Compensateur en U : description, caractéristiques et dimensions. Conception de réseaux de chaleur pour une entreprise industrielle

Dans les réseaux de chaleur, les joints de dilatation à presse-étoupe, en forme de U et à soufflet (ondulés) sont largement utilisés. Les compensateurs doivent avoir une capacité de compensation suffisante pour s'adapter à l'allongement thermique de la section de canalisation entre les supports fixes, tandis que les contraintes maximales dans les compensateurs radiaux ne doivent pas dépasser celles autorisées (généralement 110 MPa).

Allongement thermique de la section de conception du pipeline
, mm, déterminé par la formule

(81)

Où
- coefficient de dilatation linéaire moyen de l'acier,

(pour les calculs standards, vous pouvez prendre
),

- différence de température calculée, déterminée par la formule

(82)

Où - température de conception du liquide de refroidissement, o C ;

- température de l'air extérieur calculée pour la conception du chauffage, o C ;

L - distance entre supports fixes, m (voir annexe n° 17).

La capacité de compensation des joints de dilatation du presse-étoupe est réduite d'une marge de 50 mm.

Réaction du compensateur de presse-étoupe- force de frottement dans le presse-étoupe déterminé par la formule

Où - pression de travail liquide de refroidissement, MPa ;

- longueur de la couche de garniture le long de l'axe du compensateur de presse-étoupe, mm ;

- diamètre extérieur du tuyau de dérivation du compensateur de presse-étoupe, m ;

- le coefficient de frottement de la garniture sur le métal est supposé égal à 0,15.

Lors de la sélection des compensateurs, leur capacité de compensation et paramètres techniques peut être déterminé par application.

Réaction axiale des compensateurs à souffletse compose de deux termes :

(84)

Où - réaction axiale provoquée par la déformation des vagues, déterminée par la formule

(85)

ici l - dilatation thermique section de pipeline, m ;

 - rigidité des vagues, N/m, prise selon le passeport du compensateur ;

n est le nombre d'ondes (lentilles).

- réaction axiale de la pression interne, déterminée par la formule

(86)

Ici - coefficient dépendant des dimensions géométriques et de l'épaisseur du mur d'onde, égal en moyenne à 0,5 - 0,6 ;

D et d – respectivement externes et diamètres internes vagues, m;

- surpression du liquide de refroidissement, Pa.

Lors du calcul de l'auto-indemnisation La tâche principale est de déterminer la contrainte maximaleà la base du bras court de l'angle de braquage de l'itinéraire, qui est déterminée pour des angles de braquage de 90° le long du parcours. formule

(87)

pour des angles supérieurs à 90°, c'est-à-dire 90+, selon la formule

(88)

où l est l'allongement du bras court, m ;

l est la longueur du bras court, m ;

E - module d'élasticité longitudinale, égal en moyenne pour l'acier à 2·10 5 MPa ;

d - diamètre extérieur du tuyau, m ;

- le rapport entre la longueur du bras long et la longueur du bras court.

Lors du calcul des angles pour l'autocompensation, la valeur de la contrainte maximale  ne doit pas dépasser [] = 80 MPa.

Lors de la pose de supports fixes aux coins de virages utilisés pour l'auto-compensation, il faut tenir compte du fait que la somme des longueurs des bras de l'angle entre les supports ne doit pas dépasser 60 % de la distance maximale pour les sections droites. . Il convient également de tenir compte du fait que l'angle de rotation maximum utilisé pour l'auto-compensation ne doit pas dépasser 130°.

doctorat S.B. Gorunovitch, réalisateur groupe de conception du CHPP d'Oust-Ilimsk

Pour compenser la dilatation thermique, les compensateurs en forme de U sont les plus utilisés dans les réseaux de chaleur et les centrales électriques. Malgré ses nombreux inconvénients, parmi lesquels : des dimensions relativement importantes (nécessité d'installer des niches compensatoires dans les réseaux de chaleur avec pose de canaux), des pertes hydrauliques importantes (par rapport au presse-étoupe et aux soufflets) ; Les compensateurs en forme de U présentent de nombreux avantages.

Les avantages incluent avant tout la simplicité et la fiabilité. De plus, ce type de compensateurs est le plus étudié et décrit dans la littérature pédagogique, méthodologique et de référence. Malgré cela, les jeunes ingénieurs qui n'ont pas de programmes spécialisés ont souvent du mal à calculer les compensateurs. Ceci est dû avant tout à une théorie assez complexe, à la présence grande quantité facteurs de correction et, malheureusement, avec la présence de fautes de frappe et d'inexactitudes dans certaines sources.

