Опоры служат для восприятия усилия от трубопроводов и передачи их на несущие конструкции или грунт, а также для обеспечения организованного совместного перемещения труб и изоляции при температурных деформациях. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: подвижные и неподвижные.
Подвижные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение на строительных конструкциях при температурных деформациях. При перемещении трубопровода подвижные опоры перемещаются вместе с ним. Подвижные опоры используют при всех способах прокладки, кроме бесканальной. При бесканальной прокладке теплопровод укладывается на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка. При этом подвижные опоры предусматривают только в местах поворота трассы и установки П-образных компенсаторов, т. е. на участках, где трубопроводы прокладывают в каналах. Подвижные опоры испытывают главным образом вертикальные нагрузки от массы трубопроводов
По принципу свободного перемещения различают опоры скольжения, качения и подвесные. Скользящие опоры, применяют независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб. Эти опоры просты по конструкции и надежны в эксплуатации.
Катковые опоры применяют для труб диаметром 175 мм и более при осевом перемещении труб, при прокладке в тоннелях, коллекторах, на кронштейнах и на отдельно стоящих опорах. Применение катковых опор в непроходных каналах нецелесообразно, так как без надзора и смазки они быстро корродируют, перестают вращаться и начинают работать фактически как скользящие опоры. Катковые опоры обладают меньшим трением, чем скользящие, однако при плохом уходе катки перекашиваются и могут заклиниваться. Поэтому им необходимо дать правильное направление. Для этого в катках предусматривают кольцевые выточки, а на опорной плите - направляющие планки.
Роликовые опоры (применяют редко, так как трудно обеспечить вращение роликов. Катковые и роликовые опоры надежно работают на прямолинейных участках сети. На поворотах трассы трубопроводы перемещаются не только в продольном, но и в поперечном направлении. Поэтому установка катковых и роликовых опор на криволинейных участках не рекомендуется В этом случае используют шариковые опоры. В этих опорах шарики свободно перемещаются вместе с башмаками по подкладному листу, удерживаются от выкатывания за пределы опоры выступами опорного листа и башмака.
Если по местным условиям прокладки теплопроводов относительно несущих конструкций скользящие и катковые опоры не могут быть установлены, применяются подвесные опоры. Нежесткая конструкция подвески позволяет опоре легко поворачиваться и перемещаться вместе с трубопроводом. В результате по мере удаления от неподвижной опоры углы поворота подвесок увеличиваются, соответственно возрастает перекос трубопровода и напряжение в тягах под действием вертикальной нагрузки трубопровода.
Подвесные опоры по сравнению со скользящими создают на горизонтальных участках значительно меньшие усилия вдоль оси трубы.
Неподвижными опорами трубопроводы как бы делятся на самостоятельные участки. С помощью неподвижных опор трубы жестко закрепляют в определенных точках трассы между компенсаторами или участками с естественной компенсацией температурных деформаций, которые воспринимают, кроме вертикальных нагрузок значительные горизонтальные усилия, направленные по оси трубопровода и складывающиеся из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил сопротивления свободных опор и реакции компенсаторов. Наибольшее значение имеют силы внутреннего давления. Поэтому для облегчения конструкции опоры стараются расположить ее на трассе таким образом, чтобы внутренние давления в трубопроводе были уравновешены и не передавались на опору. Те опоры, на которые реакции внутреннего давления не передаются, называются разгруженными неподвижными опорами; те же опоры, которые должны воспринимать неуравновешенные силы внутреннего давления, называются неразгруженными опорами.
Существуют промежуточные и концевые опоры. На промежуточную опору действуют усилия с обеих сторон, на концевую-с одной. Неподвижные опоры труб рассчитывают на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы теплопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках
Неподвижные опоры предусматривают на трубопроводах при всех способах прокладки тепловых сетей. От правильного размещения неподвижных опор по длине трассы тепловых сетей во многом зависит величина температурных деформаций и напряжений в трубах. Неподвижные опоры устанавливают на ответвлениях трубопроводов, в местах размещения запорной арматуры, сальниковых компенсаторов. На трубопроводах с П-образными компенсаторами неподвижные опоры размещают между компенсаторами. При бесканальных прокладках тепловых сетей, когда не используется самокомпенсация трубопроводов, неподвижные опоры рекомендуется устанавливать на поворотах трассы.
Расстояние между неподвижными опорами определяют исходя из заданной конфигурации трубопроводов, температурных удлинений участков и компенсирующей способности устанавливаемых компенсаторов. Неподвижные закрепления трубопроводов выполняют различными конструкциями, которые должны быть достаточно прочными и жестко удерживать трубы, не допуская их перемещения относительно поддерживающих конструкций.
Конструкции неподвижных опор состоят из двух основных элементов: несущих конструкций (балок, железобетонных плит), на которые передаются усилия от трубопроводов, и собственно опор, при помощи которых осуществляется неподвижное закрепление труб (приварные косынки, хомуты). В зависимости от способа прокладки и места установки применяют неподвижные опоры: упорные, щитовые и хомутовые. Опоры с вертикальными двусторонними упорами и лобовые применяют при установке их на каркасах в камерах и тоннелях и при прокладке трубопроводов в проходных, полупроходных и в непроходных каналах. Щитовые опоры применяют как при бесканальной прокладке, так и при прокладке теплопроводов в непроходных каналах при размещении опор вне камер.
Щитовые неподвижные опоры представляют собой вертикальные железобетонные щиты с отверстиями для прохода труб. Осевые усилия передаются на железобетонный щит приваренными к трубопроводу с обеих сторон кольцами, усиленными ребрами жесткости. До недавнего времени между трубой и бетоном прокладывали асбест. В настоящее время применение асбестовых набивок не допускается. Нагрузка от трубопроводов тепловых сетей через щитовые опоры передается на днище и стенки канала, а при бесканальной прокладке - на вертикальную плоскость грунта. Щитовые опоры выполняют с двойным симметричным армированием, так как действующие усилия от труб могут быть направлены в противоположные стороны. В нижней части щита делают отверстия для прохода воды (в случае попадания ее в канал).
Расчет неподвижных опор.
Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.
Опоры оказывают весьма важное влияние на работу теплопровода. Нередки случаи серьезных аварий из-за неправильного размещения опор, неудачного выбора конструкций или небрежного монтажа. Весьма важно, чтобы все опоры были нагружены, для чего необходимо при монтаже выверять расстановку их по трассе и положение по высоте. При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки свободных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок, а также дополнительных изгибающих напряжений. В этих прокладках трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка.
От пролета (расстояния) между опорами зависит изгибающее напряжение, возникающее в трубопроводе, и стрела прогиба.
При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод, лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная балка. На рис. Т.с.19 приведена эпюра изгибающих моментов многопролетного трубопровода.
Рассмотрим усилия и напряжения, действующие в трубопроводах.
Примем следующие обозначения:
М - силовой момент, Н*м; Q B , Q г - усилие вертикальное и горизонтальное, Н; q в , q г - удельная нагрузка на единицу длины, вертикальная и горизонтальная, H/m;..N- горизонтальная реакция на опоре, Н.
