О назначенной наработке сильфонных компенсаторов

Е.В. Кузин, директор, ООО «АТЕКС-инжиниринг», г. Иркутск;
В.В. Логунов, заместитель генерального директора,
В.Л. Поляков, главный конструктор проектов по теплосетям,
ОАО «НПП «Компенсатор», г. Санкт-Петербург

В современных трубопроводах для компенсации температурных деформаций все почаще используются сильфонные компенсаторы. Основное предназначение сильфонного компенсатора — восполнить деформации трубопровода, не разрушая его и сохраняя плотность.

Способность компенсатора принимать деформации определяется его назначенной наработкой, описывающей какое количество циклов и с какой амплитудой сильфонный компенсатор принимает без возникновения повреждений. В общем случае зависимость количества циклов от амплитуды деформаций для сильфона представлена в табл. 1. Данные, приведенные в таблице, довольно ориентировочны и не учитывают огромное количество причин, но могут дать представление о нраве зависимости количества циклов назначенной выработки от амплитуды деформаций. Зависимость количества циклов от амплитуды чисто персональна для каждого сильфона и находится в зависимости от поперечника компенсатора, количества слоев, толщины слоев, материала слоев, геометрических размеров гофра и т.д. К примеру, для компенсаторов большего поперечника график зависимости количества циклов от амплитуды будет иметь более пологий нрав (запомним данный факт).

Таблица 1. Зависимость количества циклов от амплитуды деформаций для сильфона.

Амплитуда, % 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Количество циклов 350 650 1000 1500 2500 4000 8000 16000 35000 105 3’105 8’105

Как видно из табл. 1, даже деформации с амплитудой в 10% от номинальной при большенном количестве циклов способны вывести компенсатор из строя. Потому при определении количества и амплитуды циклов необходимо как можно более много обрисовать температурную историю трубопровода. Это довольно просто сделать для трубопроводов с обычный температурной историей, к примеру, для паропроводов довольно посчитать количество циклов включения/выключения за весь срок эксплуатации и добавить некий припас на аварийные ситуации. По другому обстоит дело с трубопроводами со сложной температурной историей, более броский их представитель — это термические сети с высококачественным регулированием режима термический нагрузки. Температура теплоносителя находится в зависимости от температуры внешнего воздуха, что привносит некую неопределенность.

Для исключения этой неопределенности поступают последующим образом: анализируют график конфигурации температуры теплоносителя за пару лет с более прохладными температурами внешнего воздуха, на базе приобретенных данных разрабатывают облегченную температурную историю, эквивалентную по разрушающему воздействию реальной температурной истории. Под упрощением в этом случае понимается сокращение количества частей сложносоставной температурной истории. Элемент сложносоставной назначенной выработки — это совокупа величины деформации и соответственное ей количество циклов. Сложносоставная назначенная наработка состоит из нескольких таких частей.

К примеру, согласно РД-10-400 в ПО СТАРТ установлена температурная история, состоящая из 4 частей (табл. 2).

Таблица 2. Температурная история согласно РД-10-400 в ПО «СТАРТ».

Деформация, % Период Количество циклов в период, шт. Количество циклов за 30 лет, шт. 100 год 1 30 50 месяц 2 720 25 неделя 4 6258 12,5 денек 8 87600

Повторимся, что это не настоящая температурная история, а эквивалентная ей по разрушающему воздействию. Понятно, что термическая сеть при обычных критериях эксплуатации не совершает циклов со 100% величиной деформации, т.е. циклов от температуры монтажа (t0 нередко принимается равной 0 °C) до наибольшей температуры теплоносителя, хотя бы поэтому, что наибольшая температура теплоносителя вероятна только при температуре внешнего воздуха равной расчетной температуре проектирования систем отопления, а пуск термический сети происходит, обычно, при положительных температурах внешнего воздуха.

В реальной температурной истории количество циклов, амплитуды и количество таких частей может быть совсем другим, главное то, что разрушающее воздействие на элементы трубопровода будет эквивалентным.

Приведенная температурная история (см. табл. 2) значит, что трубопровод за 30 лет совершит 30 циклов с деформацией 100% и 720 циклов с деформацией 50% и 6258 циклов с деформацией 25% и 87600 циклов с деформацией 12,5% (т.е. указывается суммарная назначенная наработка).

Разработкой назначенной выработки для сильфонных компенсаторов занималась еще в 1980-е гг. группа инженеров возглавляемых Я.А. Ковылянским и Г.Х. Умеркиным («ВНИПИэнергопром»). При разработке назначенной выработки были учтены последующие условия.

1. Потому что температурная история трубопровода не находится в зависимости от поперечника трубопровода, а график конфигурации количества циклов от амплитуды для сильфонного компенсатора напротив (находится в зависимости от поперечника компенсатора и иных его конструктивных особенностей), потому назначенная наработка сильфонных компенсаторов для термических сетей непременно обязана иметь более 3 частей.

