На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Осевые сильфонные компенсаторы и сильфонные компенсационные устройства для тепловых сетей
Возможность понижения издержек и утрат тепловой энергии при строительстве и эксплуатации тепловых сетей за счет внедрения осевых сильфонных компенсаторов для компенсации температурных деформаций теплопроводов на примере 25-летнего опыта ГУП "ТЭК Санкт-Петербурга".
Для компенсации температурных деформаций теплопроводов при канальной прокладке во почти всех регионах Рф по-прежнему используются П-образные и сальниковые компенсаторы. То же самое было и в Ленинграде до начала 80-х годов прошедшего века. К тому времени на местности Ленинградского судостроительного завода им. А.А. Жданова (сейчас ОАО "Северная верфь") для нужд военно-промышленного комплекса уже в полную мощность работал Научно-производственный комплекс "Компенсатор", включающий в себя Особое конструкторское технологическое бюро с опытным созданием и цех серийного производства сильфонных компенсаторов.
Спецы ведущих Ленинградских проектных институтов разглядели возможность внедрения сильфонных компенсаторов в тепловых сетях заместо П-образных и сальниковых компенсаторов.
В целях увеличения надежности теплоснабжения, понижения капитальных вложений, утрат с утечками и эксплуатационных расходов Научно-производственным комплексом "Компенсатор" по техническому заданию Главенствующего топливно-энергетического управления Ленинграда и Треста "Ленгазтеплострой" в 1981 году была сделана 1-ая партия осевых сильфонных компенсаторов, которая была принята в опытную эксплуатацию. Скоро была завершена разработка технических критерий на осевые сильфонные компенсаторы для тепловых сетей, и с 1982 года начался их серийный выпуск.
С 1983 года в ГУП "ТЭК СПб" при проведении капитального ремонта и строительства тепловых сетей началась установка сильфонных компенсаторов заместо сальниковых. Всего за этот период в тепловых сетях было установлено наиболее 14000 сильфонных компенсаторов.
Институт "Ленгипроинжпроект" и Трест "Ленгазтеплострой" в 1986 году выполнили расчет экономической эффективности внедрения осевых сильфонных компенсаторов при подземной прокладке теплопроводов в непроходных железобетонных сборных каналах в сопоставлении с П-образными.
Для П-образных компенсаторов характерны огромные габариты, повышение зон отчуждения дорогостоящей городской земли, необходимость строительства доп направляющих опор, а при подземной прокладке - особых камер (что достаточно проблемно в городских критериях). Ну и стоимость П-образных компенсаторов, в особенности огромных поперечников, довольно высока.
Годовой экономический эффект, проявляющийся в понижении сметной стоимости строительства, экономии материалов, в сокращении трудозатрат при строительстве и тепловых утрат при эксплуатации теплопровода, при подмене 1 шт. П-образного компенсатора на осевой сильфонный составил: для DN 500 - 6,65 тыс. руб., для DN 700 - 12,07 тыс. руб. (в ценах 1986 года).
Более сложными в эксплуатации и монтаже являются сальниковые компенсаторы. Сальниковые компенсаторы требуют неизменного обслуживания, связанного с повторяющейся подтяжкой уплотнения и подменой уплотнительного материала (и, следовательно, содержания ремонтных бригад). При подземной прокладке теплопроводов установка сальниковых компенсаторов просит строительства дорогостоящих камер.
Долгая практика эксплуатации сальниковых компенсаторов показала, что даже при наличии постоянного их обслуживания имеют место протечки теплоносителя. При большой протяженности тепловых сетей суммарная величина такового рода протечек может достигать довольно огромных значений. Протечки теплоносителя приводят к последующим доп затратам:
1. Для восполнения утечек из сальниковых компенсаторов возрастает потребление прохладной воды и, соответственно, ее утраты на теплоисточниках. Эти утраты соединены с ростом количества вырабатываемой питательной воды для паровых котлов, повышением перегрузки на оборудование химводоподготовки и деаэрационные установки, возрастанием размера сбрасываемой в канализацию горячей продувочной воды от котлов и воды нужной для остывания крайней.
