaleźć w kotłowniach, małych odcinkach sieci polietylenowych i innych rurociągach, w których nie jest wymagana wysoka kompensacja termiczna. Ponadto znajdują się one na liniach spustowych i w pobliżu urządzeń pompowych.
- Opcje kołnierzoweKompensatory te, jak sama nazwa wskazuje, są podłączane do linii głównej za pomocą kołnierzy. Główną zaletą tych urządzeń jest stosunkowo prosty montaż. Śruby dokręcane są za pomocą swobodnie obracających się kołnierzy.
Należy jednak pamiętać, że podczas korzystania z tych mechanizmów nie da się ich naprawić. Jeśli ulegną uszkodzeniu (lub rozszczelnieniu), należy je wymienić. Urządzenia te wymagają również regularnej kontroli i dokręcania śrub. Malowanie tego typu mechanizmów kompensacyjnych nie jest zalecane ze względu na ryzyko uszkodzenia powierzchni. - Opcje promieniowe do kompensacji termicznej rurociągówTego typu kompensatory sieci ciepłowniczych sprawdzają się w sieciach grzewczych i wodociągowych układanych w zygzakowatym, serpentynowym lub lekko zakrzywionym przekroju kompensacyjnym. W większości przypadków tego typu kompensatory sieci ciepłowniczych są uważane za najodpowiedniejsze, ponieważ łatwo do nich dopasować urządzenia czyszczące (takie jak tłoki). Zaletą tego typu kompensatorów jest możliwość ich montażu w sieciach grzewczych i wodociągowych o dowolnej konfiguracji. Eksperci zalecają jednak ich montaż dopiero po zaniku naturalnych metod kompensacji.
- W kształcie litery UMogą być poziome, pionowe lub nachylone. Ich głównym zadaniem jest kompensacja rozszerzalności cieplnej i tłumienie drgań w systemie rurociągowym.
Montaż układów kompensacyjnych jest szczególnie pożądany na rurociągach instalacji grzewczych oraz w systemach dystrybucji ciepłej wody użytkowej wewnętrznych sieci grzewczych domów prywatnych.
Montaż kompensatorów jest obowiązkowy bez względu na materiał rurociągu;
- Urządzenia miechowe – konstrukcja w postaci falistej, dwuwarstwowej, cienkościennej rury, której część wewnętrzna wykonana jest z blachy stalowej 12x18N10T, a część zewnętrzna z podobnego gatunku stali St.20. To rozwiązanie kompozytowe zapewnia produktowi odpowiednią wytrzymałość przy zachowaniu określonych właściwości bezpieczeństwa.
Wkładki te niemal idealnie reagują na rozszerzanie się lub kurczenie rury pod wpływem temperatury, znacząco redukując drgania. Można je stosować z naprężeniem wstępnym w celu zwiększenia amplitudy drgań. Zaletą tych mechanizmów jest ich zdolność do wytrzymywania zwiększonych obciążeń oraz kompaktowe rozmiary, co znacznie zmniejsza ilość niezbędnych prac ziemnych. - bezpieczniki dławikowe – to połączenie dwóch rur o różnych średnicach, połączonych ze sobą za pomocą uszczelnienia dławnicowego i dławika. Część wewnętrzna może swobodnie poruszać się w części zewnętrznej, a wycieki są zatrzymywane przez uszczelkę. Konstrukcyjnie jest to najprostszy rodzaj kompensatora do systemów grzewczych, ale spełnia on swoją funkcję dość niezawodnie.