Максимальный изгибающий момент в многопролетном трубопроводе возникает на опоре. Величина этого момента (9.11)
где
q
-
удельная нагрузка на единицу длины
трубопровода, Н/м;
-
длина пролета между опорами, м. Удельная
нагрузка q
определяется
по формуле
(9-12)
где q B - вертикальная удельная нагрузка, учитывающая вес трубопровода с теплоносителем и тепловой изоляцией; q г - горизонтальная удельная нагрузка, учитывающая ветровое усилие,
(9-13)
где w - скорость ветра, м/с; - плотность воздуха, кг/м 3 ; d и - наружный диаметр изоляции трубопровода, м; k - аэродинамический коэффициент, равный в среднем 1,4-1,6.
Ветровое усилие должно учитываться только в надземных теплопроводах открытой прокладки.
Изгибающий момент, возникающий в середине пролета,
(9.14)
На расстоянии 0,2 от опоры изгибающий момент равен нулю.
Максимальный прогиб имеет место в середине пролета.
Стрела
прогиба трубопровода
,
(9.15)
На основании выражения (9-11) определяется пролет между свободными опорами
(9-16)
откуда
,м
(9-17)
При выборе пролета между опорами для реальных схем трубопроводов исходят из того, чтобы при наиболее неблагоприятных режимах работы, например при наиболее высоких температурах и давлениях теплоносителя, суммарное напряжение от всех действующих усилий в самом слабом сечении (обычно сварном шве) не превосходило допустимой величины [].
Предварительную оценку расстояния между опорами можно произвести на основе уравнения (9-17), принимая напряжение от изгиба 4 равным 0,4-0,5 допускаемого напряжения:
Неподвижные опоры воспринимают реакцию внутреннего давления, свободных опор и
компенсатора.
Результирующее усилие, действующее на неподвижную опору, может быть представлено в виде
а
-
коэффициент,
зависящий от направления действия
осевых усилий внутреннего давления с
обоих сторон опоры. Если опора разгружена
от усилия внутреннего давления, то а
=0,
иначе а
=1;
р
-
внутреннее давление в трубопроводе;
-
площадь
внутреннего сечения трубопровода;
-
коэффициент
трения на свободных опорах;
-
разность
длин участков трубопровода с обеих
сторон неподвижной опоры;
-
разность
сил трения осевых скользящих
компенсаторов или сил упругости гибких
компенсаторов с обоих сторон неподвижной
опоры.
26. Компенсация тепловых удлиннений трубопроводов систем теплоснабжения. Основы расчета гибких компенсаторов.
В тепловых сетях
в настоящее время наиболее широко
применяются сальниковые, П- образные,
а в последнее время и сильфонные
(волнистые) компенсаторы. Кроме специальных
компенсаторов используют для компенсации
и естественные углы поворотов теплотрассы
- самокомпенсацию. Компенсаторы должны
иметь достаточную компенсирующую
способность
для восприятия температурного удлинения
участка трубопровода между неподвижными
опорами, при этом максимальные напряжения
в радиальных компенсаторах не должны
превышать допускаемых (обычно 110 МПа).
Необходимо также определить реакцию
компенсатора, используемую при расчетах
нагрузок на неподвижные опоры. Тепловое
удлинение расчетного участка трубопровода
,
мм, определяют по формуле
, (2.81)
где
=1,2·
10ˉ² мм/(м · о С),
- расчетный перепад
температур, определяемый по формуле
, (2.82)
где
L
Гибкие компенсаторы в отличие от сальниковых характеризуются меньшими затратами на обслуживание. Их применяют при всех способах прокладки и при любых параметрах теплоносителя. Использование сальниковых компенсаторов ограничивается давлением не более 2,5 МПа и температурой теплоносителя не выше 300°С. Их устанавливают при подземной прокладке трубопроводов диаметром более. 100 мм, при надземной прокладке на низких опорах труб диаметром более 300 мм, а также в стесненных местах, где невозможно разместить гибкие компенсаторы.
Гибкие компенсаторы изготовляют из отводов и прямых участков труб с помощью электродуговой сварки. Диаметр, толщина стенки и марка стали компенсаторов такие же, как и трубопроводов основных участков. При монтаже гибкие компенсаторы располагают горизонтально; при вертикальном или наклонном размещении требуются воздушные или дренажные устройства, которые затрудняют обслуживание.
Для создания максимальной компенсационной способности гибкие компенсаторы перед монтажом растягивают в холодном состоянии и в таком положении закрепляют распорками. Величину
растяжки компенсатора записывают в специальный акт. Растянутые компенсаторы присоединяют к теплопроводу с помощью сварки, после чего распорки удаляют. Благодаря предварительной растяжке компенсационная способность увеличивается почти вдвое. Для установки гибких компенсаторов устраивают компенсаторные ниши. Ниша представляет собой непроходной канал такой же конструкции, по конфигурации соответствующий форме компенсатора.
Сальниковые (осевые) компенсаторы изготовляют из труб и из листовой стали двух типов: односторонние и двусторонние. Размещение двусторонних компенсаторов хорошо сочетается с установкой неподвижных опор. Сальниковые компенсаторы устанавливают строго по оси трубопровода, без перекосов. Набивка, сальникового компенсатора представляет собой кольца, выполненные из асбестового прографиченного шнура и термостойкой резины. Осевые компенсаторы целесообразно применять при бесканальной прокладке трубопроводов.
Компенсационная способность сальниковых компенсаторов с увеличением диаметра повышается.
Расчет гибкого компенсатора .
Тепловое удлинение
расчетного участка трубопровода
,
мм, определяют по формуле
, (2.81)
где
- средний коэффициент линейного расширения
стали, мм/(м · о С), (для типовых
расчетов можно принять
=1,2·
10ˉ² мм/(м · о С),
- расчетный перепад температур, определяемый по формуле
, (2.82)
где - расчетная температура теплоносителя, о С;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, о С;
L - расстояние между неподвижными опорами, м.
Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов, уменьшают на величину запаса - 50 мм.
Реакция сальникового компенсатора - сила трения в сальниковой набивке определяется по формуле, (2.83)
где - рабочее давление теплоносителя, МПа;
- длина слоя набивки по оси сальникового компенсатора, мм;
- наружный диаметр патрубка сальникового компенсатора, м;
- коэффициент трения набивки о металл, принимается равным 0,15.
Технические характеристики сильфонных компенсаторов приведены в табл. 4.14 - 4.15 . Осевая реакция сильфонных компенсаторов складывается из двух слагаемых
(2.84)
где - осевая реакция, вызываемая деформацией волн, определяемая по формуле
, (2.85)
где l - температурное удлинение участка трубопровода, м; - жесткость волны, Н/м, принимаемая по паспорту компенсатора;n - количество волн (линз).- осевая реакция от внутреннего давления, определяемая по формуле
, (2.86)
где - коэффициент, зависящий от геометрических размеров и толщины стенки волны, равный в среднем 0.5 - 0.6;
D иd – соответственно наружный и внутренний диаметры волн, м;
- избыточное давление теплоносителя, Па.
При расчете
самокомпенсации основной задачей
является определение максимального
напряжения у
основания короткого плеча угла поворота
трассы, которое определяют для углов
поворотов 90 о поформуле
; (2.87)
для углов более
90 о, т.е. 90+
,
по формуле
(2.88)
где l - удлинение короткого плеча, м;l - длина короткого плеча, м;Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 10 5 МПа;d - наружный диаметр трубы, м;
- отношение длины длинного плеча к длине короткого.
Здравствуйте, друзья! Магистральные распределительные тепловые сети служат для передачи потребителям тепловой энергии теплоносителя для нужд отопления, ГВС и вентиляции. Магистральные теплосети прокладываются от ЦТП (центральных тепловых пунктов), либо от теплоисточника (котельной, ТЭЦ).
