10881

61

a – естественная компенсация; б – S- образный компенсатор; в – П-образный компенсатор с большой спинкой,

г– то же. равносторонний (b = h); д – лирообразный компенсатор со складками; е – то же, гладкозагнутый,

ж– ω-образный; з – линзовый компенсатор.

Рис. 1.36 Гибкие компенсаторы различных типов

Лирообразные компенсаторы, особенно со складками, из всех гибких компенсаторов обладают наибольшей эластичностью, но вследствие усиленной коррозии металла в складках и повышенного гидравлического сопротивления применяются редко.

П-образные компенсаторы со сварными и гладкими коленами получили наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления.

ется на величину, которую необходимо учитывать при расчете габаритов компенсаторной ниши. Для увеличения компенсирующей способности компенсатора или уменьшения величины смещения его устанавливают с предварительной

62

(монтажной) растяжкой.

Расчет естественной компенсации и гибких компенсаторов заключается в определении усилий и максимальных напряжений, возникающих в опасных сечениях, в выборе длин участков трубопроводов, закрепленных в неподвижных опорах, и геометрических размеров компенсаторов, а также в нахождении величины смещений при компенсации температурных деформаций.

Достоинством гибких компенсаторов является то, что они не нуждаются в обслуживании и для их укладки в нишах при канальной прокладке не требуется сооружение камер.

К недостаткам гибких компенсаторов относятся: повышенное гидравлическое сопротивление, увеличенный расход труб, большие габариты, затрудняющие их применение в городских прокладках при насыщенности трассы городскими подземными коммуникациями.

Осевые компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих только в результате осевых удлинений. В тепловых сетях применяются осевые компенсаторы двух типов: сальниковые и линзовые.

Линзовые компенсаторы относятся к осевым компенсаторам упругого типа (рис. 1.38). В линзовых компенсаторах при температурных удлинениях труб происходит сжатие специальных упругих линз (волн). При этом обеспечивается полная герметичность в системе и не требуется обслуживание компенсаторов.

Компенсатор собирается на сварке из полулинз, изготовленных штамповкой из тонколистовых высокопрочных сталей с толщиной стенки от 2,5 до 4 мм. Компенсирующая способность одной полулинзы составляет 5-6 мм. В

Рис. 1.38 Линзовый трехволновой конструкции компенсатора допускается объ-

из-за потери упругости и выпучивания линз. Каждая линза допускает угловое

63

перемещение труб до 2-3°, поэтому линзовые компенсаторы можно использовать при прокладке сетей на подвесных опорах, создающих большие перекосы труб.

Для уменьшения гидравлических сопротивлений внутри компенсатора вдоль волн вставляется гладкая труба (рубашка). Линзовые компенсаторы имеют относительно небольшую компенсирующую способность и большую осевую реакцию. Применяют их обычно до давлений примерно 0,5 МПа, так как при больших давлениях возможно вспучивание волн, а повышение жесткости волн путем увеличения толщины стенок приводит к снижению их компенсирующей способности и возрастанию осевой реакции.

Волнистые компенсаторы шарнирного типа являются наиболее совершенной разновидностью линзовых компенсаторов (рис.1.39). Эти компенсаторы, установленные на S- и Z-образных участках трубопроводов, позволяют значительно увеличить компенсирующую способность изломанного участка.

Волнистые компенсаторы шарнирного типа представляют собой линзовые компенсаторы, стянутые стяжками с шарнирным устройством с помощью опорных колец, наваренных на трубы. При установке их на трассе, имеющей ломаную линию, они обеспечивают компенсацию значительных тепловых удлинений, работая на изгиб вокруг

своих шарниров. Изготовляются такие компенсаторы для труб с диаметрами 150-400 мм при давлениях 1,6-2,5 МПа и температуре до 450° С. Сальниковые компен саторы служат для осевой компенсации скользящего типа, их изготовляют из стандартных труб (рис.1.40). Компенсатор состоит из корпуса, стакана и уплотнительных приспособлений. При удлинении трубопровода стакан вдвигается в полость корпуса. Герметичность скользящего соединения корпуса и стакана создается сальниковой набивкой, которая приготовляется из плетеного прографиченного асбестового шнура, пропитанного цилиндровым маслом. Набивка со временем истирается и теряет упругость. Для восстановления

64

плотности конструкции производят подтяжку сальника.

