Что такое сильфонный компенсатор
Компенсатор сильфонный: эффективное приспособление для компенсации теплового расширения труб
Компенсатор сильфонный — это приспособление в виде гибкого вставочного элемента, которое применяется в различных трубопроводных конструкциях. Это изделие выполняет очень важную функцию — компенсацию изменения длины участков той или иной коммуникации. Изменение длины труб происходит, как правило, из-за температурных воздействий или вследствие установочных работ.
Во всех типах трубопроводов, в которых есть риск теплового расширения, устанавливаются компенсаторы
Сильфонные компенсаторы — что это такое?
На сегодняшний день сильфонные компенсаторы эксплуатируются в различных областях человеческой деятельности. Среди основных таких отраслей можно отметить:
Такие приспособления являются очень важными комплектующими элементами различных коммуникаций и используются практически везде, где необходимо компенсировать температурное расширение трубопровода. Наименьшим коэффициентом температурного расширения обладают стальные трубы, а наибольшим — полиэтиленовые изделия. Компенсатор для полиэтиленовых труб является необходимой мерой для исключения деформации. Стоит отметить, что сильфонные компенсаторы для полиэтиленовых труб стыкуются с коммуникацией посредством фланцев. Помимо основной своей задачи, сильфонные компенсаторы выполняют ещё несколько важных функций:
Полезная информация! Также сильфонные компенсаторы могут выступать в качестве переходного соединительного элемента. В таком случае с их помощью производится стыковка труб с разными показателями сечения.
Сильфонные компенсаторы — универсальные устройства и могут выполнять несколько функций одновременно
Технология изготовления сильфонных компенсаторов
Наиболее важной частью конструкции такого устройства является сильфон. Сильфонная гофрированная трубка изготавливается, как правило, из нержавеющей стали.
Нержавеющая сталь является надёжным материалом, который обладает повышенными прочностными характеристиками, а также следующими преимуществами:
Сам процесс производства сильфонной гофротрубы выполняется в два основных этапа:
Для достижения максимальной гибкости сильфонной трубки, сильфонные стенки выполняются многослойными. Благодаря таким манипуляциям готовый продукт отличается высокой резистентностью к давлению, но при этом остаётся довольно гибким.
Компенсаторы изготавливаются из высокопрочной стали и имеют высокую устойчивость к повышенному давлению
Все вспомогательные части сильфонных компенсаторов изготавливаются из высокопрочной углеродистой стали и отличаются высокими техническими характеристиками.
Принцип действия сильфонного компенсатора
Для того чтобы разобраться в том, как именно действует сильфонный компенсатор, необходимо усвоить один важный момент. Температура транспортируемой среды в коммуникации, как правило, имеет чётко установленный показатель, в то время как температура окружающей среды не может быть стабильной.
Важно! При низких показателях температуры окружающей среды трубопровод, состоящий из металла, сжимается и укорачивается, а при высокой температуре, наоборот, расширяется.
Процессы сжатия и расширения неблагоприятно отражаются на коммуникации. В конечном счёте изменение длины трубопроводной конструкции может привести к утрате необходимых герметизационных показателей в местах стыков труб. Чтобы избежать подобных негативных последствий, используют специальные сильфонные компенсаторы, которые нейтрализуют деформационные воздействия и не дают трубопроводу потерять свои эксплуатационные качества.
Принцип действия этого приспособления основан на том, что все дополнительные усилия, которые появляются при расширении или сужении других участков коммуникации, не передаются дальше по трубопроводу. Эти дополнительные усилия принимает на себя сильфонный компенсатор. Благодаря этому деформация может затронуть только определённые участки и не передаются далее по системе. То же самое можно сказать и про вибрации внутри системы. Такие изделия обладают высокими показателями эластичности. На сегодняшний день производится несколько модификаций сильфонных компенсаторных элементов.
