Что такое компенсатор труб и зачем он мне нужен

Зачем устанавливать компенсаторы трубопровода

Компенсирующие муфты трубопровода или компенсирующие сильфоны представляют собой высокотехнологичные механические устройства, содержащие один или несколько металлических / резиновых сильфонов. Компенсирующие муфты используются для поглощения изменений размеров, вызванных тепловым расширением или сжатием трубопровода, воздуховода или резервуара при сдерживании давления в системе. Гибкий элемент компенсатора, который расширяется или сжимается для поглощения теплового движения, называется сильфоном. Он состоит из одной или нескольких извилин. Компенсирующие муфты успешно используются на нефтеперерабатывающих, химических и нефтехимических заводах, криогенных установках, атомных электростанциях, автомобильной и аэрокосмической промышленности, в системах отопления и охлаждения.

Компенсирующие муфты трубопровода служат для различных целей при установке в трубопроводной системе. Это:

• Для поглощения движения (тепловое расширение, а также сжатие)
• Для снятия напряжения и напряжения системы.
• Для уменьшения механического шума и вибрации.
• Иметь компактный дизайн (ограниченное пространство)
• Чтобы компенсировать перекос.
• Для исключения электролиза между разнородными металлами.
• Для уменьшения нагрузки на патрубки оборудования.

Компоненты компенсатора

Основными компонентами компенсатора являются следующие:

• Сильфон
• Шпильки
• Фланцы
• Бар Доставка
• Защитные крышки и внутренние вкладыши
• Специальные приспособления, такие как пантографические связи и т. Д.

См. Рис. 1, на котором показаны основные элементы компенсатора трубопровода.

Сильфоны:

Сильфоны являются наиболее важным элементом компенсатора трубопровода. Это основная единица каждого компенсатора. Они бывают двух типов:

• Формованные сильфоны
  •  Формируется из тонкостенной трубки
  •  Содержит только продольные швы
  •  Одиночный и умноженный
• Изготовленные сильфоны
  •  Серия тонких калибровочных дисков, сваренных вместе
  •  Использует более тяжелые материалы, чем формованные сильфоны.

Независимо от используемого метода изготовления все сильфоны состоят из тех же основных компонентов, что и показаны на рис. 2. Сильфоны могут быть однослойными или многослойными.

В сильфон добавляются дополнительные компоненты для создания компенсаторов возрастающей сложности и возможностей, подходящих для широкого спектра применений.

Стяжка компенсатора:

Как видно из названия, стяжные стержни — это в основном стержни или стержни, прикрепленные к узлу компенсатора. Анкерные стержни предназначены для восприятия нагрузок от давления и других посторонних сил, например собственного веса. Иногда стяжные стержни (рис. 3) используются в качестве ограничительных стержней для защиты сильфона от движений, превышающих расчетные, которые иногда происходят из-за неисправности установки или выхода из строя анкера.

Концевые соединения компенсатора:

В трубном компенсаторе доступны три типа торцевых соединений (рис. 4) для соединения его с системой трубопроводов. Они есть

• Фланцевый конец, включая специальные фланцы, накидные или угловые фланцы.
• Концы Vanstone — это тип модифицированных фланцевых концов, которые добавляют гибкости и устраняют несовпадение отверстий под болты.
• Сварные концы : к такому сильфону можно приварить любую трубу или воздуховод.

Защитные крышки и вкладыши для компенсатора:

Компоненты компенсатора помещены внутрь металлической крышки для защиты от внешних источников, как показано на рис.1.

Вкладыш предназначен для минимизации воздействия текущей среды на внутреннюю поверхность сильфона. См. Рис.5.

Соединения для продувки предусмотрены вместе с внутренними футеровками для снижения температуры оболочки сильфона при использовании в высокотемпературных приложениях, таких как сильфоны каталитического крекинга. В качестве продувочной среды можно использовать обычный воздух или пар. Очистка помогает вымыть твердые частицы между сильфоном и футеровкой. Вредное твердое вещество, скопившееся в извилинах, также можно остановить с помощью продувки.

Пантографические связи :

Пантографическая связь — это устройство, похожее на ножницы, которое представляет собой регулирующий стержень особой формы, прикрепленный к узлу компенсатора. Они используются для равномерного распределения теплового движения между двумя сильфонами универсального шарнира во всем диапазоне его движения. Однако учтите, что они не предназначены для сдерживания давления и тяги.

Типы компенсаторов

В целом компенсирующие соединения трубопроводов можно разделить на две категории:

• Неограниченный компенсатор и
• Сдерживаемые компенсаторы

Расширительные сильфоны неограниченного типа:

Неограниченные компенсаторы — это узлы, не способные сдерживать давление в системе. Таким образом, давление должно сдерживаться с помощью основных якорей или оборудования. Они бывают следующих видов:

1. Узлы с одним компенсатором — это простейший тип компенсатора, состоящий из одного сильфонного элемента, приваренного к концевым фитингам, фланцам или концам труб.