а – односторонний; б – двусторонний; 1 – стакан; 2 – грундбукса; 3 – сальниковая набивка; 4 – упорное кольцо;

5 – корпус; 6 – затяжные болты

Рис. 1.40 Сальниковые компенсаторы

Многократные подтяжки значительно увеличивают силы трения в сальнике, в результате частично или полностью утрачивается компенсирующая способность, поэтому периодически требуется замена сальниковой набивки. Перекосы осей корпуса и стакана приводят к заеданию и заклиниванию компенсатора, поэтому при монтаже требуется соблюдать высокую точность соосной укладки труб на подходах со стороны подвижного стакана.

Основными достоинствами сальниковых компенсаторов являются малые габариты (компактность) и низкие гидравлические сопротивления, вследствие чего они нашли широкое применение в тепловых сетях, особенно при подземной прокладке. Сальниковые стальные компенсаторы устанавливают при парамет-

рах теплоносителя Р ≤ 2,5 МПа и τ ≤ 300 ° С для трубопроводов диаметром 100 мм и более при подземной прокладке и надземной на низких опорах. Недостатком применения сальниковых компенсаторов является то, что они требуют постоянного надзора, для их обслуживания при подземной прокладке необходимо сооружение камер больших размеров. Для уменьшения числа дорогостоящих камер применяют сальниковые компенсаторы двустороннего действия. На

65

трубопроводах малого диаметра (до 100-150 мм), обладающих большой гибкостью, сальниковые компенсаторы работают плохо, часто дают течи.

1.6.3 Тепловая изоляция трубопроводов

Тепловая изоляция служит для уменьшения тепловых потерь при транспортировке теплоносителя и обеспечения допустимой температуры изолируемой поверхности трубопровода. Конструкция тепловой изоляция трубопроводов тепловых сетей должна соответствовать требованиям СП [11]. Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, оборудовании, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах, опорах и применяется при всех способах прокладки независимо от температуры теплоносителя.

Температура на поверхности теплоизоляционной конструкции теплопроводов, арматуры и оборудования не должна превышать:

−при прокладке теплопроводов в подвалах зданий, технических подпольях, тоннелях и проходных каналах 45 ° С;

−при надземной прокладке, в камерах и других местах, доступных для обслуживания, 60° С.

Тепловая изоляция трубопроводов непосредственно контактирует с внешней средой и находится в условиях непрерывных колебаний температуры и относительной влажности воздуха и давлений. В крайне неблагоприятных условиях находится теплоизоляция теплопроводов, проложенных подземно и особенно при бесканальной прокладке. Ввиду этого теплоизоляционные материалы и конструкции должны удовлетворять ряду требований. Материалы тепловой изоляции и покровного слоя трубопроводов должны отвечать требованиям СП 61.13330.2012, норм пожарной безопасности и выбираться в зависимости от конкретных условий и способов прокладки. Для тепловой изоляции применяют материалы, обладающие высокими теплозащитными свойствами, низким коэффициентом коррозионной активности, малым водопоглощением, высоким электросопротивлением и высокой механической прочностью и сохраняющие эти свойства в течение длительного срока эксплуатации.

66

В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штучную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную и литую), мастичную и засыпную. Для теплоизоляционных изделий используются различные материалы: минеральная вата, асбест, стеклянное штапельное волокно, пеностекло, пенополистирол, пенополиуретан, вспененный каучук, пенополиэтилен и др.

Для защиты тепловых сетей применяется изоляция, в задачи которой входит не только защита теплопровода от тепловых потерь, но, что еще более важно, защита от наружной коррозии. От успешного решения этой задачи непосредственно зависит долговечность и надежность теплоснабжения.