2. При охлаждении трубопровода до малой температуры растяжение компенсатора не должно превосходить рабочей амплитуды сильфонного компенсатора. Другими словами, при чрезвычайной либо аварийной ситуации сильфонный компенсатор обязан иметь возможность растянуться, не утратив плотность и не повредив свою конструкцию и элементы трубопровода. По этой причине сильфонные компенсаторы подбираются по спектру температур от расчетной температуры проектирования систем отопления (обычно) до наибольшей температуры теплоносителя, а в назначенной наработке сильфонного компенсатора для термический сети непременно должен быть указан элемент со 100% деформацией.

3. Назначенная наработка для сильфонного компенсатора обязана иметь как можно наименьшее количество частей, для того чтоб уменьшить время испытаний на доказательство вероятности неотказной работы по назначенной наработке (при неограниченном количестве циклов испытание одной пары компенсаторов может занимать несколько недель).

Назначенная наработка для сильфонных компенсаторов термических сетей на 30 лет с учетом рассмотренных выше критерий приведена в эталоне организации Некоммерческое партнерство «Российское теплоснабжение» 100 НП «РТ» 70264433-4-6-2010 «Компенсаторы сильфонные и сильфонные компенсационные устройства для термических сетей. Общие технические требования» (табл. 3).

Таблица 3. Назначенная наработка для сильфонных компенсаторов термических сетей на 30 лет (100 НП «РТ» 70264433-4-6-2010).

Амплитуда, % Количество циклов, шт. 100 более 10 70 более 150 20 более 10 000

В таблице указана суммарная назначенная наработка, т.е. компенсатор должен совершить все обозначенные циклы с надлежащими амплитудами без повреждения компенсатора.

Потому что назначенная наработка указана в различных температурных спектрах (для термический сети спектр от температуры монтажа до наибольшей температуры теплоносителя, а для сильфонного компенсатора — от расчетной температуры проектирования систем отопления до наибольшей температуры теплоносителя), проектанты нередко путаются, сравнивая деформацию и амплитуды, выраженные в относительных единицах.

О назначенной наработке сильфонных компенсаторов

Разглядим обозначенную назначенную наработку на определенном примере: проектируется участок термический сети с наибольшей температурой теплоносителя 130 °C; температура проектирования систем отопления принимается равной -30 °C; температура монтажа принята как 0 °C. 100% деформация для данной термический сети при расчете в ПО СТАРТ либо ручном расчете будет совершаться при изменении температуры от 0 до 130 °C, т.е. перепад составит 130 °C. Потому что компенсатор подбирается для спектра температур от -30 до +130 °C, то для компенсатора при таком перепаде температур деформация составит 130/(130+30)=0,8125 либо 81,25% от номинальной (см. набросок). Аналогично и для других частей назначенной выработки.

Приведенный пример наглядно указывает, что сопоставление температурной истории трубопровода и назначенной выработки термический сети, выраженные в относительных единицах проводить неприемлимо.

Заключение

О назначенной наработке сильфонных компенсаторовО назначенной наработке сильфонных компенсаторовТаким макаром, назначенная наработка СК по эквивалентному разрушающему воздействию должна соответствовать реальной температурной истории трубопровода за срок его эксплуатации. Назначенная наработка СК для термических сетей за 30 лет эксплуатации должна соответствовать обозначенной в 100 НП «РТ» 70264433-4-6-2010. Расчет расстояния меж недвижными опорами для сильфонного компенсатора термический сети должен проводиться по 100% компенсирующей возможности, обозначенной в назначенной наработке, в спектре температур от расчетной температуры проектирования систем отопления до наибольшей температуры теплоносителя. Назначенная наработка по 100 НП «РТ» 70264433-4-6-2010 не значит, что компенсатор непременно срабатывает с ходом 100% собственной компенсирующей возможности, а допускает такую работу при появлении аварийной ситуации.

Комментарий члена редакционной коллегии журнальчика НТ,

вице-президента НП «Российское теплоснабжение» Ю.В. Ярового

В последние годы русский рынок больше «заполняется» сильфонными компенсаторами разных производителей, в том числе и забугорных. В почти всех регионах теплоснабжающие предприятия используют сильфонные компенсаторы и сильфонные компенсационные устройства разных конструкций (поставляемые разными фирмами), не подтвержденные повторяющимися ресурсными испытаниями (в Реестр рекомендуемых поставщиков НП РТ включены только ОАО «НПП «Компенсатор» и ОАО «Металкомп»).

Для исключения способности внедрения сильфонных компенсаторов и компенсационных устройств, не соответственных режимам и условиям эксплуатации термических сетей, НП «Российское теплоснабжение» разработало эталон системы свойства: 100 НП «РТ» 70264433-4-6-2010 «Компенсаторы сильфонные и сильфонные компенсационные устройства для термических сетей. Общие технические требования». НП РТ советует заинтересованным производственным структурам и заказчикам управляться упомянутым эталоном.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru