Виды и назначения компенсаторов для трубопроводов: характеристики и особенности монтажа

Проектирование систем отопления и водоснабжения предусматривает несколько вариантов достижения высокой безопасности устройств. Одним из наиболее эффективных методов достижения длительной безаварийной эксплуатации бытовых и промышленных установок отопления является комплексный метод применения устройств безопасности. Метод подразумевает многоступенчатую, дублирующую функцию компонентов системы и использование устройств, обеспечивающих предотвращение аварийных ситуаций. Одним из таких устройств выступают компенсаторы для трубопроводов отопления.

Назначение и способы монтажа компенсаторов для полипропиленовых и труб

Как и металлические трубы, трубы из полипропилена также подвержены расширению при избыточном нагреве. И пусть эти значения небольшие, но сбрасывать их со счетов никоим образом нельзя. Согласно стандарту коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб при разнице температур в 70 градусов составляет 10,50 мм на 1 погонный метр трубы.

То есть при температуре воздуха в 20 градусов, а температуре теплоносителя 90 градусов обычная труба диаметром 20 мм и длиной 1 метр станет длиннее на 1 см. Нетрудно представить, то магистраль из таких труб длиной 3 метра увеличится на целых 3 см. А это уже становится большой проблемой для системы отопления здания.

Выход в таком случае один – установка в трубопровод компенсатор линейного расширения труб.

Принцип работы этого устройства прост – при нагревании и расширении компенсатор благодаря своей конструкции и особым материалам, из которых он изготовлен меняет свою форму. То есть сжимается и таким образом, обеспечивает компенсацию того объема трубопроводов что увеличиваются в объеме. При охлаждении, когда материал трубы наоборот, сжимается компенсатор, деформируется, расширяясь и таким образом, обеспечивает целостность трубопровода.

Для чего служат компенсаторы

Необходимо понимать, что тепловые сети – это трубные системы, по которым перемещаются носители тепловой энергии. Чаще это горячая вода, реже насыщенный пар. Поэтому на такие магистрали действуют две основные нагрузки и две малозначительные. Но даже малая значимость нередко приводит к большим авариям.

Основные проблемы:

• перепады температуры;
• перепады давления.

Под действием двух этих нагрузок происходит то расширение труб, то их сжатие. Такие подвижки часто приводят к деформациям, а со временем к росту перегрузок. Конечный итог – разрушение всей системы или участка, что одинаково неприятный момент, экономически затратный.

Две незначительные нагрузки:

• вибрация труб от работы насосных установок;
• собственная вибрация самой магистрали.

Если эти две составляющие по амплитуде совпадут, быстро произойдет разрушение трубной конструкции, особенно в местах стыков ее элементов.

Чтобы этого избежать, в трубопровод устанавливают компенсаторы. Это своего рода эластичные конструкции (приспособления), которые гасят не только вибрацию, но и последствия расширения и сужения труб. По сути, они компенсируют нагрузки, действующие на трубопровод.

Трубы под действием изменяющихся температур и давления не только расширяются или сужаются в поперечной плоскости. Есть такое понятие, как линейное расширение материалов. Оно в конструкции трубопроводов теплосетей происходит постоянно.

Это серьезная нагрузка, выдержать которую трубы могут только с помощью компенсаторов. Если их не установить, то в первую очередь выходить из строя начнут сварные швы и места соединения участков, которые проведены муфтами.

Поэтому сегодня монтаж разных видов тепловых компенсаторов в трубопроводах теплосетей – обязательная операция, которая не обсуждается. Только так можно обеспечить эффективную и долгосрочную работу трубных тепловых систем.

Чем грозит расширение труб

Список того, что может произойти с трубопроводом, если в него не установить один из видов компенсаторов:

• изгиб магистрали, что негативно скажется на скорости движения горячей воды, также при этом пострадают опоры, установленные под трубы;
• излом по участкам в местах стыковки элементов магистрали;
• появление протечек (это снижает эффективность работы теплотрассы).

Это делает систему недолговечной и приводит к необходимости постоянных ремонтных работ, что сказывается на себестоимости поставляемых услуг.