Ci-dessous est effectué analyse détaillée procédures de calcul d'un compensateur en forme de U utilisant deux sources principales, dont le but était d'identifier d'éventuelles fautes de frappe et inexactitudes, ainsi que de comparer les résultats.

Le calcul typique des compensateurs (Fig. 1, a)), proposé par la plupart des auteurs ÷, implique une procédure basée sur l'utilisation du théorème de Castiliano :

Où: U - énergie potentielle déformation du compensateur, E- module d'élasticité du matériau du tuyau, J.- moment d'inertie axial de la section du compensateur (tuyau),

;

Où: s- épaisseur de paroi de la sortie,

D n- diamètre extérieur de la sortie ;

M.- moment de flexion dans la section du compensateur. Ici (à partir de la condition d'équilibre, Fig. 1 a)) :

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

L- toute la longueur du compensateur, Jx- moment d'inertie axial du compensateur, Jxy- moment d'inertie centrifuge du compensateur, Sexe- moment statique du compensateur.

Pour simplifier la solution, les axes de coordonnées sont transférés au centre de gravité élastique (nouveaux axes Xs, Oui), Alors:

S x = 0, J xy = 0.

De (1) on obtient la force de résistance élastique Px:

Le déplacement peut être interprété comme la capacité de compensation du compensateur :

; (4)

Où: αt- coefficient de dilatation thermique linéaire, (1,2x10 -5 1/deg pour les aciers au carbone) ;

tn- température initiale (température moyenne des cinq jours les plus froids des 20 dernières années) ;

t à- température finale (température maximale du liquide de refroidissement) ;

L uch- longueur de la section compensée.

En analysant la formule (3), on peut arriver à la conclusion que la plus grande difficulté est de déterminer le moment d'inertie Jxs, d'autant qu'il faut d'abord déterminer le centre de gravité du compensateur (avec oui). L'auteur suggère raisonnablement d'utiliser une approximation méthode graphique définitions Jxs, tout en tenant compte du coefficient de rigidité (Karman) k:

La première intégrale est déterminée par rapport à l'axe oui, seconde par rapport à l'axe oui(Fig.1). L'axe du compensateur est dessiné à l'échelle sur du papier millimétré. Tout l'axe courbe du compensateur L est divisé en plusieurs segments Comme je. Distance du centre du segment à l'axe et je mesuré avec une règle.

Le coefficient de rigidité (Karman) est destiné à refléter l'effet expérimentalement prouvé de l'aplatissement local coupe transversale plier les virages, ce qui augmente leur capacité de compensation. DANS document réglementaire Le coefficient de Karman est déterminé à l'aide de formules empiriques différentes de celles données dans , .

Coefficient de dureté k utilisé pour déterminer la longueur réduite L prDélément d'arc, qui est toujours supérieur à sa longueur réelle je g. Dans la source, le coefficient de Karman pour les coudes :

; (6)

où : - caractéristique de flexion.

Ici: R.- rayon de rétraction.

; (7)

Où: α - angle de rétraction (en degrés).

Pour les coudes emboutis soudés et courbés, la source suggère d'utiliser d'autres dépendances pour déterminer k:

où : - caractéristique de flexion pour les coudes soudés et emboutis.

Ici: - rayon équivalent du coude soudé.

Pour les virages à trois et quatre secteurs α = 15 degrés, pour un virage rectangulaire à deux secteurs il est proposé de prendre α = 11 degrés.

Il est à noter que dans , coefficient k ≤ 1.

Le document réglementaire RD 10-400-01 prévoit la procédure suivante pour déterminer le coefficient de flexibilité K r *:

Où K r- coefficient de flexibilité sans tenir compte de la déformation contrainte des extrémités de la section courbe de la canalisation ;

Dans ce cas, si , alors le coefficient de flexibilité est pris égal à 1,0.

Ampleur Kp déterminé par la formule :

, (10)

Où .

Ici P.- surpression interne, MPa ; Et- module d'élasticité du matériau à température de fonctionnement, MPa.

, (11)

On peut prouver que d'après le coefficient de flexibilité K r * sera supérieur à un, par conséquent, lors de la détermination de la longueur réduite du coude selon (7), il est nécessaire de prendre sa valeur inverse.