Przy stosowaniu tego typu urządzeń zachodzi konieczność ciągłej kontroli ich pracy poprzez okresowe dokręcanie tulei, co wykonuje się podczas przeglądów profilaktycznych. W związku z tym zachodzi konieczność montażu studni inspekcyjnych.oraz pomieszczenia w sieci ciepłowniczej w celu konserwacji; - kompensatory soczewek – montowane są na rurociągach doprowadzających ciepłą wodę (w szczególności) w celu kompensacji rozszerzalności liniowej spowodowanej temperaturą
Produkty te zbudowane są z półsoczewek tłoczonych z blachy stalowej i przyspawanych wzdłuż kołnierza. Dostępne są w konfiguracjach z pojedynczą, podwójną, potrójną i poczwórną soczewką. Mocowane są do rury poprzez spawanie lub kołnierze. Rozmiary kompensatorów wahają się od 100 do 2020 mm średnicy. Montowane są na stałych odcinkach rur grzewczych. Dostępne są wersje kątowe i proste. Kompensatory kwadratowe i prostokątne są również stosowane w kanałach wentylacyjnych o wysokiej temperaturze. - konstrukcje gumowe bezpieczeństwa – stosowane są jako wkładki tłumiące drgania w różnego rodzaju rurociągach, służące do tłumienia drgań urządzeń pompowych przy tłoczeniu różnych mediów, a także roztworów lekko agresywnych w temperaturach od -10OOd +110 przy ciśnieniu 1,0 – 1,6 MPa.
Oprócz swojej podstawowej funkcji tłumienia drgań, doskonale sprawdza się przy odkształceniach cieplnych rur grzewczych, a także w przypadku przemieszczeń promieniowych i odkształceń kątowych.
Ten typ kompensatora jest najczęściej stosowany w systemach zaopatrzenia w wodę, gdyż pomimo swojej niezawodności i prostoty charakteryzuje się najniższym kosztem.
Dlaczego te urządzenia są potrzebne?
Kompensatory w sieciach ciepłowniczych są kluczowymi elementami. Nie każdy ma dokładną wiedzę na temat obciążeń, jakim poddawana jest sieć ciepłownicza lub rurociąg. Na ich działanie stale wpływają temperatura i ciśnienie.
Wysokie obciążenia spowodowane ciśnieniem, uderzeniami hydraulicznymi i temperaturą powodują ściskanie i wydłużanie się materiału sieci. Wszystkie te czynniki prowadzą do odkształceń i uszkodzeń systemu. Jeśli nie zostaną one uwzględnione i nie zostaną zamontowane elementy zabezpieczające, system szybko ulegnie awarii.
Najlepiej wybrać specjalny mechanizm na etapie planowania systemu, po uprzednim obliczeniu potencjalnego przeciążenia instalacji grzewczej lub wodociągowej. Następnie można zainstalować elastyczną konstrukcję kompensującą.
Zaleca się stosowanie elementów wyrównujących obciążenie dla wszystkich głównych linii. Należy pamiętać, że bezawaryjna praca i niezawodność rur grzewczych, niezależnie od tego, czy są wykonane ze stali, czy z tworzywa sztucznego, bezpośrednio zależą od prawidłowego rozwiązania kompensacyjnego.
Z kolei mechanizmy kompensacyjne również są wykonane z różnych materiałów. Dlatego dobór odpowiedniego urządzenia do danej sytuacji wymaga starannego przemyślenia, ponieważ tylko w ten sposób można wydłużyć żywotność instalacji grzewczej lub wodociągowej, a tym samym uniknąć kosztownych napraw.
Kompensatory na rurociągach polipropylenowych
Materiały kompozytowe i tworzywa sztuczne są coraz częściej stosowane w rurociągach. Chociaż współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej tworzyw sztucznych jest znacznie niższy niż metali, kompensacja odkształceń termicznych jest równie ważna. Obciążenia wibracyjne są również wysoce niepożądane w przypadku rurociągów wykonanych z takich materiałów.
Urządzenie zabezpieczające, Pętla z rury polipropylenowej wydaje się być niezwykle prostą konstrukcją, umożliwiając łatwą instalację w sieci ciepłowniczej. Produkty te znajdują szerokie zastosowanie we wszystkich typach rurociągów.