2. Повышение общего размера подпитки приводит к доп поступлению кислорода и брутальных газов в трубопроводы тепловых сетей, что ускоряет их внутреннюю коррозию.
3. Необходимость выработки доп количества подпиточной воды для компенсации утечек приводит к перерасходу горючего на теплоисточниках и понижению технико-экономических характеристик их работы.
4. Растет потребление электроэнергии на привод подпиточных насосов, доборная производительность которых тратится на прокачку воды, теряемой с утечками.
5. Возрастает потребление электроэнергии, связанное с работой паровых котлов на питательные насосы и тягодутьевые устройства.
6. В связи с намоканием термоизоляции из-за утечек ускоряется коррозия внешной поверхности сальниковых компенсаторов и прилегающих к ним трубопроводов.
7. Возрастает термическое действие на окружающую среду.
8. Доборная выработка подпиточной воды для восполнения утечек приводит к уменьшению резерва мощности теплоисточников и, в целом, к понижению надежности и свойства теплоснабжения потребителей.
9. Доборная выработка подпиточной воды для восполнения утечек наращивает загрузку оборудования, что приводит к сокращению сроков его службы и повышению издержек на проведение ремонтных работ.
В 2006 году спецы ГУП "ТЭК Санкт-Петербурга" на основании 25 летнего опыта эксплуатации выполнили расчет экономической эффективности внедрения осевых сильфонных компенсаторов при подземной канальной прокладке работающих теплопроводов заместо сальниковых.
При реконструкции и строительстве новейших подземных теплопроводов применение сильфонных компенсаторов дозволяет отрешиться от строительства камер для установки компенсаторов, что приводит к существенному понижению капитальных издержек.
* понижение издержек, связанных с техническим обслуживанием и ремонтом компенсаторов;
Анализ состояния трубопроводов и частей конструкций тепловых сетей, находящихся на балансе ГУП "ТЭК СПб", выполненный в 1998 году, подтвердил, что общее количество повреждённых сильфонных компенсаторов за период внедрения составляло 92 шт.
* нарушение соосности трубопроводов во время монтажа, также из-за просадки направляющих опор в процессе эксплуатации;
* внешняя коррозия сильфонов осевых компенсаторов (около 20 шт.) из-за сверх-допустимого содержания хлоридов в грунтовых водах.
Предстоящий анализ критерий монтажа и эксплуатации сильфонных компенсаторов показал, что эксплуатация трубопроводов и остальных частей тепловой сети в Санкт-Петербурге и его пригородах происходит при действии последующих причин:
* Высочайший уровень грунтовых вод и нередкие подъёмы воды при наводнениях приводят к повторяющемуся их затоплению.
* Крупная часть трубопроводов и остальных частей тепловых сетей ГУП "ТЭК СПб" находится в зонах с завышенной коррозионной активностью грунта (насыпные и торфяные земли, завышенная концентрация хлоридов, блуждающие токи, высочайший уровень и электропроводность грунтовых вод).
* Посыпание проезжей части дорог солью, и повышение концентрации хлоридов в грунте приводит к понижению коррозионной стойкости сплава (аустенитной нержавеющей стали) внешнего слоя компенсаторов (75% теплотрасс размещены около проезжей части дорог). Как понятно, скорость коррозии аустенитной стали резко возрастает в среде, содержащей хлор.
* Долгое хранение компенсаторов под открытым небом без антикоррозийной защитной смазки, нарушения аннотации по их транспортировке без защитных кожухов приводят к ударам, возникновению царапин, вмятин и т.д.
* Нарушение технологии строительно-монтажных работ приводит к проникновению воды под изоляцию либо нарушению соосности, что уменьшает срок работы компенсатора.