A titre de comparaison, nous déterminerons la flexibilité de certains coudes standards selon OST 34-42-699-85, en surpression R.=2,2 MPa et module Et=2x10 5 MPa. Nous résumons les résultats dans le tableau ci-dessous (Tableau n°1).

En analysant les résultats obtenus, on peut conclure que la procédure de détermination du coefficient de flexibilité selon RD 10-400-01 donne un résultat plus « strict » (moins de flexibilité en flexion), tout en prenant en compte en plus surpression dans le pipeline et le module élastique du matériau.

Moment d'inertie du compensateur en forme de U (Fig. 1 b)) par rapport au nouvel axe oui J xs défini comme suit :

Où: L pr- longueur réduite de l'axe du compensateur,

; (13)

oui- coordonnée du centre de gravité du compensateur :

Moment de flexion maximal Mmax(valable en haut du compensateur) :

; (15)

Où N- porte-à-faux du compensateur, selon Fig. 1 b) :

Н=(m + 2)R.

La contrainte maximale dans la section de la paroi du tuyau est déterminée par la formule :

; (16)

Où: m1- facteur de correction (facteur de sécurité), prenant en compte l'augmentation des contraintes dans les sections pliées.

Données initiales :

diamètre du tuyau avec des coudes à rayon de courbure R. = 1 m, température du liquide de refroidissement  = 110°C, et température du sol t gr.= 4°C;

1. Extension linéaire de la section compensée du caloduc.

∆L=a*l(t 1 -t VK ), mm

∆L=1,2·0,01(110-(-25)) ·48=81,64

Prise en compte du pré-étirement du compensateur

∆X=ε*∆ L

∆X=0.5 ·81,64=40,82

Le calcul a été fait pour la section 11 avec un diamètre de tuyau de 0,07

3. Partie technologique

3.1 Description du système d'alimentation en chaleur conçu

Le projet de cours a développé un projet ouvert. centralisé. eau système de véhicule dépendant composé de trois éléments :

Source de chaleur

Consommateurs de chaleur

Réseaux de chaleur

Les systèmes ouverts d'approvisionnement en chaleur sont des systèmes dans lesquels l'eau chaude est prélevée pour les besoins des consommateurs directement du réseau de chauffage. Dans ce cas, le prélèvement d’eau peut être partiel ou complet. L'eau chaude restante dans le système est utilisée pour le chauffage et la ventilation. La consommation d'eau dans le réseau de chaleur est compensée par la quantité d'eau supplémentaire fournie au réseau de chaleur. Le principal avantage d’un système de chauffage ouvert réside dans ses avantages économiques. La production d'énergie thermique s'effectue de la manière suivante : schéma d'une chaufferie à eau chaude.

Pour éviter la corrosion des métaux, la température de l'eau à l'entrée de la chaudière lors d'un fonctionnement au gaz combustible doit être d'au moins 60 °C afin d'éviter la condensation de la vapeur d'eau contenue dans les fumées. La température de l'eau de retour étant presque toujours inférieure à cette valeur, dans les chaufferies équipées de chaudières en acier, une partie de l'eau chaude est amenée vers le retour par une pompe de recirculation. L'eau d'appoint (une pompe qui compense la consommation d'eau des consommateurs) entre dans le collecteur de pompe du réseau depuis le réservoir. L'eau de source fournie par la pompe passe à travers un réchauffeur, des filtres de traitement chimique de l'eau et, après adoucissement, à travers un deuxième réchauffeur, où elle est chauffée à 75-80 °C. Ensuite, l’eau entre dans la colonne du dégazeur sous vide. Le vide dans le dégazeur est maintenu en aspirant le mélange vapeur-air de la colonne du dégazeur à l'aide d'un éjecteur à jet d'eau. Le fluide de travail de l'éjecteur est de l'eau fournie par une pompe depuis le réservoir de l'unité d'éjection. Le mélange vapeur-eau retiré de la tête du dégazeur passe à travers un échangeur de chaleur - un refroidisseur de vapeur. Dans cet échangeur de chaleur, la vapeur d'eau se condense et le condensat retourne dans la colonne du dégazeur. L'eau désaérée s'écoule par gravité vers la pompe d'appoint qui la refoule vers le collecteur d'aspiration des pompes du réseau ou vers le réservoir d'eau d'appoint.

