, (Б.81)
Таблиця Б.8
|
Довжина компенсаційного плеча до, м |
Довжина компенсаційної зони, м, в залежності від розрахункового видовження, мм |
||
|
1,0 |
1 |
1+1 |
– |
|
2,0 |
2 |
2+1 |
– |
|
3,0 |
3 |
3+2 |
3+2+2 |
|
4,0 |
4 |
4+3 |
4+3+2 |
|
5,0 |
5 |
5+4 |
5+4+3 |
|
6,0 |
6 |
6+5 |
6+5+4 |
|
7,0 |
7 |
7+6 |
7+6+5 |
|
8,0 |
8 |
8+7 |
8+7+6 |
|
9,0 |
– |
9+8 |
9+8+7 |
|
10,0 |
– |
– |
10+9+8 |
|
11,0 |
– |
– |
11+10+9 |
Кількість шарів залежить від компенсуючої здатності матеріалів. Застосування матеріалів, які вимагають встановлення більше трьох шарів компенсації, не рекомендується.
|
Рисунок Б.19 – Визначення кількості шарів компенсаційних матеріалів |
До типових видів радіальної компенсації відноситься використання Г-, Z- і П-подібних компенсаторів. В подальшому на всіх рисунках умовно показані фізичні нерухомі опори. Застосування умовної нерухомої опори повинно бути підтверджено розрахунком відстані від неї до компенсаційного коліна, яка не може бути більше Lmax.
Б.10.1.1 Г-подібна компенсація
Г-подібна компенсація рекомендується в межах кутів від 45° до 90°.
Визначення розмірів компенсаційних зон трубопроводу з Г-подібною компенсацією проводиться в залежності від розміру компенсаційного кута.
Розміри компенсаційних зон Lk, м, для компенсаційних кутів 90°
|
Рисунок Б. 20 – Визначення розмірів компенсаційних зон для компенсаційних кутів 90° |
, (Б.82)
, (Б.83)
де D3(d3) і – зовнішній діаметр провідної труби та видовження, м.
Розміри компенсаційних зон Lk, м, для компенсаційних кутів 45°
|
Рисунок Б.21 – Визначення розмірів компенсаційних зон для компенсаційних кутів 45° |
, (Б.84)
, (Б.85)
де ω1,2 – приведені довжини переміщень, м, які визначаються за формулами:
, (Б.86)
. (Б.87)
Розміри компенсаційних зон для компенсаційних кутів 10° < β > 45°
Кути більше ніж 10° та менше ніж 45° не є компенсаційними кутами, тому під час проектування трубопроводу доцільно замінити їх на не типову компенсацію або встановити кутові нерухомі опори в місцях зміни напрямку траси (рисунок Б.22).
|
Рисунок Б.22 – Влаштування кутової нерухомої опори |
Б.10.1.2 Z-подібна компенсація
Співвідношення між прилеглими ділянками повинно бути не більшим ніж 40 % – 60 % загальної відстані між нерухомими опорами (умовними та фізичними).
Найефективнішим є вибір розміру компенсаторів із співвідношенням Н = 1В 2В, при L1> L2 розрахунок ведеться для 2L1.
|
Рисунок Б.23 – Визначення розмірів компенсаційних зон для Z-подібних компенсаторів |
Довжина компенсаційної зони визначається за умови, що Lk1 та Lk2, м, вибираються однакова і може бути визначена за формулою:
, (Б.88)
але повинна бути не менше Lk = 0,5 · L2.
Б.10.1.3 П-подібна компенсація
|
Рисунок Б.24 – Визначення розмірів компенсаційних зон для П-подібних компенсаторів |
Найкраще розташовувати компенсатор посередині розрахункової ділянки.
Співвідношення між прилеглими ділянками повинно бути не більшим ніж 40 % – 60 % загальної відстані між нерухомими опорами (умовними або фізичними). Найефективнішим є вибір розміру компенсатора із співвідношенням H = 1B 2B, при L1> L2 розрахунок ведеться для 2L1.
Довжина компенсаційної зони Lk, м, вибирається однаковою і може бути визначена за формулою (Б.80), але повинна бути не меншою Lk=0,5 · Н.