При температурном расширении труб компенсатор принимает всю нагрузку на себя, предотвращая деформацию и разрушение трубопровода
При повышении температуры окружающей среды трубопровод расширяется в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. Поэтому при монтаже необходимо правильно фиксировать скользящие и статичные участки системы.
Разновидности сильфонных компенсаторов
Сегодня в продаже можно встретить несколько модификаций этого устройства. Нужный тип сильфонного компенсатора подбирается в зависимости от эксплуатационных условий, а именно — типа нагрузки, которую необходимо будет стабилизировать. Рассмотрим основные разновидности сильфонных моделей:
Осевой. Монтируется на прямом участке коммуникации между двумя статичными опорами. Такие опоры могут быть двух типов:
Используется такой компенсатор для стабилизации деформационных воздействий в осевом направлении. Стоит отметить, что такие приварные модели, помимо гибкости, отличаются высокими прочностными характеристиками.
Рассмотрим распространённые ошибки при установке осевого компенсатора под приварку:
Компенсаторы выпускаются с разным типом крепления к трубам, одна из основных моделей — осевая, монтируемая при помощи сварки
Если учитывать все вышеперечисленные правила, то осевой сильфонный (междуопорный) компенсатор прослужит довольно долго, эффективно справляясь с возложенными на него задачами.
Фланцевый. Такая модель является одной из наиболее распространённых. Она эксплуатируется повсюду и отличается тем, что для стыковки с трубой имеет специальные стыковочные элементы — фланцы. КСФ используется для стабилизации нагрузок в осевом направлении.
Полезная информация! Стоит отметить, что такие компенсаторы отличаются отличной термоустойчивостью и могут монтироваться на коммуникации, температура среды которых доходит до 250 °C.
Компенсатор сильфонный осевой фланцевый. Является надёжным изделием, предохраняющим трубы от статических, а также динамических нагрузок. КСФ представляет собой растяжимое соединение, которое стабилизирует термические изменения длины коммуникации.
Угловой. Такие модели применяются для соединения коммуникации на поворотах. Такое соединение может осуществляться под разными углами. Угловые поворотные компенсаторы предназначены для стабилизации усилий, возникающих на поворотах трубопроводной конструкции.
Эти модели, как правило, оснащаются специальным шарнирным элементом, который определяет характер передвижения устройства. Угловая модель может перемещаться только в одной плоскости, исключая осевые перемещения. Благодаря шарнирному элементу сильфон также предохраняется от скручивания.
Карданный. В отличие от предыдущей модели, это устройство может осуществлять передвижение в любой плоскости. Стоит также отметить, что карданная модель оснащена двумя шарнирными деталями. Такая конструкция позволяет ей изгибаться в осевом направлении.
Компенсаторы карданного типа позволяют компенсировать угловые смещения в трубопроводных системах
Сдвиговый. Такой компенсатор монтируется в точках коммуникации, где может возникнуть усилие, которое повлечёт за собой взаимный сдвиг отдельных сегментов трубопроводной конструкции. Одним из самых распространённых вариантов использования такой модели является его установка в точке входа коммуникации в здание. В этом случае при оседании сооружения компенсатор защитит трубу от деформации и предотвратит аварийную ситуацию. Кроме этого, сдвиговое приспособление применяется для стабилизации недочётов, совершённых при прокладке коммуникации. Сдвиговые модели, как правило, обладают двумя сильфонами, поэтому их ещё называют двухсекционными сильфонными компенсаторами.
Компенсатор стартовый сильфонный. По своему конструктивному исполнению причисляется к осевой модели, однако, имеет одно отличие — производится с защитным кожухом, который состоит из двух частей.
Сильфонное компенсирующее устройство (СКУ)
Сильфонный компенсатор СКУ производится из нержавеющей стали и может быть двух видов в зависимости от конструктивных особенностей:
Сильфонные компенсирующие устройства оснащаются специальным защитным футляром, который предохраняет сильфон от механических деформаций, а также способствует соосности устройства.