Le chauffage de l'eau chimiquement purifiée et de l'eau de source dans les échangeurs de chaleur est assuré par l'eau provenant des chaudières. Dans de nombreux cas, la pompe installée sur cette canalisation (représentée par la ligne pointillée) est également utilisée comme pompe de recirculation. Si la chaufferie de chauffage est équipée de chaudières à vapeur, alors eau chaude pour le système d'alimentation en chaleur est obtenu dans les chauffe-eau de surface à vapeur. Les chauffe-eau à vapeur sont le plus souvent autonomes, mais dans certains cas, des appareils de chauffage sont utilisés qui sont inclus dans le circuit de circulation de la chaudière, ainsi que construits sur des chaudières ou intégrés dans des chaudières. Le projet a adopté un schéma de raccordement commun des systèmes de chauffage et d'eau chaude, selon le principe de régulation liée (voir fiche 2). L'énergie thermique est acheminée à travers des réseaux de chaleur à deux conduites d'eau, sans issue (voir fiche 1, 2). . La longueur des réseaux de chaleur depuis la chaufferie jusqu'au consommateur le plus éloigné est de 262 m. Le diamètre des canalisations est choisi en fonction des calculs hydrauliques (voir paragraphe 2.4) et varie de 50 à 380 mm. Un compensateur en forme de U est installé le long du parcours des véhicules dans les sections 9 et 11. Pour distribuer la chaleur et la comptabiliser le long du parcours, des unités de canalisation sont fournies là où les vannes sont installées. DANS période soviétique environ 50 % de tous les systèmes d'alimentation en chaleur étaient de type ouvert. Ce système présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, la faible qualité sanitaire et hygiénique de l'eau. Les appareils de chauffage et les réseaux de canalisations confèrent de la couleur et de l'odeur à l'eau ; diverses impuretés et bactéries apparaissent. Diverses méthodes sont utilisées pour purifier l'eau dans un système ouvert, mais leur utilisation réduit l'effet économique.

3.2 Fonctionnement du système d'alimentation en chaleur.

Un ensemble de travaux pour maintenir le système d'alimentation en chaleur en bon état et l'utiliser aux fins prévues. Dans les grandes villes et les zones industrielles, des entreprises spéciales sont créées pour exploiter les réseaux de chaleur de la chaufferie urbaine, les chaufferies et les réseaux de chaleur de celles-ci. La structure organisationnelle de fonctionnement des entreprises de fourniture de chaleur dépend de leur capacité, de la nature des consommateurs et des sources de chaleur. Les unités structurelles telles que les districts du réseau, les services d'ingénierie et les départements de production et techniques sont directement liées à l'exploitation. La principale unité de production et technique est le district des réseaux, qui assure toute l'exploitation des réseaux et de leurs ouvrages, assure la surveillance thermique des consommateurs, distribue et comptabilise la chaleur. Les districts du réseau disposent d'un personnel composé d'inspecteurs de réseaux et de stations de chauffage, de réparateurs et d'expert en sinistres. Les activités opérationnelles des quartiers en matière de relations avec les consommateurs sont assurées par du personnel de permanence travaillant 24 heures sur 24. Les quartiers du réseau sont aidés les services d'ingénierie suivants : réparation des réseaux de chaleur, service de réparation d'urgence du système d'alimentation en chaleur, équipements électriques, raccordements, salle de contrôle, inspection thermique, laboratoire de production, instrumentation et automatisation, service de contrôle automatisé. Le service de répartition et le département du système de contrôle automatisé sont créés pour le contrôle de la répartition de l'approvisionnement en chaleur et le fonctionnement d'un système de contrôle de répartition automatisé pour l'approvisionnement en chaleur centralisé et d'un système de contrôle automatisé pour les processus technologiques d'approvisionnement en chaleur centralisé. Pour desservir les associations de chaleur et d'électricité, des bases de réparation et de production sont créées qui assurent : les réparations moyennes et majeures des équipements, les réparations de restauration des structures des bâtiments des réseaux de chaleur ; travaux de restauration d'urgence avec l'aide d'équipes mobiles ; réglage et test des équipements des chaufferies, stations de pompage, points de chauffage ; production de pièces de rechange et de produits; stockage d'instruments, de matériels, d'équipements. Lors du fonctionnement des systèmes d'alimentation en chaleur, des tests hydrauliques et de température systématiquement effectués sont d'une grande importance. Les essais hydrauliques ont pour but d'identifier les tronçons de canalisations de chauffage ayant subi une corrosion externe ou interne. Chaque année dans période estivale Tous les caloducs sont testés pour leur étanchéité et leur résistance à l'aide de stations de test fixes et de pompes-presses mobiles. Les essais de température ont pour but de vérifier la résistance des équipements du réseau de chaleur dans des conditions de déformation thermique et de déterminer la capacité réelle de compensation des compensateurs du réseau. Pendant les tests, la température de l'eau dans les conduites d'alimentation est maintenue égale à la température de conception, dans les conduites de retour - pas supérieure à 90°C.