. (Б.89)
Б.10.1.4 Нетипова компенсація
У випадках, коли необхідно виконати зміну напрямку траси в межах кутів від 45°, застосовується так звана "нетипова" компенсація, яка поширюється на некомпенсуючі кути, при цьому можливо виконати штучний компенсатор, який можна обрахувати як типовий. Приклади таких рішень показані нижче.
У випадку (рисунок Б.25) заміна має трактуватися як дві Г-подібні ділянки компенсації. При величині цих кутів в межах від 45° до 55° один із них можна замінити на кут 90° або замінити на фізичну нерухому опору.
|
Рисунок Б.25 – Приклад заміни кута повороту від 10° до 45° на типову компенсацію |
Оптимальний варіант заміни кута повороту від 10° до 45° наведено на рисунку Б.22.
Але у всіх випадках такі заміни треба трактувати тільки як комбінацію Г-подібних ділянок компенсації і кожне коротше плече повинно сприймати видовження довшого плеча. Необхідність влаштування фізичних або наявність умовних нерухомих опор залежить від конкретної конфігурації траси. У випадках, коли немає місця для виконання нетипової компенсації, найкращим рішенням є встановлення фізичної кутової нерухомої опори (див. рисунок Б.22).
|
Рисунок Б.26 – Приклад зміни кута повороту від 10° до 45° на дві Г-подібні ділянки компенсації |
|
Рисунок Б.27 |
Б.10.2 Вибір і розрахунок сильфонових компенсаторів (група Iб)
Вибір і розрахунок компенсуючих пристроїв групи Iб рекомендується робити за формулами і таблицями, наведеними у рекомендаціях із застосування осьових сильфонових компенсаторів і сильфонових комплектуючих пристроїв конкретних підприємств-виробників СК і СКП, продукція яких, як правило, відрізняється конструктивно й технологічно.
Довжина ділянки, на якій встановлюється один СК або СКП, розраховується за формулою:
, (Б.90)
де λ – амплітуда осьового ходу, мм;
t0 – розрахункова температура зовнішнього повітря для проектування опалення (середня температура зовнішнього повітря найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю t0 (0,92)) згідно зі СНиП 2.01.01, °С.
Коефіцієнт 0,9 приймається за наявності на ділянці канальної й безканальної прокладок, 1,15 –при безканальному прокладанні.
Довжина зони компенсації Lk розраховується за формулою:
. (Б.91)
Приклад
Визначити максимальну довжину ділянки, на якій встановлюється один компенсатор СТ/ПЕ 159 x 250:
м < 68,8 м.
Б.10.3 Вибір і розрахунок компенсуючих систем з попереднім підігріванням (група II)
Системи компенсації II групи не вимагають установки постійно діючих компенсуючих пристроїв.
Компенсація температурних деформацій відбувається за рахунок зміни осьового напруження в затисненій трубі. Тому область застосування теплових мереж без постійно діючих компенсуючих пристроїв обмежена допустимим перепадом температур .
Системи II групи застосовуються, як правило, у випадках, коли траса складається з довгих прямолінійних ділянок із зонами защемлення L3.
Максимально допустимий перепад температур з урахуванням попереднього підігрівання не повинен перевищувати:
. (Б.92)
Звідси максимальна температура теплоносія tmax:
. (Б.93)
Приклад
Визначити максимальну температуру теплоносія для прямої ділянки при σ = 127 МПа і tЭ = tМОНТ = 10°С.
Допустимі осьові напруження становлять:
[σ] = 1,5 · 127 = 190 Н/мм2.
144 °С.
Звідси максимальна температура теплоносія:
tmax = t + tМОНТ = 144 + 10 = 154 °C.
Б.10.3.1 Системи з попереднім нагріванням перед засипкою грунтом (група IIа)
Системи, що відносяться до IIа групи з попереднім підігріванням до засипки ґрунтом:
монтуються і до засипання ґрунтом нагріваються до температури попереднього підігрівання tn:
, (Б.94)
теплопроводи засипаються. Температура підігрівання повинна підтримуватися до повного засипання їх ґрунтом. Потім трубопроводи охолоджуються до температури монтажу. У затисненій зоні L3 рівень напружень σох, МПа, буде приблизно дорівнювати:
σox= E · σ · t, (Б.95)
де t = tmax – tn,°C.