Такой прибор, как правило, утепляется специальным материалом — пенополиуретаном (ППУ). Изоляция из ППУ является надёжным и современным вариантом утеплителя. А также стоит отметить, что помимо теплоизоляции, СКУ оснащается и гидроизоляцией. Существует два варианта гидроизоляции сильфонного компенсирующего устройства:
Обратите внимание! Модели с гидроизоляцией из оцинковки используются в коммуникациях, прокладываемых открытым способом (на поверхности земли). А компенсаторные устройства с гидроизоляцией из полиэтилена эксплуатируются при закрытом монтаже коммуникаций (под землёй).
Рассмотрим основные преимущества использования СКУ:
При открытом монтаже СКУ в обязательном порядке необходим монтаж защитного короба, который обезопасит компенсатор от доступа посторонних лиц, а также защитит устройство от атмосферных осадков.
Сильфонные компенсаторы
Сильфонный компенсатор – это устройство, предназначенное для компенсации возникающих в процессе эксплуатации трубопроводов деформаций, которая возможна за счет гибкого элемента (сильфона). Деформации неизбежно возникают из-за температурных изменений внутренней и внешней среды трубопровода, из-за внешних факторов, погодных явлений, монтажных работ.
Сильфонные компенсаторы применяются с целью уменьшить пагубное влияние на трубопровод разрушительных сил. Установка такого устройства на трубопроводе значительно продлевает его срок службы.
Классификация компенсаторов
Соответственно одна из градаций сильфонных компенсаторов проводится по принципу работы с каким-то видом деформации трубопровода.
Осевые сильфонные компенсаторы, предназначены для компенсации температурных расширений трубопровода возникающем при движении теплоносителя по нему, за счет движения сильфона в осевом направлении. Применяют осевые компенсаторы в трубопроводных системах большой длины и малой длины, во всех сферах промышленности. Можно с уверенностью сказать, что это самые популярные и часто используемые компенсаторы. Они просты, надежны в работе и не нуждаются в обслуживании.
Угловые сильфонные компенсаторы за счет изгиба оси сильфона по дуге, смещают оси патрубков под углом в одной плоскости. Данные компенсаторы устанавливаются на трубопроводах, которые имеют колена в разных плоскостях. Угловые компенсаторы позваляют стабилизировать работу всей системы, устраняя опасные деформации. 
Сдвиговые сильфонные компенсаторы используют деформацию сильфона, за счет которой появляется возможность смещать патрубки в различных плоскостях при параллельности их осей. Сдвиговые компенсаторы используются на длинных участках трубопроводов, где небольшая несоосность трубы появляется в следствие наличия большого количества элементов, а так же невозможности проведения идеального монтажа.
Существуют так же сильфонные компенсаторы предназначенные для комбинированных видов деформации: сдвигово-осевые, поворотно-осевые, универсальные.
Встречаются и другие виды сильфонных компенсаторов, например, стартовые.
Стартовые сильфонные компенсаторы, предназначены для ввода в эксплуатацию нового трубопровода. Для компенсации температурных деформаций при заполнении теплоносителем труб в процессе ввода трубопроводной сети в эксплуатацию. Стартовые компенсаторы срабатывают всего один раз, после чего становятся элементом трубы.
Основным элементом стартового компенсатора является сильфон, установленный внутри двух защитных кожухов. При поступлении горячего теплоносителя в трубу, сильфон сжимается, компенсируя деформацию системы. Полностью сработав, сильфонный компенсатор исключается из сети, для чего его кожухи свариваются между собой. По своему виду стартовый сильфонный компенсатор напоминает обычный осевой, самый простой КСО. Однако в осевом компенсаторе заложен куда больший запас хода.
Встречаются и другие виды сильфонных устройств:
Устройство
Технические характеристики
Для того чтобы понять какой тип конструкции необходим, инженеры проводят расчет компенсатора, в котором учитывают все требования предъявляемые к нему. 