Распределительные теплосети состоят из таких элементов, как:
1) Непроходные каналы
2) Подвижные и неподвижные опоры
3) Компенсаторы
4) Трубопроводы и запорная арматура (задвижки)
5) Тепловые камеры
Про тепловые камеры тепловых сетей я написал отдельную . Поэтому в данной статье рассматривать их я не буду.
Непроходные каналы.
Стенки непроходных каналов состоят из сборных блоков. Сверху на сборные блоки накладываются железобетонные плиты перекрытия. Основание дна непроходного канала делают обычно в сторону , либо в сторону подвалов жилых домов. Но бывает так, что при неблагоприятном рельефе местности какая то часть каналов монтируется с уклоном к тепловым камерам. Швы бетонных блоков и плит заделывают, изолируют для того, чтобы в канал не попадали грунтовые и верховые воды. Во время засыпки каналов грунт необходимо тщательно утрамбовывать. Замерзшей землей засыпать канал нельзя
Неподвижные и подвижные опоры.
Опоры трубопроводов тепловой сети подразделяются на неподвижные (или как еще говорят, мертвые) и подвижные. В непроходных каналах применяют скользящие опоры. Эти опоры необходимы для передачи веса трубопроводов и обеспечения перемещения трубопроводов при их удлинении под воздействием высокой температуры теплоносителя.
Для этого скользящие опоры, или как их еще называют, «скользячки» приваривают к трубопроводам. А скользят они по специальным пластинам, которые вделаны в ж/б плиты.
Неподвижные или мертвые опоры необходимы для того, чтобы разделить трубопровод большой протяженности на отдельные участки. Участки эти не зависят напрямую друг от друга, и соответственно, при высоких температурах теплоносителя компенсаторы могут нормально, без видимых проблем, воспринять температурные удлинения.
К неподвижным опорам предъявляются повышенные требования по надежности, ведь нагрузки на них большие. В то же время нарушение прочности и целостности мертвой (неподвижной) опоры может привести к аварийной ситуации.
Компенсаторы.
Компенсаторы в тепловых сетях служат для восприятия температурного удлинения трубопроводов при их нагреве (1,2 мм на каждый метр при повышении температуры на 100 °С). Основная и главная задача компенсатора в теплосети - защитить трубопроводы и арматуру от «убийственных» напряжений. Как правило, для труб диаметр которых не более 200 мм применяют П-образные компенсаторы. Мне в основном приходилось сталкиваться в работе именно с такими компенсаторами. Они наиболее распространенные. Приходилось работать также и с сальниковыми компенсаторами на трубопроводах больших диаметров. Но это уже диаметры труб dy 300, 400 мм.
Когда П-образные компенсаторы монтируют, их предварительно растягивают на половину температурного удлинения от той цифры, которая указана в проекте или расчете. Иначе компенсирующая способность компенсатора уменьшается в два раза. Растяжку следует производить одновременно с двух сторон в стыках, ближайших к мертвым (неподвижным) опорам.
Трубопроводы и задвижки.
Для распределительных тепловых сетей применяют стальные трубы. На стыках трубопроводы соединяют при помощи электросварки. Из задвижек на тепловых сетях применяют стальные и чугунные задвижки. Мне в работе на теплосетях попадаются больше чугунные задвижки, они более распространенны.
Изоляция труб.
Работать мне приходится в основном с магистральными распределительными тепловыми сетями, смонтированными еще в советское время. Конечно,кое-где трубопроводы теплосетей, а соответственно и изоляцию на них, меняют в ходе капитального ремонта. Когда я несколько лет назад работал в теплоснабжающей организации, помню, что каждый год, в межотопительный период заменяли «древние» участки трубопроводов теплосети. Но все же процентов 75-80 распределительных тепловых сетей еще советских времен. Трубопроводы таких сетей покрыты антикоррозионным составом, теплоизоляцией и защитным слоем (рис.4.).
Рулонный материал, как правило, изол. Реже - бризол. Этот материал приклеен мастикой к трубопроводу. Теплоизоляция сделана из матов минеральной ваты. Защитный слой - асбестоцементная штукатурка из смеси асбеста и цемента в пропорции 1:2, которая распределена по проволочной сетке.
На отдельно стоящих мачтах и опорах (рис. 4.1);
Рис. 4.1. Прокладка трубопроводов на отдельно стоящих мачтах
Рис.4.2-на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок (рис. 4.2);
Рис. 4.2. Эстакада с пролетным строением для прокладки трубопроводов
Рис.4.3-на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовая конструкция, рис. 4.3);
Рис. 4.3. Прокладка труб с подвеской на тягах (вантовая конструкция)
На кронштейнах.
Прокладки первого типа наиболее рациональны для трубопроводов диаметром 500 мм и более. Трубопроводы большего диаметра при этом могут быть использованы в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним нескольких трубопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор.
Прокладки по эстакаде со сплошным настилом для прохода целесообразно применять только при большом количестве труб (не менее 5 - 6 шт.), а также при необходимости регулярного надзора за ними. По стоимости конструкции проходная эстакада наиболее дорогая и требует наибольшего расхода металла, так как фермы или балочный настил обычно изготовляются из прокатной стали.
Прокладка третьего типа с подвесной (вантовой) конструкцией пролетного строения является более экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояния между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. Наиболее простые конструктивные формы подвесная прокладка получает при трубопроводах равных или близких диаметров.
При совместной укладке трубопроводов большого и малого диаметра применяется несколько видоизмененная вантовая конструкция с прогонами из швеллеров, подвешенных на тягах. Прогоны позволяют устанавливать опоры трубопроводов между мачтами. Однако возможность прокладки трубопроводов на эстакадах и с подвеской на тягах в городских условиях ограничена и применима только в промышленных зонах. Наибольшее применение получила прокладка водяных трубопроводов на отдельно стоящих мачтах и опорах или на кронштейнах. Мачты и опоры, как правило, выполняются из железобетона. Металлические мачты применяются в исключительных случаях при малом объеме работ и реконструкции существующих тепловых сетей.
Мачты по своему назначению делятся на следующие типы:
- для подвижных опор трубопроводов (так называемые промежуточные);
- для неподвижных опор трубопроводов (анкерные), а также устанавливаемые в начале и в конце участка трассы;
- устанавливаемые на поворотах трассы;
- служащие для опирания компенсаторов трубопроводов.
В зависимости от количества, диаметра и назначения прокладываемых трубопроводов мачты выполняются трех различных конструктивных форм: одностоечными, двухстоечными и четырехстоечными пространственной конструкции.
При проектировании воздушных прокладок следует стремиться к возможно большему увеличению расстояний между мачтами.
Однако для беспрепятственного стока воды при выключениях трубопроводов максимальный прогиб не должен превышать
f = 0,25∙i ∙l ,где f - прогиб трубопровода в середине пролета, мм; i - уклон оси трубопровода; l - расстояние между опорами, мм.
Сборные железобетонные конструкции мачт обычно собираются из следующих элементов: стоек (колонн), ригелей и фундаментов. Размеры сборных деталей определяются количеством и диаметром укладываемых трубопроводов.
При прокладке от одного до трех трубопроводов в зависимости от диаметра применяются одностоечные отдельно стоящие мачты с консолями, они пригодны и при вантовой подвеске труб на тягах; тогда предусматривается устройство верхушки для крепления тяг.