Ещё в 1983 году Технический совет (протокол № 3 от 05.01.83 г.) Главенствующего топливно-энергетического управления Ленинграда востребовал от проектных, конструкторских организаций и заводов-изготовителей:
* решить делему влияния хлоридов на долговечность сплава сильфонов.
* доработать конструкцию компенсационного устройства таковым образом, чтоб обеспечить перемещение компенсатора в защитном кожухе лишь в продольном направлении. Это обеспечит увеличение надёжности конструкции независимо от свойства установки подвижных и неподвижных опор.
* доработать конструкцию защитного кожуха для обеспечения 100% герметизации сильфона от проникания грунтовых вод.
* предугадать нанесение антикоррозийного покрытия на внешную поверхность сильфонов сильфонных компенсаторов, применяемых в тепловых сетях.
* для роста сроков службы сильфонных компенсаторов нужно ужесточить требования к хранению, транспортировке и монтажу с целью недопущения их повреждений и коррозии при их хранении.
Во избежание разрушения осевых сильфонных компенсаторов из-за несоосности трубопроводов, возникающей из-за просадки грунта, в Санкт-Петербурге, Москве и неких остальных регионах Рф стали использовать сильфонные компенсационные устройства (СКУ) разных конструкций. СКУ должны были конструктивно защищать сильфон от поперечных усилий, изгибающих и вращающих моментов, также от попадания грунтовых вод на сильфон и грунта меж гофрами. Это конструкции "Узлов компенсационных" типа СКФ разработки ОАО "Трест Ленгазтеплострой", блокированные компенсаторы типа КСО разработки филиала "Термо сети" ОАО "Мосэнерго", компенсационные устройства совместной разработки Тепловых сетей АО "Ленэнерго" и ЗАО "Группа ИКА", компенсационные устройства ОАО "Металкомп" и др.
Беря во внимание недочеты, выявленные при эксплуатации осевых сильфонных компенсаторов, также недочеты конструкции указанных выше компенсационных устройств, ОАО "НПП "Компенсатор" разработало
принципиально новейшую конструкцию сильфонного компенсационного устройства для наземной и канальной прокладок теплопроводов и в 1998 году приступило к их серийному изготовлению.
В отличие от сильфонных компенсационных устройств, изготавливаемых иными предприятиями, данной конструкцией предусмотрены:
* направляющие опоры цилиндрической формы, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически передвигаются совместно с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха. Это придает конструкции достаточную твердость и обеспечивает соосность сильфонов и их защиту от поперечных усилий и изгибающих моментов, возникающих при вероятных прогибах теплопровода из-за просадки грунта либо направляющих опор;
* ограничители хода сильфона, которые также защищают сильфон от вращающих моментов;
* толстостенный кожух, изготавливаемый из труб, применяемых для теплопроводов, который задает направление перемещения цилиндрических направляющих опор компенсационных устройств и, в то же время, обеспечивает защиту сильфона от нагрузок, возникающих под действием давления грунта и автотранспорта в случае их внедрения при бесканальной прокладке теплопровода.
* При использовании компенсационных устройств по ИЯНШ.300260.033ТУ
устанавливать направляющие опоры на расстоянии 2Dу - 4Dу от СКУ нет необходимости .
Осевые сильфонные компенсаторы и компенсационные устройства отыскали обширное применение в тепловых сетях Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Москвы, и Столичной области, Тюменской, Иркутской и др. областей, также Белоруссии и Казахстана. Но во почти всех регионах Рф до этого времени по-прежнему при канальной прокладке даже вновь строящихся теплопроводов используются и сальниковые и линзовые компенсаторы.
В крайние годы в Рф для бесканальной прокладки теплопроводов стали обширно применяться железные трубы с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке по ГОСТ 30732. Для исключения аварийности теплотрасс, на теплопроводах неотклонима установка системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением изоляции (СОДК) для обнаружения на ранешней стадии вероятных дефектов металлической трубы, появившихся во время эксплуатации.