Avant la mise en service de nouveaux réseaux de chaleur et systèmes de consommation de chaleur, leurs tests de réception doivent être effectués et ils doivent être acceptés par le client auprès de l'organisme d'installation selon un acte conforme aux règles en vigueur, après quoi ils doivent être présentés pour inspection. et l'approbation de l'exploitation auprès de l'organisme de surveillance et d'approvisionnement en chaleur de l'autorité nationale de l'énergie. La conception et la documentation telle que construite doivent être soumises en même temps.

L'admission en exploitation temporaire des systèmes de consommation de chaleur des bâtiments en construction et des réseaux de chaleur pour les travaux de finition est autorisée sous réserve de l'achèvement des travaux selon le schéma de mise en route agréé et de la conclusion d'un contrat de fourniture de chaleur.

L'admission des systèmes de consommation de chaleur et des réseaux de chaleur pour un fonctionnement permanent et temporaire n'est possible que s'il existe du personnel formé ayant réussi le test de connaissances de la manière prescrite et que, par arrêté de l'entreprise (organisation), une personne a été nommée responsable du secteur du chauffage qui a réussi le test de connaissances dans l'ordre établi.

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Shchekin R.V. ouvrage de référence sur l'approvisionnement en chaleur et la ventilation, vol. I, K., « Budivelnik », 1976

Bonjour! Lorsqu'elles sont chauffées, les canalisations du système de chauffage ont tendance à s'allonger. Et leur augmentation en longueur dépendra de leurs dimensions initiales, du matériau à partir duquel ils sont fabriqués et de la température de la substance transportée à travers le pipeline. Potentiellement changer dimensions linéaires les pipelines peuvent entraîner la destruction des connexions filetées, à brides et soudées et endommager d'autres éléments. Bien entendu, lors de la conception des pipelines, il est tenu compte du fait qu'ils s'allongent lorsqu'ils sont chauffés et se raccourcissent lorsque de basses températures se produisent.

Auto-compensation du réseau de chauffage et éléments de compensation supplémentaires

Dans le domaine de l'approvisionnement en chaleur, il existe un phénomène tel que l'auto-compensation. Cela signifie la capacité du pipeline à compenser indépendamment, sans l'aide de dispositifs et d'appareils spéciaux, les changements dimensionnels qui se produisent à la suite des effets thermiques dus à l'élasticité du métal et forme géométrique. L'auto-compensation n'est possible que s'il y a des coudes ou des virages dans le système de canalisations. Mais il n'est pas toujours possible, lors de la conception et de l'installation, de créer un grand nombre de ces mécanismes de compensation « naturels ». Dans de tels cas, il est important de penser à la création et à l'installation de compensateurs supplémentaires. Ils sont des types suivants :

En forme de U ;

lentille;

presse-étoupe;

ondulé.

Méthodes de fabrication de joints de dilatation en forme de U

Dans cet article, nous parlerons en détail des joints de dilatation en forme de U, qui sont les plus courants aujourd'hui. Ces produits, recouverts de gaines en polyéthylène, peuvent être utilisés sur tous types de canalisations process. En fait, ils constituent l'une des méthodes d'auto-compensation: plusieurs coudes en forme de lettre «P» sont créés sur une courte section, puis le pipeline continue de fonctionner en ligne droite. De telles structures en forme de U sont constituées de tuyaux courbes solides, de sections de tuyaux ou de coudes soudés ensemble. C'est-à-dire qu'ils sont fabriqués à partir du même matériau, de la même qualité d'acier que les tuyaux.

Il est plus économique de plier les joints de dilatation à partir d’un seul tuyau solide. Mais si la longueur totale du produit est supérieure à 9 mètres, il doit alors être composé de deux, trois ou sept parties.

Si le compensateur doit être composé de deux composants, alors la couture est située sur ce qu'on appelle le surplomb.

La conception en trois parties suppose que le «dos» courbé du produit sera créé à partir d'un seul morceau de tuyau, puis que deux coudes droits y seront soudés.

Lorsqu'il est censé y avoir sept pièces, quatre d'entre elles doivent être des coudes et les trois autres doivent être des tuyaux.