Потім теплопровід нагрівається до робочої температури.
Б.10.3.2 Системи із застосуванням стартових компенсаторів (група IIб)
У системах, що відносяться до групи IIб, передбачають застосування стартових компенсаторів.
Вимоги до стартових компенсаторів наведено у додатку В цього стандарту.
Максимально допустима відстань, м, між стартовими компенсаторами становить
, (Б.96)
Діапазон температур попереднього нагрівання, при яких може бути здійснене зварювання компенсаторів:
, (Б.97)
, (Б.98)
Формула (Б.97) виходить із досягнення допустимих осьових напружень у холодному стані трубопроводу після розтягу, а формула (Б.98) – з досягнення таких же напружень у робочому стані. В інтервалі від до будь-яка tn буде задовольняти умови міцності трубопроводу.
При проектуванні варто враховувати, що tМОНТ може змінюватися в межах від нуля (при тривалій зупинці нагрівання води у межах) до розрахункової температури зовнішнього повітря, прийнятої для розрахунку опалення (при глибині прокладання менше 0,7 м). Тому рекомендується приймати tn за формулою (Б.94).
За допомогою нагрівання до температури tn і заварки стартового компенсатора здійснюється розтяг трубопроводу на величину ,
, (Б.99)
|
Рисунок Б.28 – Трубопровід з Е-компенсатором перед підігріванням |
|
Рисунок Б.29 – Трубопровід з Е-компенсатором після підігрівання |
Якщо за конструктивними міркуваннями відстань між стартовими компенсаторами потрібно зменшити, у формулу (Б.99) замість максимально допустимого значення Le підставляється реальне.
Приклад
Визначити гранично-допустиму відстань між стартовими компенсаторами, температуру попереднього підігрівання й величину розтягу за наступними вихідними даними. Трубопровід діаметром провідної труби із СТ20 426 мм із товщиною стінки 7 мм із ізоляцією, зовнішній діаметр оболонки 560 мм, площа поперечного перерізу труби 92 см2, тиск у робочому стані 1,6 МПа, найбільша температура теплоносія 140°С, при монтажі компенсаторів – 10°С, вага трубопроводу з ізоляцією й водою з урахуванням коефіцієнтів перевантаження 2122 Н/м. Трубопровід має глибину закладення в грунті h0 = 1,1 м, грунт – пісок.
Визначаємо допустиме осьове напруження:
[σ]= 1,5 · 127 = 190 МПа.
Питома сила тертя становить:
Fтр =0,4[(1 – 0,5 · 0,5)1,2 · 15 · 10-3 · 1,13 · 14560 · 103 + 2122] =11294 Н/м.
Гранично-допустима відстань між стартовими компенсаторами:
м.
Температура попереднього підігрівання:
°С;
за формулою (В.19)
°С;
Приймемо середнє значення tn= 70 °С, тоді осьові напруження в робочому стані складуть:
σ = 0,012(130 – 70)2,0 · 102 =144,0 МПа < 190 МПа.
Визначаємо за формулою:
мм,
де = 70 – 10 = 60 °С.
У практиці проектних і монтажних робіт допускається використовувати наближені формули для визначення розрахункового стиску стартового компенсатора , мм:
, (Б.100)
. (Б.101)
У місцях установлення стартових компенсаторів теплопроводи повинні мати прямолінійні ділянки завдовжки не менше 12 м.
Для зменшення величини тертя теплопроводу об ґрунт допускається його обернути поліетиленовою плівкою.
Траншею в місцях встановлення стартових компенсаторів варто засипати тільки після проведення попереднього підігрівання теплопроводу, завершення зварювальних робіт і монтажу стикового з'єднання.
Відстань від стартового компенсатора до місця встановлення відгалуження повинна бути не менше Lе / 3.
Б.10.4 Бетонування фізичних нерухомих опор, коли трубопровід знаходиться в стані видовження