В Западной Европе и в неких регионах Рф для компенсации температурных деформаций теплопроводов при бесканальной прокладке не используют осевые сильфонные компенсаторы. В этих вариантах употребляется метод частичной разгрузки температурных деформаций теплопровода при помощи стартовых компенсаторов за счет подготовительного нагрева теплопровода во время его монтажа до температуры, равной 50% от наибольшей.
Сущность этого метода заключается в последующем. Меж 2-мя неподвижными опорами теплопровода устанавливается стартовый сильфонный компенсатор, после этого теплопровод заполняется теплоносителем и греется до температуры, равной 50% от наибольшей рабочей. При всем этом стартовый компенсатор должен сжаться на полную величину рабочего хода. Опосля выдержки при указанной температуре (обычно, в течение суток) кожухи стартового компенсатора завариваются меж собой. После чего соединяются проводники СОДК и на стартовые компенсаторы наносится тепло-гидроизоляция. И так на всем теплопроводе меж каждой парой неподвижных опор.
При всем этом сильфон стартового компенсатора исключается из предстоящей работы теплопровода, и теплопровод остается в эксплуатации в напряженном состоянии.
Не считая того, внедрение предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов имеет еще несколько неудобств:
* при выполнении ремонта теплопровода нужно на данном участке теплотрассы подменять и стартовый сильфонный компенсатор и выполнить в предстоящем вышеизложенные требования по его монтажу и изоляции.
Применение при бесканальной прокладке предварительно нагретых во время монтажа теплопроводов с внедрением стартовых компенсаторов может быть в регионах с мягенькими климатическими критериями, когда перепады температур теплоносителя относительно средней температуры незначительны и стабильны.
В пиковые же режимы отопления, также при остывании теплоносителя и его сливе, что достаточно нередко происходит во почти всех регионах Рф, температурные напряжения на трубопровод и неподвижные опоры резко растут.
Беря во внимание трудности внедрения стартовых компенсаторов, также индивидуальности погодных критерий регионов и надлежащие режимы отопления, в Санкт-Петербурге (с его болотистыми почвами и постоянными наводнениями) и неких остальных регионах Рф при бесканальной прокладке предварительно изолированных труб уже наиболее 15 лет используются предварительно изолированные осевые сильфонные компенсационные устройства разных конструкций. Их изготавливают из осевых сильфонных компенсаторов почти все компании: филиалы ГУП "ТЭК-СПб", "ОАО "Трест Ленгазтеплострой", ЗАО "ЗТФТ "Петерпайп", ПК ЗАО "ТВЭЛ-Теплоросс", ЗАО "РСУ-103", ЗАО "СЗПЭК", ООО "ИММИД", ООО "Сибпромкомплект" и др.
* возможность поперечных, вращающих и изгибающих деформаций сильфона в случае деформации теплопровода из-за просадки грунта;
* недостающая гидроизоляция подвижной части компенсационного устройства от попадания грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку термоизоляции, также на сильфон. Чтоб грунтовые воды не попадали на проводники СОДК, проводники снутри компенсационного устройства прокладываются в гидрозащитном кембрике. Тем, компенсационные устройства (длиной до 4,5 м каждое), исключаются из системы ОДК теплопровода. В случае нарушения плотности сильфона либо патрубков компенсационного устройства система ОДК не сработает. Попадание грунтовых вод под полиэтиленовую оболочку термоизоляции убыстрит внешную коррозию патрубков. Попадание грунтовых вод с завышенной концентрацией хлоридов на сильфон приведет к его разрушению в течение 3 - 5 лет.
Проанализировав недочеты имеющихся конструкций, ОАО "НПП "Компенсатор" в 2006г. завершило разработку осевых сильфонных компенсационных устройств для бесканальной прокладки теплопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке.
Разработка велась на базе отработанной конструкции СКУ по ИЯНШ.300260.033ТУ. Тут также предусмотрены цилиндрические направляющие опоры, установленные с обеих сторон от сильфона, которые телескопически передвигаются совместно с патрубками СКУ по внутренней поверхности толстостенного кожуха.
