Расчет предварительного растяжения компенсатора при монтаже

Величина смещения (компенсирующая способность) компенсаторов, как правило, выражается комбинацией положительных и отрицательных числовых значений (±). Отрицательное (-) значение обозначает допустимое сжатие компенсатора, положительное (+) — его допустимое растяжение. Сумма абсолютных величин таких значений представляет собой полное смещение компенсатора. В большинстве случаев, компенсаторы работают на сжатие, компенсируя температурное расширение трубопроводов, реже (охлажденные среды и криогенные продукты) — на растяжение.

Предварительная растяжка при монтаже нужна для рационального использования полного смещения компенсатора в зависимости от характера работы трубопровода, условий монтажа и предотвращения возникновения стрессовых условий.

Пиковые значения расширения трубопровода зависят от минимальной и максимальной температур его эксплуатации. Например, минимальная температура работы трубопровода Tmin = 0°С и максимальная Т_тах = 100°С. Т.е. разница температур At = 100°C. При длине трубопровода L равной 90 м, максимальное значение его удлинения трубопровода AL составит 100 мм. Представим, что для установки на таком трубопроводе используются компенсаторы со смещением ±50 мм, т.е. с полным смещением 100 мм. Также, представим, что температура окружающей среды на этапе их монтажа Т_у равна 20°С. Характер работы компенсатора при таких условиях будет такой:

• при 0°С         — компенсатор будет растянут на 50 мм
• при 100°С     — компенсатор будет сжат на 50 мм
• при 50°С       — компенсатор будет находится в свободном состоянии
• при 20°С       — компенсатор будет растянут на 30 мм

Следовательно, предварительная растяжка на величину 30 мм при монтаже (Т_у= 20°С) обеспечит эффективную его работу. Когда температура поднимется от 20°С до 50°С при вводе в эксплуатацию трубопровода, компенсатор вернется в свободное (ненапряженное) состояние. При повышении температуры трубопровода от 50°С до 100°С, смещение компенсатора относительно свободного состояние в сторону сжатия составит расчетные 50 мм.

Определение значения предварительного растяжения

Примем длину трубопровода равную 33 метрам, максимальную/минимальную рабочую температуру +150°С /-20°С соответственно. При такой разнице температур, коэффициент линейного расширения а составит 0,012 мм/м*°С.

Максимальное удлинение трубопровода может быть рассчитано следующим образом:

ΔL = αxLxΔt = 0,012 х 33 х 170 = 67 мм

Значение предварительного растяжения PS определяется по формуле:

PS = ( ΔL/2) —  ΔL(Ty-Tmin): (Tmax-Tmin)

Таким   образом,   в   процессе   монтажа  компенсатора,   его   необходимо   установить   с предварительным растяжением PS равным 18 мм.

На рис. 1 показано расстояние необходимое для монтажа компенсатора в линию трубопровода, определяемое как сумма значений длины компенсатора lq в свободном состоянии и предварительного растяжения PS.

На рис. 2 показано, что при монтаже, с одной стороны компенсатор фиксируется фланцем или приваривается.

Далее, как показано на рис. 3, к другому окончанию компенсатора прикладывается усилие для растяжки его на величину PS, и дальнейшего закрепления к трубопроводу с помощью фланца или сварки