Компенсаторы для полипропиленовых труб: сильфонные, п-образные, компенсатор Козлова

• Сильфонные устройства;
• П-образные вставки;
• Вставки типа петля;
• Компенсатор Козлова.

Компенсационные изделия и трубопровод

Компенсационные изделия осевого типа устанавливают в определённой очередности. На первом этапе их фиксируют с помощью сварки одним концом к трубе. Между противоположной стороной и торцом трубы оставляют зазор, который равен длине заранее выполненной растяжки. Для операции растяжки компенсационного изделия применяют метизы различной формы (гайки, шпильки). При монтаже шарнирных компенсационных устройств их сваривают во соответствии со схемой монтажа, при этом болты, скрепляющие щеки шарниров, не снимают.

Их демонтируют после проверки длины зазоров между стыками и затягивания крепежных изделий

Компенсаторные изделия сальникового типа требуют обеспечения соосности со стыкуемыми трубами. Смещение осей при монтаже недопустимо, в противном случае может произойти заклинивание движущихся частей или выход из строя набивки компенсационного устройства. Направляющие, которые установлены на трубы обживают ее, и таким образом, происходит центрирование труб в разных плоскостях.

Компенсаторы для полипропиленовых труб и способы их установки в систему отопления

Сильфонные устройства

Этот тип компенсаторов предназначен для установки в особо ответственных системах. Это связано с конструкцией устройства – основа его состоит из гофры из нержавеющей стали. Наружная часть выполняется из качественного алюминия. Основное назначение высокотемпературные трубопроводы и трубопроводы высокого давления. Применяются для работы с водяным насыщенным паром, водой, нагретой до 90-95 градусов, а также давлением до 16 бар.

Для металлических сетей используются сильфоны с фланцевым типом соединения, для полипропиленовых основной тип соединения муфта с металлической вставкой под резьбу с одной стороны, а с другой стороны, стандартное гнездо для пайки.

П-образные вставки

Вставка типа петля

Компенсатор Козлова

Все представленные компенсаторы трубопроводов отопления относятся к устройствам осевого типа, то есть они лучше всего срабатываются при включении их в ровный вертикальный или горизонтальный участок.

Для других типов установки, например, со сдвигом, или Z-образные участки или для угловых поворотов используются модифицированные П-образные и петельные компенсаторы.

Защита трубопроводных систем от излишних нагрузок

Защита трубопроводных систем от излишних нагрузок начинается на стадии проектирования. Проектировщики и конструкторы рассчитывают его таким образом, чтобы его составные части (трубы) имели возможность свободно изменять свою длину при перепадах температуры при этом система и ее составные части не должны испытывать дополнительных нагрузок.

Другими словами, трубопроводные системы, разумеется, правильно спроектированные, получают возможность изменять свои линейные размеры, но лишь в пределах допустимых нагрузок и без использования специального оборудования называют самокомпенсацией.

Она (самокомпенсация) может быть реализована только потому, что трубопроводы состоят не только из прямых участков, как правило, между опорными точками размещают повороты или отводы.

Эти конструктивные элементы — повороты или отводы и помогают компенсировать колебания длины. Она напрямую связана с эластичностью конструкции на прямом участке, другая часть компенсируется за счет характеристик металла, который использован для производства труб.

Но заложить в проект возможность самокомпенсации не всегда представляется возможным или использовать ее в полном объеме нельзя, тогда в трубопроводной системе монтируют устройства, под названием компенсаторы.

В нашей компании освоен серийный выпуск следующих типов компенсационных изделий:

• сильфонных;
• линзовых ПГВУ;
• линзовых ОСТ;
• сальниковых;
• тканевых.

Как выбрать и установить компенсатор для полипропиленовых труб

Несмотря на надежность сильфонного компенсатора, для небольших по диаметру труб его установка весьма сложна. Куда проще использовать для этого П-образный переход или петлю. А вот компенсатор Козлова стал сегодня настоящей находкой. Его просто устанавливать, да и по своим характеристикам он отлично подходит именно для скрытой установки, ведь его внешний диаметр ненамного больше диаметра труб отопления.

П-образные компенсаторы чаще всего устанавливаются на горизонтальных отрезках. Петельный компенсатор отлично показал себя для вертикальной установки. Именно петельный тип чаще всего используется при монтаже водопровода.

