2. Механічні конструкції теплової мережі

Труби. Для теплових мереж застосовуються в основному безшовні гарячекатані та електрозварювальні труби. Безшовні гарячекатані труби по ТОСТ 8732 - 78 випускаються діаметром 32 - 426 мм. Електрозварювальні прямошовні по ГОСТ 10704 - 91 (Додаток Б таблиця 1) і зі спіральним швом по ГОСТ 8696 - 74 із зовнішнім діаметром 10 - 1020 мм. Ці труби рекомендується використовувати при всіх способах прокладки мереж. Електрозварювальні зі спіральним швом - для повітряних і канальних прокладок.

Для теплових мереж гарячого водопостачання після ЦТП у закритих системах теплопостачання повинні застосовуватися оцинковані водогазопровідні за ГОСТ 3262 - 75 (Додаток Б таблиця 2) або емальовані сталеві труби. У відкритих системах теплопостачання після ЦТП для мереж гарячого водопостачання застосовуються неоцинковані труби.

Арматура запірна, регулююча і запобіжна призначена для регулювання режимів споживання теплоти і керування роботою теплової мережі. При параметрах Р_р = 0,07МПа та

t > 115°С приймається сталева арматура, при менших параметрах - застосовується чавунна, але не на відкритому повітрі.

42

Арматура характеризується трьома основними параметрами: умовним проходом D_y, робочим тиском та температурою гріючої води. В якості запірної арматури в теплових мережах використовуються засувки та клапани для труб D_у >50 мм

Клапани запірні (вентилі) використовують в якості запірної арматури та для спуску води і випуску повітря (таблиця 14 Додатку Б).

Засувки (таблиця 15 Додатку Б) є основним видом запірної арматури теплових мереж. В магістральних і розподільних теплових мережах переважно застосовуються сталеві паралельні засувки з висувним шпінделем типу 30с41нж діаметром 50 - 500 мм, Р_у 1,6 МПа. Чавунні засувки типу 30ч6бр діаметром 50 - 150 мм, Р_у 1,0 МПа можуть використовуватися в внутрішньоквартальних мережах.

Для приєднання арматури на трубопроводах застосовуються фланці різних конструкцій. Підбір фланців виконується за умовним проходом та тиском, на які розрахований трубопровід. Найбільше поширення одержали плоскі приварні фланці.

Фасонні вироби (відводи, трійники, переходи діаметрів) у теплових мережах переважно застосовуються заводського виготовлення.

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image89.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image89.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image89.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image89.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image89.png" \* MERGEFORMATINET

Відводи. Для теплових мереж використовуються як гнуті (рисунок 21), так і зварні. Основна характеристика - радіус вигину осьової лінії труби R. Крутовигнуті відводи по ДСТУ ГОСТ 17375:2003 виготовляються зі сталі марки 20. Зварені відводи виготовляються з безшовних і зварених труб, що застосовуються для монтажу прямих ділянок.

Рисунок 21 - Відводи крутовигнуті по ДСТУ ГОСТ 17375:2003

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image90.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image90.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image90.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image90.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image90.png" \* MERGEFORMATINET

Переходи діаметрів по ДСТУ ГОСТ 17378:2003 штамповані або зварені застосовуються для стику труб різних діаметрів (рисунок 22). Ексцентричні переходи встановлюються для вирівнювання низу з’єднуваних трубопроводів, що полегшує видалення конденсату з паропроводів і спорожнення водяних теплових мереж на горизонтальних ділянках. При таких переходах можливе застосування ковзних опор однакової висоти.

Рисунок 22 - Переходи по ДСТУ ГОСТ 17378:2003

Трійники (ГОСТ 17376-2001) і сідловини (ГОСТ 17377-83) є приварними деталями трубопроводів на умовний тиск Р_у≤ 10,0 МПа. По конструкції поділяються на рівнопрохідні - без зміни діаметрів відведення і перехідні - зі зменшенням діаметру відведення.

а) б) в)

а - рівнопрохідні трійники; б - перехідні трійники; в – сідловини

Рисунок 22 - Елементи трубопроводів

Опорні конструкції за призначенням поділяються на рухомі і нерухомі.