Il est également important de se rappeler que le rayon de courbure des coudes lors de la préparation des joints de dilatation à partir de pièces droites doit être égal à quatre diamètres extérieurs du tuyau. Cela peut être exprimé par la formule simple suivante : R=4D.

Quel que soit le nombre de pièces composant le compensateur décrit, il est toujours conseillé de placer la soudure sur une section droite de la sortie, qui sera égale au diamètre du tuyau (mais pas moins de 10 centimètres). Cependant, il existe également des virages fortement courbés, où il n'y a aucun élément droit - dans ce cas, vous pouvez vous écarter de la règle ci-dessus.

Avantages et inconvénients des produits en question

Les experts recommandent d'utiliser des compensateurs de ce type pour les pipelines de petit diamètre - jusqu'à 600 millimètres. Les sections en forme de grandes lettres « P » sur ces canalisations, lorsque des vibrations se produisent, les amortissent efficacement en changeant leur position le long de l'axe longitudinal. Ceci, pour ainsi dire, ne permet pas aux vibrations de « se déplacer plus loin » le long de la conduite de chauffage. Dans les canalisations qui doivent être démontées pour être nettoyées, les compensateurs en forme de U sont en outre équipés de pièces de raccordement sur les brides.

Les produits en forme de U sont bons car ils ne nécessitent pas de surveillance pendant le fonctionnement. Cela les distingue des produits de type presse-étoupe, qui nécessitent des chambres de dérivation spéciales pour l'entretien. Cependant, l'installation de joints de dilatation en forme de U nécessite un certain espace, et dans une ville densément bâtie, cet espace n'est pas toujours disponible.

Les compensateurs considérés présentent bien entendu non seulement des avantages, mais aussi des inconvénients. Le plus évident d'entre eux est que des tuyaux supplémentaires sont nécessaires pour la fabrication des compensateurs et qu'ils coûtent de l'argent. De plus, la mise en place de ces compensateurs entraîne une augmentation de la résistance globale au mouvement du fluide caloporteur. De plus, ces compensateurs se distinguent par leur taille importante et la nécessité de supports spéciaux.

Calculs pour joints de dilatation en forme de U

En Russie, les paramètres des joints de dilatation en forme de U ne sont toujours pas normalisés. Ils sont réalisés conformément aux besoins du projet et selon les données qui sont prescrites dans ce projet (type, dimensions, diamètre, matériau, etc.). Mais bien sûr, vous ne devez pas déterminer les dimensions du compensateur en forme de U au hasard. Des calculs particuliers vous aideront à connaître les dimensions du compensateur qui seront suffisantes pour compenser les déformations du réseau de chauffage dues aux changements de température.

Dans de tels calculs, en règle générale, il est accepté conditions suivantes:

le pipeline est fait de tuyaux en acier;

de l'eau ou de la vapeur le traverse ;

la pression à l'intérieur du pipeline ne dépasse pas 16 bars ;

température de l'environnement de travail ne dépassant pas 2000 degrés Celsius

les compensateurs sont symétriques, la longueur d'un bras est strictement égale à la longueur du deuxième bras ;

le pipeline est en position horizontale ;

le pipeline n'est pas affecté par la pression du vent ou d'autres charges.

Comme on le voit, ils prennent ici conditions idéales, ce qui, bien entendu, rend les chiffres finaux très conditionnels et approximatifs. Mais de tels calculs permettent néanmoins de réduire les risques d'endommagement du pipeline en cours d'exploitation.

Et un autre ajout important. Lors du calcul des modifications dans une canalisation sous l'influence de la chaleur, la température la plus élevée de l'eau ou de la vapeur déplacée est prise comme base, et la température environnement, au contraire, le minimum est fixé.

Assemblage de joints de dilatation

Il est nécessaire d'assembler les compensateurs sur un support ou sur une plate-forme rigide et absolument plate, sur laquelle il conviendra de fabriquer travaux de soudure et en forme. Au début des travaux, vous devez marquer avec précision l'axe de la future section P et installer des balises de contrôle pour les éléments compensateurs.

Après avoir fabriqué les compensateurs, vous devez également vérifier leurs dimensions - l'écart par rapport aux lignes prévues ne doit pas dépasser quatre millimètres.

L'emplacement des compensateurs en forme de U est généralement choisi avec côté droit caloducs (si vous regardez de la source de chaleur au point final). S'il n'y a pas d'espace nécessaire à droite, il est alors possible (mais seulement à titre exceptionnel) d'aménager un surplomb pour le compensateur à gauche sans modifier les dimensions globales de conception. Avec une telle décision dehors il y aura un pipeline de retour et ses dimensions seront légèrement plus grandes que celles requises selon les calculs préliminaires.