1.6.4 Защита трубопроводов от коррозии

Защита стальных трубопроводов тепловых сетей от коррозии является важным фактором повышения надежности и увеличения сроков эксплуатации систем теплоснабжения. Коррозия разрушает сами трубопроводы, уменьшает внутренние диаметры труб, а также может привести к поломке оборудования, так как твердые частицы окислов, присутствующие в теплоносителе могут скапливаться и откладываться на внутренних поверхностях. Это влечет за собой более частую замену и прочистку фильтров, увеличивает изношенность оборудования и, в результате, уменьшает периоды безаварийной и надежной эксплуатации всей системы в целом. Защита трубопроводов от коррозии регламентируется разделом 13 СП [8] и РД [12].

Коррозии подвергается как внешняя, так и внутренняя поверхность стенок труб, поэтому различают внутреннюю и внешнюю коррозии.

Для уменьшения внутренней коррозии применяют следующие мероприятия:

−повышение рН теплоносителя;

−уменьшения содержания кислорода в сетевой воде;

−покрытия внутренней поверхности стальных труб антикоррозионными

67

составами или применения коррозионно-стойких сталей;

− применения безреагентного электрохимического способа обработки

воды;

−применения водоподготовки и деаэрации подпиточной воды;

−применения ингибиторов коррозии.

Для контроля за внутренней коррозией на подающих и обратных трубопроводах водяных тепловых сетей на выводах с источника теплоты и в наиболее характерных местах предусматривают установку индикаторов коррозии.

Требования по защите трубопроводов от внешней коррозии изложены в п.п. 13.5-13.13 СП [8] и в РД [12].

Для наружных трубопроводов, проложенных надземно, обязательно предусматривается гидроизоляционное покрытие поверх тепловой изоляции, чтобы предотвратить не только контакт внешней стенки трубы с влажным воздухом, но и защитить от влагопроницания тепловую изоляцию. С этой целью чаще всего используется покрытие из оцинкованной тонколистовой стали. Могут также использоваться рулонные гидроизоляционные материалы, наложенные поверх тепловой изоляции. В любом случае одновременно используют различные антикоррозионные покрытия, которые наносятся непосредственно на поверхность трубы. Для конструкций теплопроводов в пенополиуретановой теплоизоляции с герметичной наружной оболочкой или в пенополимерминеральной теплоизоляции нанесение антикоррозионного покрытия на стальные трубы не требуется, но при применении пенополиуретановой теплоизоляции необходимо обеспечить оперативный дистанционный контроль проникновения влаги в теплоизоляционный слой.

Особое внимание уделяется борьбе с коррозией внешней поверхности стенок стальных труб, уложенных в земле, т. е. с почвенной коррозией. Почвенная коррозия обусловливается разрушающим действием на металл жидких электролитов, какими являются растворы солей, имеющихся в почве. Коррозионная активность почвы связана с величиной электрического сопротивления почвы, чем меньше электрическое сопротивление, тем больше коррозионное

68

действие грунта. Существует два типа защиты трубопроводов от почвенной коррозии: пассивная и активная.

Пассивная защита заключается в покрытии трубопроводов изоляцией, препятствующей проникновению паров воды и электролитов к тепловой изоляции и внешней стенке трубы. Основным способом защиты от коррозии внешней поверхности стенок стальных труб в настоящее время является применение различных покрытий. Различают несколько типов изоляции – от «нормальной» до «весьма усиленной». Тип изоляции устанавливают в зависимости от степени коррозионной активности грунта. В зависимости от способа прокладки тепловых сетей, вида теплоносителя и его максимальной температуры, технологий нанесения покрытий рекомендуется применять различные защитные антикоррозионные покрытия: органосиликатное, эпоксидное, кремнийорганическое, полиуретановое, силикатноэмалевое, металлизационное алюминиевое, алюмокерамическое.

Активная защита обеспечивается дренажными, катодными и протекторными устройствами и основана на электрохимической теории коррозии. По этой теории коррозия металла обусловливается возникновением на поверхности его соприкосновения с коррозионной средой гальванических пар. Разрушение металла происходит в точках выхода из него тока в окружающую среду (у анодов).

Катодная поляризация – электрохимическая защита стального трубопровода путем смещения потенциала коррозии в сторону отрицательных значений. Для катодной защиты металлических труб постоянный ток направляют в землю от специального источника через зарытые вблизи защищаемого трубопровода отрезки старых труб или рельсов, служащие анодом. Ток идет к трубопроводу и делает тем самым его поверхность катодом, что защищает трубопровод от разрушающего действия гальванических пар. От трубопровода ток отводится специальным проводом к отрицательному полюсу источника тока.