Компенсатор Козлова устанавливается независимо от положения, он одинаково удобен и для горизонтальной, и для вертикальной установки.

Особенности монтажа линзовых компенсационных устройств

При монтаже линзовых компенсаторов необходимо отслеживать расположение дренажных устройств, это могут быть штуцеры или краны. Кроме того, направляющий стакан должен быть установлен по оси движения перемещаемой рабочей среды.

Линзовые компенсационные устройства целесообразно устанавливать в трубах, узлах или блоках до того, как их установят в предусмотренное конструкторской документацией положение. При транспортировке, хранении готового с линзового компенсационного устройства необходимо обеспечить сохранность изделия. Для этого используют специальные приспособления их называют жесткость. После монтажа готового изделия их надо удалить.

Во время сборки трубопроводов, расположенных в вертикальной плоскости, монтажники должны приварить скобы, устанавливаемые параллельно компенсатору и срезаемые по окончании работ.

Перед монтажом линзовые компенсационные устройства должны быть растянуты на половину их способности выбирать температурную деформацию.

Эти изделия могут быть растянуты и во время монтажа, по окончании сварочных работ или сборки на фланцах. Кроме того, должны быть смонтированы все стационарные опоры, подвесные устройства и пр.

В таком случае растяжку компенсаторов выполняют путем его притягивания к ближайшему, специально подготовленному стыку.

Сжатие изделия проводят после того как оно окончательно связано с трубопроводом, до того, пока оно не закреплено на стационарных опорах. Для манипуляций с компенсационным устройством используют приспособление, в состав которого входят — два хомута и удлиненные шпильки.

При установке в трубопроводной системе нескольких компенсаторов проектировщики обязаны предусмотреть наличие стационарных опор, располагаемых за устанавливаемым изделием. Такой подход позволяет предупредить прогиб трубопроводной линии, находящейся в нагруженном состоянии. Такой подход обеспечит равномерную деформацию всех, смонтированных на этом участке компенсационных изделий. Все дело в том, у каждого линзового компенсатора собственные параметры жесткости.

У линзовых, их иногда называют волнистыми, компенсаторов перед монтажом необходимо проверить строительную длину, затем выставляют зазор, который должен соответствует предварительному нагружению (растяжке).

Что важно знать при подборе компенсаторов на полипропиленовые трубы?

• Диаметр труб системы отопления должен соответствовать диаметру посадочных муфт компенсатора;
• Они устанавливаются в местах, указанных в проекте системы отопления, поэтому перед тем как подбирать комплектующие необходимо провести оценку возможности его установки в указанном месте;
• Компенсаторы для трубопроводов отопления должны обеспечивать запас от расчетного показателя коэффициента расширения еще на 10-15%.

Расчет компенсаторов выполняется по формуле:

X=LxTxK

L – длина прямого участка трубопровода; Т – температура нагрева жидкости теплоносителя относительно начальной температуры в помещении; K – коэффициент теплового удлинения.

Полученный результат и будет означать показатель линейного расширения прямого участка трубопровода.

Правила выбора

Выбор компенсатора для трубопровода любого назначения строится на анализе конкретных характеристик моделей разных видов. Базовые параметры (отправные точки поиска) – давление в системе, диапазон температур, расход рабочей среды, материал труб. Кроме этого, перед принятием решения стоит учитывать следующее:

• самый длительный жизненный цикл – у сальниковых вариантов, это одна из причин, которые сделали сальниковые устройства популярными для капремонтов сложных систем и ремонта сетей теплоснабжения;
• между гладкостью зеркала и сроком службы набивки есть прямая связь (у моделей с более гладким зеркалом срок службы набивки больше);
• в сетях, где велика вероятность небольших повреждений оборудования, не стоит использовать многослойные компенсаторы (при минимальных деформациях они теряют герметичность камер/каналов);
• одно из уязвимых мест конструкции – гофра, она легко повреждается при погрузках/выгрузках и транспортировках, потому перед приемкой ее целостность надо проверять.