Мачты сплошного прямоугольного сечения допустимы, если максимальные размеры поперечного сечения не превосходят 600 х 400 мм. При больших размерах для облегчения конструкции рекомендуется предусматривать вырезы по нейтральной оси или применять в качестве стоек центрифугированные железобетонные трубы заводского изготовления.
Для многотрубных прокладок мачты промежуточных опор чаще всего проектируются двухстоечной конструкции, одноярусные или двухъярусные.
Сборные двухстоечные мачты состоят из следующих элементов: двух стоек с одной или двумя консолями, одного или двух ригелей и двух фундаментов стаканного типа.
Мачты, на которых трубопроводы закрепляются неподвижно, испытывают нагрузку от горизонтально направленных усилий, передаваемых трубопроводами, которые проложены на высоте 5 - 6 м от поверхности грунта. Такие мачты для увеличения устойчивости проектируются в виде четырехстоечной пространственной конструкции, которая состоит из четырех стоек и четырех или восьми ригелей (при двухъярусном расположении трубопроводов). Мачты устанавливаются на четырех отдельных фундаментах стаканного типа.
При надземной прокладке трубопроводов больших диаметров используется несущая способность труб, и поэтому не требуется устройства какого-либо пролетного строения между мачтами. Не следует применять и подвеску трубопроводов большого диаметра на тягах, так как такая конструкция практически работать не будет.
Рис.4.4В качестве примера приведена прокладка трубопроводов на железобетонных мачтах (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Прокладка трубопроводов на железобетонных мачтах:1 - колонна; 2 - ригель; 3 - связь; 4 - фундамент; 5 - соединительный стык; 6 - бетонная подготовка.
Два трубопровода (прямой и обратный) диаметром 1200 мм уложены на катковых опорах по железобетонным мачтам, установленным через каждые 20 м. Высота мачт от поверхности земли 5,5 - 6м. Сборные железобетонные мачты состоят из двух фундаментов, связанных между собой монолитным стыком, двух колонн прямоугольного сечения 400 х 600 мм и ригеля. Колонны связаны между собой металлическими диагональными связями из угловой стали. Соединение связей с колоннами выполнено косынками, приваренными к закладным деталям, которые заделаны в колоннах. Ригель, служащий опорой для трубопроводов, выполнен в виде прямоугольной балки сечением 600 х 370 мм и крепится к колоннам путем сварки закладных стальных листов.
Мачта рассчитана на вес пролета труб, горизонтальные осевые и боковые усилия, возникающие от трения трубопроводов на катковых опорах, а также на ветровую нагрузку.
Рис. 4.5. Неподвижная опора:1 - колонна; 2 - ригель поперечный; 3 - ригель продольный; 4 - связь поперечная; 5 - связь продольная; 6 - фундамент
Рис.4.5Неподвижная опора (рис. 4.5), рассчитанная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железобетонных деталей: четырех колонн, двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, соединенных попарно.
В продольном и поперечном направлениях колонны связаны металлическими диагональными связями, выполненными из уголковой стали. На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, которые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.
Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на неспланированной территории районов новой застройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким способом с использованием несущей способности труб.
Однако при проектировании тепловых сетей с прокладкой трубопроводов на низких опорах необходимо учитывать срок намеченного освоения территории, занятой трассой, под городскую застройку. Если через 10 - 15 лет потребуется заключение трубопроводов в подземные каналы или реконструкция тепловой сети, то применение воздушной прокладки является нецелесообразным. Для обоснования применения способа прокладки трубопроводов на низких опорах должны быть выполнены технико-экономические расчеты.
При надземной прокладке трубопроводов больших диаметров (800-1400 мм) целесообразной является их прокладка на отдельно стоящих мачтах и опорах с применением специальных сборных железобетонных конструкций заводского изготовления, отвечающих конкретным гидрогеологическим условиям трассы тепломагистрали.
Опыт проектирования показывает экономичность применения свайных оснований под фундаменты как анкерных, так и промежуточных мачт и низких опор.
Надземные тепломагистрали большого диаметра (1200-1400 мм) значительной протяженности (5 - 10 км) построены по индивидуальным проектам с применением высоких и низких опор на свайном основании.
Имеется опыт строительства тепломагистрали с диаметрами труб D у = 1000 мм от ТЭЦ с применением свай-стоек на заболоченных участках трассы, где на глубине 4-6 м залегают скальные грунты.
Расчет опор на свайном основании на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок выполняется в соответствии со СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты».
При проектировании низких и высоких опор для прокладки трубопроводов могут быть использованы конструкции унифицированных сборных железобетонных отдельно стоящих опор, разработанных под технологические трубопроводы [ 3 ].
Проект низких опор по типу «качающихся» фундаментов, состоящих из железобетонного вертикального щита, устанавливаемого на плоскую фундаментную плиту, разработан АтомТЭП. Эти опоры могут применяться в различных грунтовых условиях (за исключением сильно обводненных и просадочных грунтов).
Одним из наиболее распространенных видов воздушной прокладки трубопроводов является прокладка последних на кронштейнах, укрепляемых в стенах зданий. Применение этого способа может быть рекомендовано при прокладке тепловых сетей на территории промышленных предприятий.
При проектировании трубопроводов, располагаемых по наружной или внутренней поверхности стен, следует выбирать такое размещение труб, чтобы они не закрывали оконных проемов, не мешали размещению других трубопроводов, оборудования и пр. Наиболее важным является обеспечение надежного закрепления кронштейнов в стенах существующих зданий. Проектирование прокладки трубопроводов по стенам существующих зданий должно включать обследование стен в натуре и изучение проектов, по которым они построены. При значительных нагрузках, передаваемых трубопроводами на кронштейны, необходимо производить расчет общей устойчивости конструкций здания.
Трубопроводы укладываются на кронштейны с приваренными корпусами скользящих опор. Применение катковых подвижных опор при наружной прокладке трубопроводов не рекомендуется из-за трудности их периодической смазки и очистки в период эксплуатации (без чего они будут работать как скользящие).
В случае недостаточной надежности стен здания должны быть осуществлены конструктивные мероприятия по рассредоточению усилий, передаваемых кронштейнами, путем уменьшения пролетов, устройства подкосов, вертикальных стоек и др. Кронштейны, устанавливаемые в местах устройства неподвижных опор трубопроводов, должны выполняться по расчету на действующие на них усилия. Обычно они требуют дополнительного крепления путем устройства подкосов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На рис. 4.6 приведена типовая конструкция кронштейнов для прокладки одного или двух трубопроводов диаметром от 50 до 300 мм.
Рис.4.6
Рис. 4.6. Прокладка трубопроводов на кронштейнах:а - для одной трубы; б - для двух труб
В данном разделе нашего сайта вы найдете информацию о классификации опор тепловых сетей , а так же об основных параметрах (размере и весе), предъявляемых требованиях, комплектности, сроках изготовления продукции.
Виды опор для тепловых сетей ТС.
В двух выпусках 7-95 и 8-95 данной серии представлены как скользящие, так и неподвижные опоры для труб тепловых сетей. Все опоры тепловых сетей имеют конструкционные отличия в зависимости от толщины изоляции трубопровода. На участках бесканальной прокладки трубопроводов подвижные опоры не устанавливают, кроме тех которые применяются для труб менее D y = 175 включительно. Скользящие опоры применяют при прокладке труб в непроходных или полупроходных каналах и для нижнего ряда труб в тоннелях. Расстояние между опорами рассчитывается проектировщиком, согласно действующим нормативным документам.