Эскиз сильфонного компенсационного устройства (СКУ) с тепловой изоляцией из пенополиуретана (ППУ)
По эскизам разрабатывается техническая документация, которая выпускается к каждому устройству.
Применение
Используются сильфонные компенсаторы во многом благодаря своему преимуществу в герметичности и температуростойкости перед другими компенсаторами (сальниковыми, линзовыми, резиновыми, тканевыми). К тому же металлический сильфон работает надежнее и имеет большой запас хода.
Важным достоинством сильфонных компенсаторов является метод их установки, их возможно установить в любом месте трубопровода, независимо от способа его прокладки, и без необходимости строительства специальных камер.
В настоящее время большое количество заводов сосредоточено на изготовлении подобных устройств, поэтому на сильфонном рынке всегда достаточно предложений.
Сильфонные компенсаторы: эффективная компенсация теплового расширения труб
Сильфонные компенсаторы представляют собой специальные приспособления, предназначенные для компенсации изменения длины участка трубопроводной конструкции. К изменению длины может привести некорректная установка системы или влияние температуры. Их необходимо устанавливать на всех трубопроводах с риском теплового расширения.
Сильфонные компенсаторы — что это такое?
Компенсаторы с сильфоном используются в различных областях деятельности человека. Наиболее широко они распространены в сфере энергетической промышленности, металлургии, на предприятиях по нефтепереработке и в сфере ЖКХ.
Установка сильфонных компенсаторов на трубопроводах нужна для компенсации температурного расширения. Поэтому они необходимы при монтаже полиэтиленовых систем (при помощи фланцевого соединения) из-за наибольшего коэффициента температурного расширения материала. При этом у стальных изделий этот параметр имеет наименьшие показатели.
Кроме исключения деформации трубы при температурном расширении, эти изделия выполняют другие важные функции.
Во-первых, они защищают трубопровод от механических повреждений. Во-вторых, позволяют скомпенсировать монтажные нюансы и недочеты, допущенные при прокладке трубопроводной системы. В-третьих, они используются для гашения вибраций, возникающих при движении среды в системе и от работы подсоединенного оборудования. В-четвертых, компенсаторы нужны для обеспечения требуемых параметров герметичности в транспортных трубопроводах.
Еще одна функция сильфонных компенсаторов — возможность применения этих изделий в качестве соединительного элемента труб разного сечения.
Технология изготовления и технические характеристики сильфонных компенсаторов
Сильфон (сильфонная гофротруба) — самая важная часть в конструкции компенсатора. Она изготавливается из нержавеющей стали с повышенными прочностными характеристиками. Вспомогательные элементы сильфонных компенсаторов выпускают из углеродистой стали.
Преимущества сильфонов из нержавейки:
Изготовление сильфона осуществляется в два этапа. Сначала тонкостенный листовой прокат вальцуется и сваривается продольным швом для получения цилиндра. Затем, на нем формируется гофрированная поверхность. Стенки сильфона делают многослойными с целью получения максимальной гибкости трубки. В итоге изделие хорошо сопротивляется высокому давлению, не теряя гибкости.
Принцип действия сильфонного компенсатора
Для понимания принципа работы сильфонного компенсатора необходимо усвоить, что температура рабочей среды всегда одинаковая, а вот температура окружающей среды может меняться. Температурные перепады приводят к сужению (при низких показателях среды) или расширению (при повышении температуры) трубы. Это плохо отражается на коммуникации и способно привести к разгерметизации системы.
Установка сильфонных компенсаторов на газопроводах и других трубопроводах позволяет нейтрализовать воздействие деформаций и избежать потери эксплуатационных свойств коммуникации. Принцип действия устройства основан на препятствии передачи дополнительных усилий, образующихся при сужении/расширении на конкретном участке, дальше по трубе. Он позволяет огородить систему от деформаций, локализовав их на определенном участке.