2. Универсальные компенсаторы в сборе состоят из двух сильфонов, соединенных центральной катушкой с фланцем или концами труб. Основное преимущество универсального компенсатора над одиночным компенсатором заключается в том, что универсальное устройство обеспечивает большее поглощение осевых, боковых и угловых перемещений, чем узел одинарного компенсирующего сильфона .

3. Узлы с балансировкой давления, находящиеся под внешним давлением , используются, когда для поглощения требуется большое осевое перемещение, а усилие давления должно восприниматься компенсатором. Теория уравновешивания противоположных сил очень похожа на продольную сборку компенсирующего компенсатора давления. Однако в данном случае противодействующие силы создаются давлением, действующим снаружи сильфона.

Деформационные соединения трубопроводов ограниченного типа:

В компенсаторах трубопровода ограниченного типа оборудование компенсатора способно сдерживать давление в системе за счет своей конструкции. Промежуточные анкеры устанавливаются, чтобы выдерживать усилие пружины, возникающее из-за прогиба компенсатора. Основные анкеры не требуются. Они снова бывают разных типов, как указано ниже:

1. Связанные узлы с одинарным сильфоном для расширения добавляют связанные стержни к узлу с одним сильфоном для повышения гибкости конструкции трубопроводной системы. Стяжки крепятся к трубе или фланцу с помощью проушин. Эти стяжные шпильки несут давление, создаваемое системой, что устраняет необходимость в основных анкерах.

2.  Связанные универсальные компенсаторы в сборе в основном похожи по конструкции на универсальную сборку . Единственное отличие состоит в том, что стяжные шпильки поглощают давление и ограничивают перемещения только боковым смещением и изгибом.

3. Шарнирные компенсирующие сильфоны в сборе ограничивают перемещение изгибом в одной плоскости. Шарнирные узлы (рис. 9) обычно используются наборами из двух или трех штук для поглощения большого количества расширений в системах трубопроводов высокого давления.

4.  Узлы сильфонных компенсаторов карданного подвеса сконструированы так, чтобы поглощать давление в системе, позволяя наклоняться в любой плоскости. Узлы карданного подвеса (рис. 9) при использовании попарно или с одним шарнирным блоком обладают преимуществом поглощения движений в многослойных трубных системах.

5. Узлы отводов с балансировкой давления используются в приложениях, где не хватает места. Система стяжных тяг или рычагов используется таким образом, что давление, действующее на сильфон линии, уравновешивается уравновешивающим сильфоном. Единственные силы, передаваемые на оборудование, — это низкие силы пружины, создаваемые осевым, боковым или угловым перемещением. Для установки компенсатора такого типа в трубопроводной сети должно быть колено.

6. Поперечные сильфонные узлы с уравновешенным давлением используются, если в трубопроводной сети отсутствует коленчатый патрубок для использования коленчатых сборок с уравновешенным давлением, а усилие давления должно поглощаться компенсатором. Встроенный сильфон закреплен в компенсаторе через серию стяжных шпилек, которые уравновешивают силу давления и тяги. Противодействующие силы давления нейтрализуют друг друга, оставляя только низкие пружинные силы, возникающие в результате отклонения сильфона.

Расширение Совместный материал

Выбор материала сильфона — еще один важный фактор, который следует учитывать при проектировании компенсатора трубопровода. Некоторые из факторов, влияющих на правильный выбор материала сильфона:

• Коррозионные свойства : технологическая среда, окружающая среда и внутренние чистящие средства.
• Механические свойства: Высокотемпературная работа, криогенная работа и рабочие нагрузки.
• Производственные свойства : возможности формовки и холодной обработки, а также стоимость и доступность материалов.

Компенсирующие муфты доступны из металлических и неметаллических материалов. Наиболее распространенные материалы для компенсационных швов, широко используемые в трубопроводной промышленности:

• Нержавеющая сталь (аустенитная сталь, SS 304 и SS 316)
• Высококачественные никелевые легированные стали (инконель, инколой, монель и хастеллой)
• Тефлон или ПТФЭ
• Стекловолокно
• эластомер, такой как резина.

Коды и стандарты конструкции компенсаторов

Компенсирующие муфты, используемые в промышленности, спроектированы, изготовлены и испытаны в соответствии со следующими нормами и стандартами.

• EJMA, Ассоциация производителей расширений, Inc.
• ASME B31.3 Приложение X, Компенсирующие муфты с металлическими сильфонами
• ASME Sec. Ⅷ Раздел 1, Приложение 26.
• EN 14917 Металлические компенсирующие муфты с сильфоном для приложений, работающих под давлением

Изготовители компенсаторов или сильфонов

Есть много организаций, которые производят компенсаторы для трубопроводов. Некоторые из наиболее известных лидеров отрасли компенсаторов:

• Сильфоны США
• Трубопроводная техника и продукция
• Гарлок
• SFZ
• Senior Flexonics
• Hyspan
• Юнайтед Гибкий
• Мега-Флексон
• Триадные сильфоны
• Метрафлекс и др.