При строительстве теплосети возводят следующие сооружения: колодцы, камеры и павильоны над камерами для установки запорно - измерительной арматуры, компенсирующих устройств и прочего линейного оборудования. Осуществляют постройку фильтрующих дренажных сооружений, насосных станций, устанавливают ограждающие теплопровод конструкции, неподвижные и подвижные опоры (иногда еще и направляющие), опорные камни.
Применение с строительстве.
Основание каналов для прокладки трубопроводов и размещения в них опор делают двух видов - бетонное или железобетонное, которые в свою очередь могут быть либо сборными либо монолитными. Бетонные и железобетонные каналы создают очень надежные основания для размещения строительных конструкций и предохраняют канал от проникновения в него грунтовых вод. Бетонное или железобетонное основание выполняют важнейшую роль - воспринимают вес строительных конструкций и грунта над каналом, нагрузки от транспорта, вес трубопровода с изоляцией и теплоносителем, рассредоточивает давление и тем самым снижается возможность осадки строительных конструкций в местах сосредоточенных нагрузок: под опорными камнями и под стенами канала.
Паровые системы теплоснабжения бывают однотрубными и двухтрубными, а образующийся при работе конденсат возвращается по специальной трубе - конденсатопроводу. При начальном давлении, которое составляет от 0,6 до 0,7 МПа, а иногда и от 1,3 до 1,6 МПа, скорость распространения пара - 30…40 м/с. При выборе способа прокладки теплопроводов главной задачей является обеспечение долговечности, надежности и экономичности решения.
Сами тепловые сети монтируют из стальных электросварных труб, расположенных на специальных опорах. На трубах устраивают запорную и регулирующую арматуры (задвижки, вентили). Опоры трубопроводов создают горизонтальное незыблемое основание. Интервал между опорами определяют при проектировании.
Опоры тепловых сетей подразделяют на неподвижные и подвижные. Неподвижные опоры фиксируют расположение конкретных мест сетей в определенной позиции, не допускают никаких смещений. Подвижные опоры допускают перемещение трубопровода по горизонтали вследствие температурных деформаций.
Опоры поставляются комплектно согласно рабочим чертежам, разработанным в установленном порядке. Мы гарантируем соответствие опор и подвесок требованию соответствующего стандарта при соблюдении потребителем правил монтажа и хранения (в соответствии с настоящим стандартом). Гарантийный срок эксплуатации - 12 месяцев со дня поставки изделия заказчику. На все опоры предоставляется паспорт качества и сертификаты на используемые для изготовления материалы (по запросу).
Опоры в тепловых сетях устанавливают для восприятия усилий, возникающих в теплопроводах, и передачи их на несущие конструкции или грунт. В зависимости от назначения их подразделяют на подвижные (свободные) и неподвижные (мертвые).
Подвижные опоры предназначены для восприятия весовых нагрузок теплопровода и обеспечения свободного его перемещения при температурных деформациях. Устанавливают их при всех видах прокладки, кроме бесканальной, когда теплопроводы укладывают на утрамбованный слой песка, что обеспечивает более равномерную передачу весовых нагрузок на грунт.
Теплопровод, лежащий на подвижных опорах, под действием весовых нагрузок (веса трубопровода с теплоносителем, изоляционной конструкцией и оборудованием и иногда ветровой нагрузки) прогибается и в нем возникают изгибающие напряжения, значения которых зависят от расстояния (пролета) между опорами. В связи с этим основной задачей расчета является определение максимально возможно го пролета между опорами, при котором изгибающие напряжения не превышают допустимых значений, а также величины прогиба теплопровода между опорами.
В настоящее время находят применение подвижные опоры следующих основных типов: скользящие, катковые (шариковые) (рис. 29.1) и подвесные с жесткими и пружинными подвесками.
Рис. 29.1. Подвижные опоры
а - скользящая с приваренным башмаком; б - катковая; в - скользящая с приклеенные полуцилиндром; 1 - башмак; 2 - опорная подушка; 3 - опорный полуцилиндр
В скользящих опорах происходит скольжение башмака (корпуса опоры), приваренного к трубопроводу, по металлической подкладке, заделанной в опорную бетонную или железобетонную подушку. В Катковых (и шариковых) опорах башмак вращает и перемещает каток (или шарики) по опорному листу, на котором предусматриваются направляющие планки и выточки для предотвращения перекосов, заеданий и выхода катка. При вращении катка (шариков) скольжение поверхностей отсутствует, вследствие чего уменьшается значение горизонтальной реакции. Места приварки башмака к трубопроводу являются опасными в коррозионном отношении, поэтому более перспективными следует считать конструкции свободных опор с хомутовыми. и приклеенными башмаками, которые устанавливают без нарушения тепловой изоляции. На рис. 29.1, в показана разработанная НИИМосстроем конструкция скользящей опоры с приклеенным опорным башмаком (полуцилиндром). Скользящие опоры являются наиболее простыми и находят широкое применение.
Подвесные опоры с жесткими подвесками применяют при надземной прокладке теплопроводов на участках, не чувствительных к перекосам: при естественной компенсации, П-образных компенсаторах.
Пружинные опоры компенсируют перекосы, вследствие чего их применяют на участках, где перекосы недопустимы, например, при сальниковых компенсаторах.
Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в отдельных точках, разделения его на независимые по температурным деформациям участки и для восприятия усилий, возникающих на этих участках, что устраняет возможность последовательного нарастания усилий и передачу их на оборудование и арматуру. Изготовляют эти опоры, как правило, из стали или железобетона.
Стальные неподвижные опоры (рис. 29.2, а и б) представляют собой обычно стальную несущую конструкцию (балку или швеллер), располагаемую между упорами, приваренными к трубе. Несущая конструкция защемляется в строительные конструкции камер, приваривается к мачтам, эстакадам и др.
Железобетонные неподвижные опоры обычно выполняют в виде щита (рис. 29.2,в), устанавливаемого при бесканальной прокладке на фундамент (бетонный камень) или защемляемого в основании и перекрытии каналов и камер. С обеих сторон щитовой опоры к трубопроводу приваривают опорные кольца (фланцы с косынками), через которые и передаются усилия. При этом щитовые опоры не требуют мощных фундаментов, так как усилия на них передаются центрально. При выполнении щитовых опор в каналах в них делают отверстия для пропуска воды и воздуха.
Рис 29.2 Неподвижные опоры
а - со стальной несущей конструкцией б - хомутовые· в - щитовая
При разработке монтажной схемы тепловых сетей неподвижные опоры устанавливают на выходе из источника тепла, на входе и выходе ЦТП, насосных подстанций и т. п. для снятия усилий на оборудование и арматуру; в местах ответвлений для устранения взаимного влияния участков, идущих в перпендикулярных направлениях; на поворотах трассы для устранения влияния изгибающих и крутящих моментов, возникающих при естественной компенсации. В результате указанной расстановки неподвижных опор трасса тепловых сетей разбивается на прямолинейные участки, имеющие различные длины и диаметры трубопроводов. Для каждого из этих участков выбирают тип и требуемое число компенсаторов, в зависимости от которого определяется и число промежуточных неподвижных опор (на одно меньше, чем компенсаторов).
Максимальное расстояние между неподвижными опорами при осевых компенсаторах зависит от их компенсирующей способности. При гнутых компенсаторах, которые могут изготовляться для компенсации любых деформаций, исходят из условия сохранения прямолинейности участков и допустимых изгибающих напряжений в опасных сечениях компенсатора. В зависимости от принятой длины участка, на концах которого устанавливают неподвижные опоры, определяют его удлинение, а затем расчетом или по номограммам габаритные размеры гнутых компенсаторов и горизонтальную реакцию.