Стоит помнить, что, при повышении температуры, происходит расширение трубы как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Поэтому очень важна корректная фиксация скользящих и статичных участков трубопровода.
Обозначение сильфонного компенсатора на чертежах
Разновидности сильфонных компенсаторов
Существует множество типов сильфонных компенсаторов, используемых для монтажа на трубопроводах в зависимости от стабилизируемой нагрузки. Их классифицируют по следующим параметрам:
Осевой
Такие изделия устанавливаются на прямых участках трубопровода между статичными опорами. Они применяются для стабилизации осевых деформаций и монтируются сварным способом.
Наиболее распространенные ошибки при монтаже сильфонных осевых компенсаторов:
Если внимательно отнестись к выбору осевого компенсатора и провести правильный монтаж изделия, он прослужит длительное время без замены на новый.
Установка фланцевого компенсатора на трубе
Фланцевый
Фланцевые компенсаторы — наиболее распространенный тип изделий, применяемый для стыковки труб с помощью фланцев. Они позволяют создать разъемное соединение и стабилизировать нагрузки в осевом направлении.
Компенсаторы этого типа отличаются высокой термоустойчивостью, надежностью и сопротивляемостью к статическим и динамическим нагрузкам. Применяются в трубопроводных системах, транспортирующих среду с температурой до 250С.
Угловой
Угловые сильфонные компенсаторы устанавливаются на поворотах трубопроводов. Могут иметь разный угол и помогают скомпенсировать усилия среды, возникающие на повороте трубы. Они оснащаются особым шарнирным элементом, определяющим характер перемещения устройства.
Угловые изделия способны передвигаться лишь в одной плоскости (без осевых изгибов). Шарнирная конструкция защищает сильфон от скручивания.
Карданный
Карданные сильфонные компенсаторы могут перемещаться в любой плоскости, благодаря наличию двух шарнирных элементов. Это позволяет им также перемещаться в осевом направлении.
Сдвиговый
Сдвиговые осевые компенсаторы устанавливаются в тех местах, где возможно появление усилия, способного привести к взаимному сдвигу отдельных частей трубопровода. Самое частое место монтажа — на входе трубопроводной системы в сооружение. При таком расположении компенсатор защищает коммуникации от деформации и возможных аварий.
Также эти устройства используются для стабилизации монтажных ошибок при прокладке трубопровода. Они имеют в своей конструкции два сильфона, из-за чего их также называют двухсекционными компенсаторами.
Существует специальный стартовый сильфонный компенсатор, обладающий защитным кожухом из двух частей, но считающийся осевой моделью устройства.
Характеристика и назначение сильфонного компенсатора
Сильфонные компенсаторы изготавливаются из нержавеющей стали одно- или двухсекционными. Они имеют специальный кожух, защищающий сильфон от внешних воздействий и механических повреждений.
Обозначение сильфонного компенсатора на схемах.
Для повышения герметичности и теплоизоляции узла используются полиуретановые прокладки (ППЦ), а для гидроизоляции — полиэтиленовые или оцинкованные вкладки. Оцинкованный вариант гидроизоляции подходит для систем, расположенных на поверхности земли, а полиэтилен подойдет для трубопроводов, смонтированных закрытым методом.
Сильфонные компенсаторы имеют обширную сферу эксплуатации:
Они монтируются на разных участках трубопровода в зависимости от назначения устройства. Их устанавливают в местах стыка труб, а также при подсоединении различного оборудования к системе.
Использование сильфонных компенсаторов особенно важно в многоэтажных зданиях, где требуется уменьшение нагрузок на горизонтальные отводы между этажами.
Порядок установки
Сильфонные компенсаторы устанавливаются на трубопровод одновременно с монтажом труб. При этом необходимо четко следовать проекту и соблюдать габариты, не допускать применения нагрузок. Корпус устройства маркируется специальной стрелкой, указывающей направление перемещения рабочей среды в трубопроводе.