Гальваническая (протекторная) защита – электрохимическая защита металлического сооружения путем подключения к нему гальванического анода.

69

Состоит в наложении на защищаемые трубы катодной полярности с помощью анодов (протекторов) – электродов из металла, обладающего большим отрицательным потенциалом, чем защищаемое металлическое сооружение. Под воздействием стоков электричества на трубопроводы разрушается протектор.

Дренажная защита – электрохимическая защита подземных трубопроводов от коррозии блуждающими токами, осуществляемая устранением анодного смещения потенциала путем отвода блуждающих токов к их источнику.

1.7 ПОДКЛЮЧЕНИЕ СИСТЕМ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ К ТЕПЛОВЫМ СЕТЯМ. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ

Распределение теплоносителя по видам потребления – на нужды отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологические нужды – осуществляется в тепловом пункте. При устройстве многоступенчатой системы теплоснабжения это может быть центральный тепловой пункт. Наиболее распространенным случаем выделения тепловой нагрузки в ЦТП является подготовка горячей воды для систем ГВС зданий, подключенных к этому ЦТП. Кроме этого в ЦТП могут осуществляться и другие функции (см. п.1.5.1).

При выделении нагрузки на ГВС в ЦТП часть теплоносителя из трубопровода Т1 отбирается на теплообменные аппараты (теплообменники) ГВС. Отдав теплоту на нагрев горячей воды в теплообменниках ГВС, теплоноситель возвращается в обратный трубопровод системы теплоснабжения Т2. Таким образом, от ЦТП расходится четырехтрубная тепловая сеть, в которой два трубопровода (Т1 и Т2) будут транспортировать теплоноситель только для систем отопления и вентиляции зданий (и, возможно, технологических нужд на промпредприятии) и два (Т3 и Т4) – транспортировать горячую воду для систем ГВС подключенных к ЦТП зданий. Тем не менее, в каждом здании должен быть оборудован индивидуальный тепловой пункт, независимо от того, есть на тепловой сети ЦТП или нет.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) – тепловой пункт, предназна-

ченный для присоединения систем теплопотребления одного здания или его

70

части.

В помещении ИТП здания располагается тепловой ввод – оборудование для преобразования параметров теплоносителя для системы отопления, коллекторы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и, при отсутствии ЦТП, оборудование для приготовления горячей воды ГВС. В тепловом пункте здания предусматривается размещение арматуры, приборов контроля, управления и автоматизации, а также учета расходов тепловой энергии и теплоносителя (см. п.1.5.1). В ИТП также может быть расположено оборудование, контрольно-измерительные приборы и узел учета для системы холодного водоснабжения здания, если в здании не предусмотрено отдельного помещения для данного оборудования холодного водоснабжения.

Ввод трубопроводов тепловой сети осуществляется непосредственно в помещение теплового пункта здания. ИТП располагают у наружной стены здания и, как правило, в подвальном или цокольном помещении. Проектирование тепловых пунктов, как ЦТП, так и ИТП, регламентируется СП [13] и СП [8], а также ПБ [9], ПТЭТЭ «Правилами технической эксплуатации тепловых энергоустановок (ПТЭТЭ)» и др.

При централизованном теплоснабжении системы отопления и внутреннего теплоснабжения жилых и общественных зданий следует, как правило, присоединять к тепловым сетям по независимой схеме, т.е. через теплообменник. Под системами внутреннего теплоснабжения подразумевают системы теплоснабжения приточных вентиляционных установок и теплоснабжение установок подготовки горячей воды для ГВС.

При независимой схеме подключения системы отопления теплоноситель из тепловой сети (сетевая вода) поступает в теплообменник, где отдает свою теплоту теплоносителю, циркулирующему во внутреннем контуре системы отопления здания (рис. 1.41). После этого теплоноситель, отдавший свою теплоту в теплообменнике, поступает в обратный трубопровод тепловой сети и возвращается в котельную или ТЭЦ. Таким образом, независимая схема подключения основана на создании собственного независимого водяного контура