Тепловые компенсаторы.
Компенсационные устройства в тепловых сетях служат для устранения (или значительного уменьшения) усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб. В результате снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование и опорные конструкции.
Удлинение труб в результате теплового расширения металла определяют по формуле
где а - коэффициент линейного расширения, 1/°С; l - длина трубы, м; t - рабочая температура стенки, 0 C; t м -температура монтажа, 0 C.
Для компенсации удлинения труб применяют специальные устройства - компенсаторы, а также используют гибкость труб на поворотах трассы тепловых сетей (естественную компенсацию).
По принципу работы компенсаторы подразделяют на осевые и радиальные. Осевые компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих только в результате осевых удлинений. Радиальные компенсаторы устанавливают на теплосети любой конфигурации, так как они компенсируют как осевые, так и радиальные усилия. Естественная компенсация не требует установки специальных устройств, поэтому ее необходимо использовать в первую очередь.
В тепловых сетях находят применение осевые компенсаторы двух типов: сальниковые и линзовые. В сальниковых компенсаторах (рис. 29.3) температурные деформации труб приводят к перемещению стакана 1 внутри корпуса 5, между которыми для герметизации помещается сальниковая набивка 3. Зажимается набивка между упорным кольцом 4 и грундбуксой 2 при помощи болтов 6.
Рис 19.3 Сальниковые компенсаторы
а - односторонний; б - двусторонний: 1 - стакан, 2 - грундбукса, 3 - сальниковая набивка,
4 - упорное кольцо, 5 - корпус, 6 - затяжные болты
В качестве сальниковой набивки применяют асбестовый прографиченный шнур или термостойкую резину. В процессе работы набивка изнашивается и теряет упругость, поэтому требуются периодическая ее подтяжка (зажатие) и замена. Для возможности проведения указанных ремонтов сальниковые компенсаторы размещают в камерах.
Соединение компенсаторов с трубопроводами осуществляется сваркой. При монтаже необходимо оставлять зазор между буртом стакана и упорным кольцом корпуса, исключающий возможность возникновения растягивающих усилий в трубопроводах в случае понижения температуры ниже температуры монтажа, а также тщательно выверять осевую линию во избежание перекосов и заедания стакана в корпусе.
Сальниковые компенсаторы изготовляют односторонними и двусторонними (см. рис. 19.3, а и б). Двусторонние применяют обычно для уменьшения числа камер, так как в середине их устанавливается неподвижная опора, разделяющая участки труб, удлинения которых компенсируются каждой из сторон компенсатора.
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. В этом случае их устанавливают при d y =100 мм и более, при надземной прокладке - при d у =300 мм и более.
В линзовых компенсаторах (рис. 19.4) при температурных удлинениях труб происходит сжатие специальных упругих линз (волн). При этом обеспечивается полная герметичность в системе и не требуется обслуживания компенсаторов.
Изготовляют линзы из листовой стали или штампованных полулинз с толщиной стенки от 2,5 до 4 мм газовой сваркой. Для уменьшения гидравлических сопротивлений внутри компенсатора вдоль волн вставляется гладкая труба (рубашка).
Линзовые компенсаторы имеют относительно небольшую компенсирующую способность и большую осевую реакцию. В связи с этим для компенсации температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей устанавливают большое число волн или производят предварительную их растяжку. 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.
Ряс. 19.4. Линзовый трехволновый компенсатором
Естественная компенсация температурных деформаций происходит в результате изгиба трубопроводов. Гнутые участки (повороты) повышают гибкость трубопровода и увеличивают его компенсирующую способность.
При естественной компенсации на поворотах трассы температурные деформации трубопроводов приводят к поперечным смещениям участков (рис. 19.5). Величина смещения зависит от расположения неподвижных опор: чем больше длина участка, тем больше его удлинение. Это требует увеличения ширины каналов и затрудняет работу подвижных опор, а также не дает возможности применять современную бесканальную прокладку на поворотах трассы. Максимальные напряжения изгиба возникают у неподвижной опоры короткого участка, так как он смещается на большую величину.
Рис. 19.5 Схема работы Г- образного участка теплопровода
а – при одинаковых длинах плеч; б – при разных длинах плеч
К радиальным компенсаторам , применяемым в тепловых сетях, относятся гибкие и волнистые шарнирного типа. В гибких компенсаторах температурные деформации трубопроводов устраняются при помощи изгибов и кручения специально согнутых или сваренных участков труб различной конфигурации: П- и S-образных, лирообразных, омегообразных и др. Наибольшее распространение на практике вследствие простоты изготовления получили П-образные компенсаторы (рис. 19.6,а). Их компенсирующая способность определяется суммой деформаций по оси каждого из участков трубопроводов ∆l = ∆l /2+∆l /2. При этом максимальные изгибающие напряжения возникают в наиболее удаленном от оси трубопровода отрезке - спинке компенсатора. Последняя, изгибаясь, смещается на величину у, на которую необходимо увеличивать и габариты компенсаторной ниши.
Рис. 19.6 Схема работы П- образного компенсатора
а – без предварительной растяжки; б – с предварительной растяжкой
Для увеличения компенсирующей способности компенсатора или уменьшения величины смещения его устанавливают с предварительной (монтажной) растяжкой (рис. 19.6,б ). При этом спинка компенсатора в нерабочем состоянии изогнута внутрь и испытывает изгибающие напряжения. При удлинении труб компенсатор приходит сначала в ненапряженное состояние, а затем уже спинка изгибается наружу и в ней возникают изгибающие напряжения обратного знака. Если в крайних положениях, т. е. при предварительной растяжке и в рабочем состоянии достигаются предельно допустимые напряжения, то компенсирующая способность компенсатора увеличивается вдвое по сравнению с компенсатором без предварительной растяжки. В случае же компенсации одинаковых температурных деформации в компенсаторе с предварительной растяжкой не будет происходить смещение спинки наружу и, следовательно, уменьшатся габариты компенсаторной ниши. Работа гибких компенсаторов других конфигураций происходит примерно таким же образом.
Подвески
Подвески трубопроводов (рис 19.7) выполняются с помощью тяг 3, соединяемых непосредственно с трубами 4 (рис. 19.7, а ) или с траверсой 7 , к которой на хомутах 6 подвешена труба (рис. 19.7, б ), а также через пружинные блоки 8 (рис. 19.7, в ). Шарнирные соединения 2 обеспечивают перемещения трубопроводов. Направляющие стаканы 9 пружинных блоков, приваренные к опорным пластинам 10, позволяют исключить поперечный прогиб пружин. Натяжение подвески обеспечивается с помощью гаек.
Рис. 19.7 Подвески:
а – тяговые; б – хомутовая; в – пружинная; 1 – опорная балка; 2, 5 – шарниры; 3 – тяга;
4 – труба; 6 – хомут; 7 – траверса; 8 – пружинная подвеска; 9 – стаканы; 10 – пластины
3.4 Способы изоляции тепловых сетей.
Мастичная изоляция
Мастичная изоляция применяется только при ремонте тепловых сетей, проложенных или в помещениях, или в проходных каналах.
Изоляция из мастик накладывается слоями по 10-15 мм на горячий трубопровод по мере высыхания предшествующих слоев. Мастичную изоляцию нельзя выполнять индустриальными методами. Поэтому указанная изоляционная конструкция для новых трубопроводов неприменима.