Le démarrage du liquide de refroidissement crée toujours des contraintes importantes dans les canalisations métalliques. Pour y faire face, le compensateur en forme de U doit être étiré au maximum lors de l'installation - cela augmentera son efficacité. L'étirement s'effectue après installation et fixation des supports de part et d'autre du compensateur. Lorsqu'il est étiré, le pipeline dans les zones où il est soudé aux supports doit rester strictement immobile. Les joints de dilatation en forme de U sont aujourd'hui étirés à l'aide de palans, de vérins et d'autres dispositifs similaires. Le degré d'étirement préliminaire de l'élément compensateur (ou le degré de sa compression) doit être indiqué dans le passeport de la conduite de chauffage et dans les documents de conception.

S'il est prévu de disposer des éléments en forme de U en groupes sur plusieurs canalisations parallèles, l'étirement est remplacé par un procédé tel que l'étirement des canalisations à froid. Cette option nécessite également une procédure spéciale pour effectuer les procédures d'installation. Dans ce cas, le joint de dilatation doit d'abord être installé sur des supports et les joints soudés.

Mais en même temps, dans l'un des joints, il doit y avoir un espace qui correspondra à l'étirement spécifié du compensateur P. Afin d'éviter une diminution de la capacité de compensation du produit et d'éviter les distorsions, pour la tension, vous devez utiliser un joint qui sera situé à partir de l'axe de symétrie du compensateur à une distance de 20 à 40 diamètres de tuyaux.

Installation de supports

Il convient particulièrement de mentionner l'installation de supports pour les compensateurs P. Ils doivent être montés de manière à ce que le pipeline se déplace uniquement le long de l'axe longitudinal et rien d'autre. Dans ce cas, le compensateur absorbera toutes les vibrations longitudinales résultantes.

Aujourd'hui, pour un compensateur P, il est nécessaire d'installer au moins trois supports de haute qualité. Deux d'entre eux doivent être situés sous les sections du compensateur connectées au pipeline principal (c'est-à-dire sous deux bâtons verticaux portant la lettre «P»). Il est également permis d'installer des supports sur le pipeline lui-même, à proximité du compensateur. De plus, il doit y avoir au moins un demi-mètre entre le bord du support et le joint soudé. Un autre support est créé sous l'arrière du compensateur (un bâton horizontal portant la lettre « P »), généralement sur une suspension spéciale.

Si le réseau de chauffage a une pente, les parties latérales des éléments en forme de U doivent être situées strictement de niveau (c'est-à-dire que la pente doit être respectée). Dans la plupart des cas, les joints de dilatation en forme de U sont installés horizontalement. Si le compensateur est installé en position verticale en partie basse, un système de drainage approprié doit être organisé.

Quelles données sur les compensateurs doivent être incluses dans le passeport principal de chauffage ?

Une fois l'installation du compensateur en forme de U terminée, les informations suivantes sont inscrites dans le passeport du caloduc :

paramètres techniques du compensateur, fabricant et année de production ;

la distance entre les supports, la compensation effectuée et le degré d'étirement ;

la température de l'atmosphère environnante pendant la période où les travaux ont été réalisés et la date d'installation.

Quant à, par exemple, la capacité de compensation d'un produit en forme de U, elle dépend clairement de la largeur, du rayon de courbure et du porte-à-faux.

Calcul des compensateurs

La fixation fixe des canalisations est réalisée pour éviter tout déplacement spontané lors des extensions. Mais en l'absence de dispositifs permettant de détecter les extensions de canalisations entre les fixations fixes, des contraintes importantes apparaissent qui peuvent déformer et détruire les canalisations. Les extensions de tuyaux sont compensées divers appareils, dont le principe de fonctionnement peut être divisé en deux groupes : 1) radial ou appareils flexibles, percevant les extensions des caloducs par flexion (plate) ou torsion de sections courbes (spatiales) de tuyaux ou par flexion d'inserts élastiques spéciaux diverses formes; 2) dispositifs axiaux de types coulissants et élastiques, dans lesquels les allongements sont perçus par mouvement télescopique des tuyaux ou compression des inserts à ressort.

Les dispositifs de compensation flexibles sont les plus courants. La compensation la plus simple est obtenue par la flexibilité naturelle du pipeline lui-même, plié à un angle ne dépassant pas 150°.

