Сильфонные компенсаторы: разгруженный и резиновый компенсатор

Компенсатор сильфонный является неотъемлемой составляющей трубопроводных систем в нефтяной, газовой, атомной, энергетической и многих других промышленностях. Компенсаторы нейтрализуют температурные расширения и вибрации, возникающие в трубопроводе, за счет чего увеличивается срок службы всей трубопроводной системы и ее надежная работа. В трубопроводных системах нагрузку распорных усилий компенсатора, как правило, принимают неподвижные опоры. Там же где, по каким-либо причинам, установка опор невозможна, используются разгруженные сильфонные компенсаторы.

Сильфонные компенсаторы используются в трубопроводах любых технологических систем: тепло-газовых магистралях, водо и нефтепроводах многих других. Компенсаторы применяются для: компенсации температурного расширения трубопроводов; предотвращения разрушения труб при их деформации; компенсации не соосности при монтаже трубопроводных систем, возникших вследствие сборочных работ, а также устранения вибрационных нагрузок от работающего оборудования и потока транспортируемой среды и обеспечивают герметизации трубопроводов.

Разгруженные компенсаторы

Разгруженные сильфонные компенсаторы предназначены для компенсации осевых, сдвиговых перемещений. При использовании разгруженных компенсаторов нет необходимости в неподвижных опорах, которые предназначены для принятия нагрузки распорных усилий как в обычном трубопроводе. В отличие от обычных компенсаторов, разгруженные обеспечивают компенсацию деформации трубопроводов любых видов и их сочетаний одновременно с восприятием распорных усилий, которые образуются из-за давления и эффективной площади компенсатора. Использование разгруженных компенсаторов особенно эффективна там, где установка неподвижных опор затруднена в связи с нехваткой пространства или невозможностью установки опор. Компенсатор проектируется таким образом, что эффективная площадь сильфонов большего размера в два раза превосходит эффективную площадь сильфона меньшего размера. Металлические компенсаторы способны выдерживать температуру выше 200°С и высокие давления среды.

Осевой разгруженный сильфонный компенсатор

Осевые компенсаторы компенсируют распорные усилия за счет дополнительного (промежуточного) сильфона, эффективная площадь которого в два раза превосходит эффективную площадь двух остальных сильфонов.

Принцип работы осевого компенсатора заключается в том, что при температурном удлинении участка трубопровода длинной в 20 мм, каждый сильфон меньшего размера сжимается на 10 мм, в то время как сильфон большего размера растянется на 20 мм.

Альтернативой к использованию фланцев/затяжек, может быть комбинация из фланцы/патрубки. В подобном случае распорные усилия будут проходить через патрубки/труба. Преимущество подобной конструкции заключается в ее сравнительной простоте и выгодной стоимости и такого решения. Еще одним преимуществом подобной конструкции является то, что патрубки выполняют также роль внутренней гильзы, а также переносят распорные усилия.

Рис. 1 - Разгруженный сильфонный компенсатор с внутренними патрубками: 1, 2 - сильфон; 3, 5 - патрубок; 4, 6 - фланец

Подобные компенсаторы применяются в случаях изменения направления потока рабочей среды. В этом случае распорные усилия переводятся через трубу, фланцы, затяжки, снова фланцы и, в тоге, компенсируются внутренним давлением затворного фланца. Например, если температурные удлинения трубы составляют 20 мм, первый сильфон растянется на 20 мм, в то время как два остальных сожмутся на 10 мм каждый.

Рис. 2 - Угловой разгруженный сильфонный компенсатор: 1,4 - сильфон; 2 - сварной шов; 3, 8, 10 - патрубок; 5, 9 - промежуточный патрубок; 6 - тяга; 7, 11 - фланец

Подобная конструкция подходит для компенсации как сдвиговых, так и осевых смещений. В случае если требуется компенсация преимущественно осевых смещений, возможно использование только одного сильфона с правой стороны выпускного колена.

Резиновые компенсаторы

Резиновый компенсатор - это гибкий компонент на подобии металлического сильфонного компенсатора. Гибкая часть компенсатора произведена из натуральной или синтетической резины с текстильным, нейлоновым или металлическим армированием. Фланцевые соединения сделаны из стали, нержавеющей стали, резины и других материалов - в зависимости от условий эксплуатации.

Компенсатор резиновый в зависимости от конструкции может компенсировать различные смещения, например, осевое смещение – изменение длины сильфона. Длина сильфона может либо сокращаться, либо увеличиваться в зависимости от вида смещений в трубопроводных линиях.

Схема установки разгруженных резиновых компенсаторов

Рис.3 - Разгруженный сильфонный компенсатор с внешними затяжками. Затяжки переносят распорные усилия.

Приведенная выше конструкция предназначена для компенсации осевых смещений. Компенсация сдвиговых смещений осуществляется благодаря установке дополнительного сильфона и промежуточного патрубка с одной из сторон компенсатора.

Рис. 4 - Угловой разгруженный сильфонный компенсатор, компенсирующий распорные усилия, приходящиеся на угловые части трубопровода.

Приведенные компенсаторы предназначены для восприятия осевых удлинений на отводе труб без передачи сил реакции от повышенного или пониженного давления на прилегающие фиксированные опоры.

Угловые разгруженные компенсаторы применяются, когда из-за недостатка места возможна только осевая компенсация.

Разгруженные резиновые компенсаторы, как правило, устанавливаются на трубопроводах больших диаметров с низкими давлениями и высокими температурами (до 100°С).