Для мастичной изоляции применяется совелит, асбестотрепел и вулканит. Толщина слоя тепловой изоляции определяется на основе технико экономических расчетов или по действующим нормам.
Температура на поверхности изоляционной конструкции трубопроводов в проходных каналах и камерах должна быть не выше 60° С.
Долговечность теплоизоляционной конструкции зависит от режима работы теплопроводов.
Блочная изоляция
Сборно-блочную изоляцию из заранее отформованных изделий (кирпича, блоков, торфяных плит и пр.) устраивают по горячим и холодным поверхностям. Изделия с перевязкой швов в рядах укладывают на мастичной подмазке из асбозурита, коэффициент теплопроводности которой близок к коэффициенту самой изоляции; подмазка обладает минимальной усадкой и хорошей механической прочностью. Изделия из торфа (торфоплиты) и пробки укладывают на битуме или идитоловом клее.
К плоским и криволинейным поверхностям теплоизоляционные изделия крепят стальными шпильками, заранее приваренными в шахматном порядке с интервалом 250 мм. Если установка шпилек невозможна, изделия крепят как мастичную изоляцию. На вертикальных поверхностях высотой более 4 м устанавливают разгрузочные опорные пояса из полосовой стали.
В процессе установки изделия подгоняют друг к другу, размечают и просверливают отверстия для шпилек. Монтируемые элементы закрепляют шпильками или проволочными скрутками.
При многослойной изоляции каждый последующий слой укладывают после выравнивания и закрепления предыдущего с перекрытием продольных и поперечных швов. Последний слой, закрепленный каркасом или металлической сеткой, выравнивают мастикой под рейку и после этого наносят штукатурку толщиной 10 мм. Оклейку и окраску выполняют после полного высыхания штукатурки.
Преимущества сборно-блочной изоляции - индустриальность, стандартность и сборность, высокая механическая прочность, возможность облицовки горячих и холодных поверхностей. Недостатки - многошовность и сложность монтажа.
Засыпная изоляция
По горизонтальным и вертикальным поверхностям строительных конструкций применяют засыпную теплоизоляцию.
При устройстве теплоизоляции по горизонтальным поверхностям (бесчердачные кровли, перекрытия над подвалом) изоляционным материалом служит преимущественно керамзит или перлит.
На вертикальных поверхностях делают засыпную изоляцию из стеклянной или минеральной ваты, диатомовой крошки, перлитового песка и др. Для этого параллельно изолируемую поверхность ограждают кирпичами, блоками или сетками и в образовавшееся пространство засыпают (или набивают) изоляционный материал. При сетчатом ограждении сетку крепят к заранее установленным в шахматном порядке шпильками высотой, соответствующей заданной толщине изоляции (с припуском 30...35 мм). По ним натягивают металлическую плетеную сетку с ячейкой 15х15 мм. В образовавшееся пространство послойно снизу вверх с легким трамбованием засыпают сыпучий материал.
После окончания засыпки всю поверхность сетки покрывают защитным слоем из штукатурки.
Засыпная теплоизоляция достаточно эффективна и проста в устройстве. Однако она не устойчива против вибрации и характеризуется малой механической прочностью.
Литая изоляция
В качестве изоляционного материала применяют в основном пенобетон, который готовят смешиванием цементного раствора с пеномассой в специальной мешалке. Теплоизоляционный слой укладывают двумя методами: обычными приемами бетонирования пространства между опалубкой и изолируемой поверхностью или торкретированием.
При первом методе параллельно вертикальной изолируемой поверхности выставляется опалубка. В образовавшееся пространство теплоизоляционный состав укладывают рядами, разравнивая деревянной гладилкой. Уложенный слой увлажняют и укрывают матами или рогожами для обеспечения нормальных условий твердения пенобетона.
Методом торкретирования литую изоляцию наносят по сетчатой арматуре из 3-5-миллиметровой проволоки с ячейками 100-100 мм. Нанесенный торкретный слой плотно прилегает к изолируемой поверхности, не имеет трещин, раковин и других дефектов. Торкретирование производят при температуре не ниже 10°С.
Литая теплоизоляция характеризуется простотой устройства, монолитностью, высокой механической прочностью. Недостатки литой теплоизоляции - большая продолжительность устройства и невозможность производства работ при низких температурах.
Оберточная изоляция
Оберточные конструкции выполняют из прошивных матов или из мягких плит на синтетической связке, которые сшивают поперечными и продольными швами. Покровный слой крепится так же, как и в подвесной изоляции. Оберточные конструкции в виде теплоизоляционных жгутов из минеральной или стеклянной ваты после наложения их на поверхность также покрывают защитным слоем. Изолируют стыки, фасонные части, арматуру. Мастичная изоляция применяется также для теплоизоляции на месте монтажа арматуры и оборудования. Применяют порошкообразные материалы: асбест, асбозурт, совелит. Замешенная на воде масса накладывается на предварительно нагретую изолируемую поверхность вручную. Применяется мастичная изоляция редко, как правило, при ремонтных работах.
3.5 Трубопроводы.
В котельном агрегате элементы, находящиеся под давлением рабочего вещества (вода, пар), соединены между собой, а также с другим оборудованием системой трубопроводов. Трубопроводы состоят из труб и соединительных деталей к ним, арматуры, служащей для управления и регулирования котельных агрегатов и вспомогательного оборудования - опор и подвесных креплений труб, тепловой изоляции, компенсаторов и отводов, предусмотренных для восприятия термических удлинений трубопроводов.
Трубопроводы разделяют по назначению на главные и вспомогательные. К главным трубопроводам относятся питательные трубопроводы и паропроводы насыщенного и перегретого пара, к вспомогательным - дренажные, продувочные, обдувочные трубопроводы и трубопроводы для отбора проб воды, пара и т.п.
По параметрам (давлению и температуре) трубопроводы делятся на четыре категории (табл. 19.1).
К трубопроводам и арматуре предъявляются следующие основные требования:
– все паропроводы для давления выше 0,07 МПа и трубопроводы для воды, работающие под давлением при температуре выше 115 С, независимо от степени важности должны соответствовать правилам Госгортехнадзора России;
– должна быть обеспечена надежная работа трубопроводов, безопасная для обслуживающего персонала. Следует иметь в виду, что арматура и фланцевые соединения являются наименее надежными деталями, особенно при высоких температуре и давлении, поэтому для повышения надежности, а также для снижения стоимости оборудования следует уменьшать их использование;
– система трубопроводов должна быть простой, наглядной и обеспечивать возможность легкого и безопасного переключения во время эксплуатации;
– потеря давления рабочего тела и потеря теплоты в окружающую среду должны быть по возможности минимальными. С учетом этого необходимо выбирать диаметр трубопровода, конструкцию и размер арматуры, качество и тип изоляции.
Питательные трубопроводы
Схема питательных трубопроводов должна обеспечить полную надежность питания котлов водой в нормальных и аварийных условиях. Для питания паровых котлов паропроизводительностью до 40 т/ч допускается один питательный трубопровод; для котлов большей производительности необходимы два трубопровода, чтобы в случае выхода из строя одного из них можно было бы пользоваться вторым.
Питательные трубопроводы монтируются так, чтобы от любого насоса, имеющегося в котельной, можно было подавать воду в любой котельный агрегат как по одной, так и по другой питательной линии.