Установка компенсаторов для полипропиленовых труб

Алгоритм работ по установке П-образной конструкции компенсатора выглядит следующим образом:

• Подготавливаются необходимые материалы и инструменты;
• Проводится замер места установки и определяется, в каком положении будет установлена конструкция;
• Маркером на трубопроводе делается пометка места врезки компенсатора;
• По ширине отрезка врезки отрезается отрезок трубы;
• К отрезку с двух сторон прикрепляются уголки 90 градусов, положение отводов одностороннее;
• Далее, к отводам прикрепляется отрезки труб;
• К концам отрезков прикрепляется уголки для подключения к трубопроводу;
• Завершающий этап соединение компенсатора с трубопроводом.

Получившуюся конструкцию необходимо закрепить монтажными клипсами к стене. Для крепления выбираются точки в середине П-образного отводка и в 10-15 см от точек врезки в магистраль по обе стороны от врезки.

Теперь, когда понятна технология расчета и установки компенсаторов линейного расширения, нет большой проблемы самостоятельно сделать все необходимые работы и самостоятельно провести сборку устройства.

Что это такое?

Когда изменяется температура жидкости в пластиковом трубопроводе, происходит процесс линейной деформации. Из-за этого могут возникать провисания, которые со временем приведут к образованию трещин. Чтобы компенсировать расширение полипропилена, возникающее при скачках температуры или давления, нужно устанавливать специальный компенсатор ПП.

Компенсатор — простая деталь, которая имеет высокий показатель гибкости. Визуально он напоминает петлю, но существуют изделия похожие на отрезок гофры. Часто в комплекте с такими деталями поставляются фитинги для их монтажа на трубопровод.

Для чего нужен

При монтаже трубопроводных систем наверняка может возникнуть закономерный вопрос: зачем нужен компенсатор полипропиленовых трубопроводов?

Полипропиленовый компенсатор представлен в виде специальной конструкции соединительного типа. Часто она имеет форму петли.

Назначение полипропиленового компенсатора заключается в обеспечении компенсации на линейное расширение трубопровода. Устройство предотвращает чрезмерное воздействие на внутренние стенки трубопровода таких факторов, как высокая температура и чрезмерное давление.

Таким образом установка компенсаторов на полипропиленовые трубы обеспечивает оптимальную стабилизацию всей водоносной магистрали.

Несмотря на достаточно невысокую стоимость и относительную простоту конструкции, данное устройство значительно увеличивает эксплуатационный срок трубопроводов.

Компенсатор, благодаря простоте своего устройства, позволяет произвести монтирование на практически любой прямой участок трубопроводов. Он обеспечивает высокую степень надежности всей системы.

Особенности конструкции

Петлеобразный компенсатор для полипропиленовых трубопроводов часто изготавливается с применением статического полипропилена.

Современные изделия производятся с учетом специального метода инжекционной прессовки. Зачастую данная деталь продается в двух цветовых вариациях – белой и серой.

Полипропиленовый компенсатор, благодаря простоте своей конструкции и относительно малому весу, с легкостью подвергается монтажу на водопроводную систему.

Соединение ПВХ труб

Для корректной установки данного изделия не требуется применения специальных инструментов или уплотнителей.

Тепловые компенсаторы для полипропиленовых труб повсеместно применяются во всех типах трубопроводов.

Монтируя данное изделие, вы, тем самым, значительно увеличиваете ее прочность и защиту от разрывов.

Особенно это касается тех мест, где находятся стыки и узловые соединения. Часто компенсатор для полипропилена монтируют посредине трубы. Это может быть участок, расположенный между двумя зафиксированными опорами.

Кроме того, компенсаторы эффективно защищают трубопровод от чрезмерного растяжения или внезапного смещения.

Это может произойти при резком повышении температуры рабочей среды внутри трубы, либо при возникновении гидравлического удара.

Устройство достаточно широко применяется для целого ряда систем. Это:

• системы и магистрали для холодного водоснабжения;
• системы, обеспечивающие снабжение горячей водой, где расширение неизбежно;
• отопительные системы.

Он эффективно выполняет свою ограничительную функцию при случаях несанкционированного сокращения труб, изготовленных из полипропилена.

Устройство монтируется на магистралях зданий, имеющих разнообразное назначение. Это могут быть:

• Загородные и многоквартирные жилые дома;
• Коммерческие и административные строения;
• Все разновидности производственных помещений.