Les montées et descentes de conduites peuvent être utilisées pour une compensation naturelle, mais une compensation naturelle n'est pas toujours assurée. La construction de compensateurs artificiels ne doit être envisagée qu'après avoir utilisé toutes les possibilités de compensation naturelle.

Dans les sections droites, la compensation des allongements des tuyaux est résolue à l'aide de compensateurs flexibles spéciaux diverses configurations. Joints de dilatation en forme de lyre, notamment ceux à plis, de tous joints de dilatation flexibles Ils ont la plus grande élasticité, mais en raison de la corrosion accrue du métal dans les plis et de la résistance hydraulique accrue, ils sont rarement utilisés. Les joints de dilatation en forme de U avec coudes soudés et lisses sont plus courants ; Les joints de dilatation en forme de U avec des plis, comme ceux en forme de lyre, sont moins fréquemment utilisés pour les raisons évoquées ci-dessus.

L'avantage des compensateurs flexibles est qu'ils ne nécessitent pas d'entretien et que l'installation de chambres dans des niches n'est pas nécessaire. De plus, les compensateurs flexibles transmettent uniquement des réactions de poussée aux supports fixes. Les inconvénients des compensateurs flexibles comprennent : une résistance hydraulique accrue, une consommation accrue de canalisations, de grandes dimensions, qui compliquent leur utilisation dans les installations urbaines lorsque le tracé est saturé de communications souterraines urbaines.

Les compensateurs de lentilles appartiennent à joints de dilatation axiaux type élastique. Le compensateur est assemblé par soudage à partir de demi-lentilles réalisées par emboutissage à partir de tôles fines d'acier à haute résistance. La capacité de compensation d'une demi-lentille est de 5 à 6 mm. Dans la conception du compensateur, il est permis de combiner 3 à 4 lentilles, plus grand nombre indésirable en raison de la perte d’élasticité et du gonflement des lentilles. Chaque lentille permet un mouvement angulaire des tuyaux jusqu'à 2--3°, de sorte que les compensateurs de lentilles peuvent être utilisés lors de la pose de réseaux sur des supports suspendus qui créent de grandes distorsions des tuyaux.

La compensation axiale de type coulissant est créée par les joints de dilatation du presse-étoupe. À ce jour, les structures obsolètes en fonte dotées de raccords à brides ont été largement remplacées par des structures soudées en acier légères, durables et faciles à fabriquer, comme le montre la figure 5.2.

Graphique 5.2. Compensateur de presse-étoupe soudé unilatéral en plaquette : bride à 1 pression ; 2 - livre de base ; 3 - presse-étoupe ; 4- contre-essieu; 5 - verre; 6 - corps; 7 - transition des diamètres

La compensation de température pour les extensions de canalisations est attribuée lorsque température moyenne liquide de refroidissement supérieur à +50°C. Les mouvements thermiques des caloducs sont provoqués par l’allongement linéaire des tuyaux lorsqu’ils sont chauffés.

Pour un fonctionnement sans problème des réseaux de chaleur, il est nécessaire de concevoir des dispositifs de compensation pour des extensions maximales de canalisations. Sur cette base, lors du calcul des extensions, la température du liquide de refroidissement est supposée maximale et la température ambiante - minimale et égale à : 1) la température de conception de l'air extérieur lors de la conception du chauffage - pour l'installation aérienne de réseaux sur en plein air; 2) la température estimée de l'air dans le canal - pour la pose des réseaux ; 3) température du sol à la profondeur d'installation des caloducs sans conduits à la température de conception de l'air extérieur pour la conception du chauffage.

Calculons un compensateur en forme de U, situé entre deux supports fixes, dans la section 2 d'un réseau de chaleur d'une longueur de 62,5 m et d'un diamètre de tuyaux : 194x5 mm.

Figure 5.3 schéma d'un compensateur en forme de U

Définissons allongement thermique pipeline selon la formule :

où b - le coefficient d'allongement linéaire des tuyaux en acier est pris en fonction de la température, en moyenne b = 1,2 -5 m/? C ; t - température du liquide de refroidissement, ? C ; t0 = -28 ?C - température ambiante.

Compte tenu d'un pré-étirement à allongement complet de 50% :

Par la méthode graphique, connaissant l'allongement thermique, le diamètre du tuyau est déterminé à partir du nomogramme par la longueur du bras du compensateur en U, qui est égale à 2,4 m.