На питательных трубопроводах должны находиться запорные устройства перед насосом и за ним, а непосредственно перед котлом - обратный клапан и вентиль. Все вновь изготовляемые паровые котлы паропроизводительностью от 2 т/ч и выше, а также котлы, находящиеся в эксплуатации, паропроизводительностью от 20 т/ч и выше должны быть оборудованы автоматическими регуляторами питания, управляемыми с рабочего места оператора котла.
На рис. 19.8 приведена схема питательных трубопроводов с двойными магистралями. Вода из бака 12 питательной воды центробежным насосом 11 с электрическим приводом подается в питательные магистрали (трубопроводы 14 ). На всасывающей и магистральных линиях насосов устанавливаются запорные устройства. От магистрали имеются два отвода воды к каждому из котлов. На отводах устанавливаются регулировочный вентиль 3 , обратный клапан 1 и запорный вентиль 2 . Обратный клапан пропускает воду только в котел 4 . При движении воды в противоположном направлении обратный клапан закрывается, что препятствует выходу воды из котла. Запорный вентиль служит для отключения питательной линии от котла при ремонте линии или обратного клапана.
В работе обычно находятся обе магистрали. Одну из них в случае необходимости можно отключить, не нарушая нормального режима питания котлов.
Рис. 19.8. Схема питательных трубопроводов с двойными магистралями:
1 - обратный клапан; 2, 3 - запорный и регулировочный вентили; 4 - котлы; 5 - воздушник; 6 - термометр; 7 - экономайзер; 8 - манометр; 9 - предохранительный клапан;
10 - расходомер; 11, 13 - центробежный и паровой насосы; 12 - бак питательной воды;
14 - питательные трубопроводы
Дренажные трубопроводы
Дренажные трубопроводы предназначены для удаления конденсата из паропроводов. Конденсат в паропроводах накапливается в результате охлаждения пара. Наибольшее охлаждение пара происходит при прогреве и включении холодного паропровода. В это время и необходимо обеспечить усиленный отвод из него конденсата. В противном случае он может скопиться в трубопроводе в большом количестве. При скорости движения пара в паропроводе, для насыщенного пара равной примерно 20...40 м/с и для перегретого 60...80 м/с, частицы воды, находящиеся в нем, двигаясь вместе с паром на большой скорости, не могут так быстро менять свое направление движения, как пар (вследствие большой разности их плотностей), поэтому они стремятся двигаться по инерции прямолинейно. Но так как в паропроводе есть ряд колен и закруглений, задвижек и вентилей, то вода при встрече с этими препятствиями ударяется о них, создавая гидравлические удары.
В зависимости от содержания воды в паре гидравлические удары могут быть настолько большой силы, что вызывают разрушение паропровода. Особенно опасно скопление воды в главных паропроводах, так как она может быть заброшена в паровую турбину и привести к аварии.
Во избежание таких явлений паропроводы снабжаются соответствующими дренажными устройствами, которые подразделяются на временные (пусковые) и постоянные (непрерывно действующие). Временное дренажное устройство служит для удаления конденсата из паропровода во время его прогрева и продувки. Такое дренажное устройство делается в виде самостоятельного трубопровода, который отключается при нормальной работе.
Постоянное дренажное устройство предназначено для непрерывного отвода конденсата из паропровода, находящегося под давлением пара, что осуществляется при помощи автоматических конденсатоотводчиков (конденсационных горшков).
Дренаж трубопровода выполняется в нижних точках каждого отключаемого задвижками участка паропровода и в нижних точках изгибов паропроводов. В верхних точках паропроводов должны быть установлены краны (воздушники) для отвода воздуха из трубопровода.
Для лучшего отвода конденсата горизонтальные участки трубопровода должны иметь уклон не менее 0,004 в сторону движения пара.
Для продувки при прогреве паропровод снабжается штуцером с вентилем, а при давлении свыше 2.2 МПа - штуцером и двумя вентилями - запорным и регулировочным (дренажным).
Для паропровода насыщенного пара и тупиковых участков паропровода перегретого пара должен быть предусмотрен непрерывный отвод конденсата посредством автоматических конденсационных горшков.
На рис. 19.9 представлен конденсационный горшок с открытым поплавком. Принцип его работы основан на следующем. Поступающий в горшок конденсат по мере накопления в открытом поплавке 5 приводит к его затоплению. Связанный с поплавком шпинделем 6 игольчатый клапан 1 открывает отверстие в крышке горшка, и вода из поплавка через направляющую трубку 7 вытесняется через это отверстие наружу, после чего облегченный поплавок всплывает и игольчатый клапан закрывает отверстие. При эксплуатации следят за тем, чтобы клапан автоматического конденсатоотводчика не пропускал пар, так как это ведет к большим потерям теплоты.
Проверку нормальной работы конденсационного горшка выполняют путем периодического открывания крана 3 для спуска конденсата. Кроме того, работа конденсатоотводчика может оцениваться на слух: при нормальной работе внутри горшка слышится характерный шум, а в случае перекрытия клапанного отверстия накипью или окалиной, а также при заедании подвижных частей уровень шума в нем снижается или совершенно прекращается. Нормальную работу горшка можно определить и по нагреву дренажной трубы: если труба горячая, то горшок работает нормально.
Рис. 19.9. Конденсационный горшок с открытым поплавком: 1 - игольчатый клапан; 2 - обратный клапан (часто отсутствует); 3 - вентиль (кран для спуска конденсата); 4 - корпус горшка; 5 - открытый поплавок; 6 - шпиндель поплавка; 7 - направляющая трубка
Лекция №16 (2 часа)
Тема: «Возобновляемые и вторичные энергоресурсы в сельском хозяйстве»
1 Вопросы лекции:
1.1 Общие сведения.
1.2 Система солнечного энергоснабжения.
1.3 Геотермальные ресурсы и их типы.
1.4 Биоэнергетические установки.
1.5 Использование вторичных энергетических ресурсов.
2 Литература.
2.1 Основная
2.1.1 Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Драгонов Б.Х., Рудобашта С.П., Шмшко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства/ Под ред. Б.Х. Драганова. – М.: Колос-Пресс, 2002. – 424 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений).
2.1.2 Фокин В.М. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 240 с.
2.2 Дополнительная
2.2.1 Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация. – 2-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 423 с.
2.2.2 Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.I. Топливо: учебное пособие/ СПбГТУРП. – СПб., 2011. -84 с.: ил.15.
2.2.3. Эстеркин, Р.И. Промышленные парогенерирующие установки. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. – 400 с.
3.1 Общие сведения.
Источники энергии: а) не возобновляемые
Невозобновляемыми источниками энергии являются нефть, газ, уголь, сланцы.
Извлекаемые запасы органического топлива в мире оцениваются следующим образом (млрд. тут):
Уголь -4850
Нефть- 1140
При уровне мировой добычи девяностых годов (млрд.тут) соответственно 3,1-4,5-2,6, всего - 10,3 млрд. тут., запасов угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250 лет и газа -120 лет.
Перспектива оставить потомков без энергетического обеспечения. Особенно учитывая устойчивую тенденцию удорожания нефти и газа. И чем дальше, тем более быстрыми темпами.
Основное преимущество возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты.
Повсеместный переход на возобновляемые источники энергии не происходит лишь потому, что промышленность, машины, оборудование и быт людей на Земле сориентированы на органическое топливо, а некоторые виды возобновляемых источников энергии непостоянны и имеют низкую плотность энергии.
До недавнего времени ещё называли и дороговизну возобновляемых источников.
3.2 Система солнечного энергоснабжения.