Преимущества и недостатки

Данная деталь берет на себя выполнение важнейшей для любого трубопровода функции – обеспечения целостности конструкции. Это делает ее незаменимой. Изделие хорошо тем, что:

• Эффективно способствует стабилизации внутреннего давления на трубах;
• Производит отсечку так называемых вихревых потоков;
• Способствует быстрому и удобному креплению (сварке) с основной магистральной трубой;
• Обладает высокой степенью надежности благодаря изготовлению из высококачественных материалов;
• Обладает весьма продолжительным рабочим ресурсом и сроком эксплуатации, превышающим 50 лет;
• При правильном монтаже обеспечивает идеальную герметичность.

Существенных недостатков в конструкции, устройстве или работе данных изделий не выявлено. Единственный, и, пожалуй, самый весомый минус – это возможность комбинации только с теми трубами, которые выполнены из полипропилена.

Виды и отличия

На сегодняшний день выпускается несколько основных разновидностей компенсаторов, которые монтируются на полипропиленовый водопровод:

Компенсатор в форме петли

1. Сильфонные осевые изделия марок КСО и ОПН. Установка и последующая интеграция таких изделий крайне проста и незатейлива. Это обусловлено наличием специальных крепежных направляющих узлов. Они представлены в виде крепко зафиксированных опор, что существенно упрощает их установку.
2. Компенсаторы сдвиговые марки КСС. Предназначаются для эффективного обеспечения компенсации на двух областях одновременно. Располагаются параллельно центральной оси магистрали. Кроме того, конструкция снабжена одной или двумя гофрами, которые выполнены из нержавеющей стали. Элементы соединены друг с другом посредством соединительной арматуры.
3. Поворотные элементы КСП. Применяются с целью устранения последствий линейного расширения. Оно возникает на тех отрезках трубопровода, где присутствуют повороты. Устройство жестко фиксирует угол и может повторять контуры магистрали под углом 90 градусов.
4. Универсальные типы изделий КСУ. Обладают тремя режимами рабочего хода – угловым, поперечным и осевым. Зачастую подобный элемент применяется в тех случаях, когда нужно смонтировать короткую магистраль с большим количеством ответвлений.
5. Резиновые фланцевые сильфонные компенсаторы активно внедряются в структуру тех водопроводов, на которых часто формируются гидравлические удары. Эти устройства могут компенсировать мелкие неточности, связанные с искривлением центральной оси водопроводной магистрали.

Как правильно выбрать?

Перед тем, как приобрести компенсатор, следует ознакомиться с несколькими важными рекомендациями.

В первую очередь перед покупкой нужно корректно учесть диаметр самого изделия и диаметр трубы, на которую оно будет вмонтировано.

Эти показатели должны совпадать. Нужно помнить, что наиболее часто встречаемый диаметр пластиковых труб составляет от 20 до 40 мм. Для систем, расположенных в квартирах и частных домах, наиболее приемлемый диаметр – 20 мм.

Система отопления не монтируется без компенсаторов

Помните, что при помощи фланцевого метода крепления компенсатор прикрепляется не к магистрали, а к встречному фланцу.

Исходя из этого, предпочтение отдается именно фланцевому компенсатору. Данное изделие обеспечит надежное, герметичное, и, в то же время разъемное соединение.

В том случае, когда возникнет аварийная ситуация, можно будет быстро произвести срочную замену элемента.

В виду простоты конструкции цена компенсатора для полипропиленовых труб достаточно приемлема. Она колеблется в следующих пределах.

Компенсатор сильфонный, КСО:

• Рабочее давление: 16 атм;
• Общая длина: 250 мм;
• Диаметр патрубка: 21,5 мм;
• Цена: 3-4 $.

Компенсатор сдвиговый, КСС:

• Рабочее давление: 12 атм;
• Общая длина: 170 мм;
• Диаметр патрубка: 18 мм;
• Цена: 2-3 $.

Компенсатор фланцевый, резиновый:

• Рабочее давление: 18 атм;
• Общая длина: 295 мм;
• Диаметр патрубка: 20 мм;
• Цена: 1-2,5 $.