Zastosowanie takich bezpieczników eliminuje negatywne skutki uderzeń hydraulicznych i nagłych wzrostów temperatury (w instalacji grzewczej). Dzięki temu można je uznać za urządzenia zabezpieczające, zapewniające integralność instalacji grzewczej lub ciepłej wody użytkowej.
Przeznaczenie złączy dylatacyjnych do ogrzewania
Urządzenia tego typu realizują specyficzne, ale niezwykle ważne funkcje:
- Tłumienie drgań rurociągów generowanych przez pompy w całej sieci. Nawet jeśli zjawisko to nie jest wyczuwalne dotykowo ani wizualnie, jest ono zawsze obecne. Szczególnie niebezpieczne jest, gdy częstotliwość drgań pompy pokrywa się z częstotliwością drgań własnych rurociągu. Może to powodować rezonans, który może znacznie zwiększyć amplitudę drgań, szybko uszkadzając system rurociągów.
- Kompensacja liniowej rozszerzalności cieplnej w sieciach spowodowanej zmianami temperatury czynnika chłodzącego. Wynikające z tego rozszerzanie się lub kurczenie rur powoduje dodatkowe naprężenia w połączeniach spawanych lub kielichowych, skracając ich żywotność i potencjalnie prowadząc do awarii.
Zastosowanie takich bezpieczników na przewodach instalacji grzewczej znacznie zwiększa ich żywotność i wydłuża czas między naprawami sieci grzewczej.
Montaż dylatacji jest obecnie czynnością obowiązkową podczas budowy sieci ciepłowniczych.
Montaż kompensatorów na rurociągach instalacji grzewczych
Kompensatory montowane w instalacjach grzewczych i wodociągowych budynku mieszkalnego muszą być zgodne z dokumentacją projektową. Mocuje się je poprzez spawanie kształtek do rurociągu.
Kompensatory montuje się w przypadku braku ciśnienia lub przepływu pompowanych produktów w rurociągu. Należy sprawdzić współosiowość rury względem korpusu kompensatora, aby uniknąć obciążeń promieniowych w instalacji podczas pracy. Obciążenia te mogą powodować zakleszczenie i awarię ruchomych części urządzenia.
Montaż tych konstrukcji na rurociągach instalacji grzewczej należy rozpocząć po zamocowaniu odcinka do stałych podpór i wyłącznie na odcinkach prostych. Na odcinkach pionowych należy unikać obciążania kompensatora ciężarem instalacji.
Oprócz podparć stałych, na rurociągu należy zamontować podpory przesuwne, które zapobiegną jego odkształceniu pod wpływem obciążenia, na skutek rozszerzalności cieplnej.
Wielkość tarcia w tych węzłach jest uwzględniana przy obliczaniu maksymalnej długości odcinka kompensatora podczas projektowania. W przypadku montażu urządzeń mieszkowych, w tym odcinku nie można stosować podpór wiszących.
Przy projektowaniu stałych podparć należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
- Siła wytworzona przez kompensator „podczas ciągu”.
- Siła sztywności urządzenia.
- Siła tarcia w podporach ślizgowych.
Kompensatory nie podlegają serwisowaniu i w przypadku wystąpienia awarii należy wymienić je na nowe.
Producenci
Rynek tych produktów jest zazwyczaj zapełniany przez krajowych producentów. Ich produkty charakteryzują się akceptowalną jakością i niezawodnością działania. Armartek z powodzeniem produkuje gumowe wkładki antywibracyjne; ich autorskie produkty są kompaktowe i łatwe w montażu.
Aktywnie rozwija się produkcja kompensatorów mieszkowych, które reprezentują firmy „Metalkomp” i „Kompenz” o całkiem przyzwoitej jakości.
Wniosek
Różne konstrukcje kompensatorów grzewczych znacząco wydłużają żywotność całego systemu grzewczego, eliminując dodatkowe obciążenia.
Koszt zakupu i instalacji rekompensuje z nawiązką długa żywotność systemu grzewczego. Powodzenia!