По типу подсоединения к коммуникационным системам различают компенсаторы фланцевые, муфтовые или приварные.
При монтаже сильфонного компенсатора на трубопровод следует соблюдать определенную последовательность:
Монтаж осуществляется в соответствии с руководством завода-производителя без прикладывания скручивающих и изгибающих нагрузок.
Компенсатор подбирается исходя из расчетов линейного расширения труб, их параметры должны соответствовать проектным расчетам. Между двумя неподвижными креплениями допускается устанавливать только один компенсатор.
Преимущество применения сильфонных компенсаторов:
Компенсатор сильфонный
Компенсатор сильфонный
Компенсаторы сильфонные — это гибкие и растяжимые в пределах своих упругих деформаций устройства, предназначенные для трубопроводов любых технологических систем. Компенсаторы могут использоваться для: компенсации температурного расширения трубопроводов; предотвращения разрушения труб при их деформации; компенсации не соосности в трубопроводных системах, возникших вследствие монтажных работ; изолирования вибрационных нагрузок от работающего оборудования и потока транспортируемой среды; герметизации трубопроводов.
Содержание
Типы компенсаторов, применяемых в теплосетях
В теплотрассах применяются трубные, сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.
Наиболее простым способом является применение естественной компенсации за счет гибкости самого трубопровода с использованием при этом колен П-образной формы. П-образные компенсаторы применяются при надземных и канальных прокладках трубопроводов. Для них при надземной прокладке требуются дополнительные опоры, а при канальной — специальные камеры. Всё это приводит к значительному удорожанию трубопровода.
Сальниковые компенсаторы, которые до недавнего времени чаще всего использовались в российских теплосетях, тоже имеют ряд серьезных недостатков. С одной стороны, сальниковый компенсатор может обеспечить компенсацию любых по величине осевых перемещений. С другой стороны, сейчас не существует сальниковых уплотнений, способных обеспечивать герметичность трубопроводов с горячей водой и паром в течение длительного времени. В связи с этим требуется регулярное обслуживание сальниковых компенсаторов (набивки), проводить которое можно только после отключения трубопровода. Но даже это не уберегает от протечек теплоносителя. А поскольку при подземной прокладке теплопроводов для установки сальниковых компенсаторов требуются специальные камеры обслуживания, это значительно усложняет и делает более дорогим строительство и эксплуатацию теплотрасс с компенсаторами такого типа.
Линзовые компенсаторы применяются, в основном, на тепло-газовых магистралях, водо и нефтепроводах. Жесткость этих компенсаторов такова, что для их деформации требуются значительные усилия. Тем не менее, линзовые компенсаторы обладают весьма низкой компенсирующей способностью по сравнению с другими типами компенсаторов, к тому же трудоемкость их изготовления достаточно высока, а большое количество сварных швов (что вызвано технологией изготовления) снижает надёжность этих устройств.
Сильфонные компенсаторы
Сильфонные компенсаторы имеют малые габариты, могут устанавливаться в любом месте трубопровода при любом способе его прокладки, не требуют строительства специальных камер и обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Срок их службы, как правило, соответствует сроку службы трубопроводов. Применение сильфонных компенсаторов обеспечивает надежную и эффективную защиту трубопроводов от статических и динамических нагрузок, возникающих при деформациях, вибрации и гидроударе. Благодаря использованию при изготовлении сильфонов высококачественных нержавеющих сталей, сильфонные компенсаторы способны работать в самых жестких условиях с температурами рабочих сред от «абсолютного нуля» до 1000 °C и воспринимать рабочие давления от вакуума до 100 атм., в зависимости от конструкции и условий работы.
В зависимости от назначения и условий применения используются различные конструктивные исполнения компенсаторов, представляющие собой различные комбинации сильфонов, присоединительной и ограничительной арматуры, направляющих патрубков и защитных кожухов.