Гидроизоляция подвижной части СКУ выполняется при помощи защитного сильфона, позволяющего гарантировать полную защиту рабочего сильфона, термоизоляции и проводов системы ОДК от проникания грунтовых вод в течение всего срока службы СКУ.
Во избежание несрабатывания СОДК в случае нарушения плотности сильфона и патрубков компенсационного устройства, проводники системы ОДК проложены во фторопластовой трубке лишь в зоне возможного контакта с железной поверхностью компенсационного устройства.
Воздушная прослойка меж 2-мя сильфонами обеспечивает неплохую тепловую изоляцию в средней части СКУ. Тепловая изоляция патрубков СКУ может выполняться во время монтажа сразу с заливкой пенополиуретаном стыков теплопровода с СКУ. С данной целью к фланцам СКУ приварена железная гильза, на которую посажена термоусаживающаяся муфта, по внешнему поперечнику соответственная полиэтиленовой оболочке теплопровода. Такое конструктивное решение гарантирует защиту пенополиуретановой термоизоляции от проникания в нее грунтовых вод.
Для исключения попадания грунта и ограничения попадания грунтовых вод на защитный сильфон с торцов кожуха установлены уплотнения.
Квалификационные тесты опытнейших образцов СКУ прошли удачно. Технические условия ИЯНШ.300260.043ТУ утверждены и согласованы с ОАО "Объединение ВНИПИЭнергопром". С 2007 года начато серийное создание.
Применение компенсационных устройств по ИЯНШ.300260.043ТУ дозволит в полном объеме решить делему компенсации температурных деформаций теплопроводов с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке в протяжении всего срока эксплуатации. При всем этом гарантируется соосность сильфона при изгибающих моментах в хоть какой плоскости, возникающих при прогибах теплопровода из-за просадки грунта, также гидрозащита сильфона, пенополиуретановой изоляции и проводников системы ОДК в подвижной части компенсационного устройства от проникания грунтовых вод. При всем этом компенсационное устройство не исключается из системы ОДК теплопровода.
Беря во внимание растущие требования по сроку службы теплопроводов тепловых сетей, в 2006 году нашим предприятием проведены несколько НИиОКР
по повышению ресурса сильфонных компенсаторов и срока их службы , также разработаны новейшие модификации осевых сильфонных компенсаторов:
* Вместе с ОАО "НПО ЦКТИ им И.И. Ползунова" завершена ОКР по определению максимально допустимого содержания хлоридов в сетевой воде. На основании отчета по проведенной ОКР срок службы выпускаемых нашим предприятием сильфонных компенсаторов устанавливается - 30 лет, а допустимое содержание хлоридов в сетевой воде при температуре до 150 оС - 250 мг/л.
* Проведены работы по применению противокоррозионных покрытий внешной поверхности сильфонов. Нанесение покрытий на сильфон внедрено в создание с 2006 года.
* Проанализировав способности производства на имеющемся оборудовании без издержек на перевооружение и подготовку производства сильфонов с модифицированной геометрией и увеличенным количеством гофров, спецами ОАО "НПП "Компенсатор" была выполнена ОКР по увеличеннию компенсирующей возможности осевых сильфонных компенсаторов.
В ноябре 2006 года вместе с ОАО "Объединение ВНИПИЭНЕРГОПРОМ" разработан "Руководящий документ по применению сильфонных компенсаторов и сильфонных компенсационных устройств при проектировании, строительстве и эксплуатации тепловых сетей" (РД-3-ВЭП-2006), в каком даны советы по применению в тепловых сетях всех типов сильфонных компенсаторов и компенсационных устройств.
Рекомендуем еще поглядеть по теме .
      
Наши филиалы: Санкт-Петербург / Новосибирск / Екатеринбург / Нижний Новгород / Самара / Омск / Москва /