Какой выбрать

Компенсаторы должны обеспечить снижение нагрузок, возникающих в продольном и поперечном направлении, а также под углом к оси трубопровода при удалении трубы.
Г-образные, П-образные, кольцевые компенсаторы и устройства в форме змейки представляют собой участки трубопровода (из того же полипропилена, или близких по характеристикам, но обладающих большей упругостью и эластичностью материалов), которым придана соответствующая форма.

Монтируются они также, как и участки основной магистрали (сколько слоев ФУМ-ленты надо наматывать, написано здесь).

В конструкцию включают фитинги для получения формы (например, для П-образных компенсаторов) или добиваются нужных характеристик без их использования.

Ассортимент устройств, реализующих компенсацию теплового расширения за счёт других материалов, гораздо шире.

К ним относятся:

• осевые сильфонные компенсаторы КСО и ОПН.

  Эти устройства предназначены для компенсации деформация трубы в направлении, совпадающей с ее осью.

  Используют в качестве рабочего элемента упругую конструкцию — сильфон из гофрированной сантехнической резины или из тонкой нержавеющей стали.

  Практическое замечание! Устройства типа ОПН отличаются простотой установки за счет наличия в конструкции крепежных узлов служащих опорами при монтаже трубопровода;

• сдвиговые компенсаторы КС. Устройства предназначены для компенсации деформаций в направлении, не совпадающем с осью трубы, и, соответственно, имеют степени свободы в обеих (вертикальной и горизонтальной) плоскостях.

  Конструкция компенсаторов включает один или два гофрированных сильфона.

  При использовании двухсоставного устройства надежность соединения сильфонов достигается за счет применения связующей арматуры;

• поворотные компенсаторы КСП. Функция этих устройств — компенсация линейного расширения обоих участков трубы в местах поворота магистрали.

  Применяются там, где по условиям прокладки угол поворота трубопровода должен оставаться неизменным;

• универсальные компенсаторы КСУ.

  Устройства позволяют компенсировать все виды отклонений трубопровода, возникающих за счёт теплового расширения.

  Соответственно, рабочий ход этих устройств рассчитан на осевое, поперечное и угловое отклонения.

  Особенности конструкции этих устройств диктуют их применение на коротких участках магистралей или в тех местах, где использование других типов сильфонных компенсирующих устройств, по каким-либо причинам, ограничено или невозможно;

• резиновые сильфонные элементы КР (фланцевые). Эти компенсаторы используют для компенсации отклонения оси трубопроводов.

  Кроме того, устройства выполняют роль демпфирующих, способны погасить гидроудар на обслуживаемом участке магистрали.

Кроме функционального назначения компенсаторы делятся по способу монтажа.

Для полипропиленовых трубопроводов применяют сварные и фланцевые компенсаторы.

При сварном способе используется традиционный для полипропиленовых труб метод монтажа с применением сварочного оборудования (какой нужен инструмент написано здесь).

Такой способ соединения предъявляет обязательные условия для выбора компенсаторов:

• идентичность диаметра,
• толщины стенок,
• внутреннего сечения компенсирующего устройства и участка трубопровода.

Установка компенсирующего устройства производится за счёт соединения фланцев на компенсаторе и трубопроводе.

Достоинством такого метода считается получение разъемного соединения, которое легко обслуживать и ремонтировать.

Основной недостаток — повышенная сложность монтажа и большее число технологических операций.

Внимание! Установка металлического фланца на полипропиленовый трубопровод — задача не простая. Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт

Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт.

К сведению! При определенных условиях применение сильфонных компенсаторов кроме борьбы с тепловым расширением решает задачу устранения вихревых потоков жидкости в трубопроводе, что повышает безопасность его эксплуатации.

Эффективная работа компенсирующих устройств возможна только при соблюдении правил их установки.

Источники

• https://trubanet.ru/truby-dlya-otopleniya/kompensatory-dlya-polipropilenovykh-trub-silfonnye-p-obraznye-kompensator-kozlova.html
• https://HomeBuild2.ru/truby/kompensator-dlya-polipropilenovih.html
• https://ru-canalizator.com/santehnika/s-oborudovanie/kompensator.html