Рухомі опори сприймають вагу теплопроводів і забезпечують їх вільне переміщення на будівельних конструкціях. Використовуються при всіх способах прокладки, крім безканальної. За принципом вільного переміщення розрізняються опори ковзання і кочення.

а - ковзна опора; б - опора кочення; в -роликова; 1 — лапа; 2 - опорна, плита; 3 - основа; 4 -ребро; 5 - бокове ребро; 6 - подушка; 7 - монтажне положення опори; 8 - коток; 9-ролик; 10 –кронштейн; 11 - отвори

Рисунок 24 - Рухомі опори трубо­проводів

При звичайній прокладці в непрохідних каналах і по дну тоннелей і колекторів застосовуються ковзні опори. При прокладці по стелажах тоннелей і колекторів і по колонах при D_у > 200 мм, коли необхідно знизити зусилля на металоконструкції, застосовуються опори кочення. При надземній прокладці застосовуються підвісні, ковзні і каткові опори на кронштейнах, щоглах і естакадах. При безканальних прокладках рухливі опори встановлюються тільки в каналах на ділянках самокомпенсації і у компенсаторних нішах. Перед сальниковими компенсаторами бажано встановлювати направляючі опори.

Компенсатори служать для забезпечення осьових переміщень трубопроводів при їх теплових подовженнях.

Теплове подовження трубопроводів Δх, м, для розрахунку гнучких П - та S - подібних компенсаторів визначається по формулі

(5.1)

де ε - коефіцієнт який враховує релаксацію компенсаційної напруги та попереднє розтягнення компенсатору в розмірі 50 % від повного теплового подовження при τ< 400 °С;

- повне теплове подовження розрахункової ділянки трубопроводу, мм;

L- відстань між нерухомими опорами трубопроводу, м;

τ - найбільша робоча температура теплоносія, °С;

t_3.0 - розрахункова температура зовнішнього середовища, ° С;_под - середній коефіцієнт лінійного подовження сталі, мм/(м -°С). Приймається в розрахунках а_под =1,25 ∙ 10^-2мм/(м °С)

Вибір сальникових компенсаторів і розрахунок самокомпенсації виконуються за величиною Δ l.

Для компенсації теплових подовжень всюди, де можливо, необхідно використовувати самокомпенсацію трубопроводів у вигляді Г - і X- подібних компенсаторів (рисунок 25).

а - 2-подібна схема;

б- Г-подібна схема

Рисунок 25 - Самокомпенсація трубопроводів

При розрахунках самокомпенсації повинна визначатися максимальна напруга σ на основі меншого плеча куту повороту траси, МПа

(5.2)

де - подовження меншого плеча, м;

l- довжина меншого плеча, м;

Е - модуль подовжньої пружності, МПа. Приймається в середньому для сталі Е=2∙10⁵ МПа;

d- зовнішній діаметр трубопроводу, м;

п - відношення довжини більшого плеча до довжини меншого. Визначається як n = l₁/l

При розрахунках кутів поворотів на самокомпенсацію величина максимальної напруг σ а не повинна перевищувати 80 МПа.

При розміщенні нерухомих опор на кутах поворотів, які використовуються для самокомпенсації, необхідно враховувати, що сума довжин плеч кута між опорами не повинна бути більше 60 % від граничної відстані між нерухомими опорами для прямолінійних ділянок. Необхідно враховувати, що максимальний кут повороту який використовується для компенсації, не повинен бути більше ніж 130°.

В місцях, де самокомпенсація неможлива, застосовуються П - подібні компенсатори (рисунок 26).

Н- виліт компенсатору; В - його спинка

Рисунок 26 – П- подібний компенсатор

Устрій П-подібних компенсаторів передбачається незалежно від виду прокладки, діаметру трубопроводу та параметрів теплоносія (Додаток Б таблиця 17). П - подібні компенсатори на потребують обслуговування при експлуатації. Недоліком є трохи підвищений гідравлічний опір та громоздкість. При великих діаметрах габарити компенсаторів достатньо великі. В таких випадках застосовують сальникові компенсатори (рисунок 27).

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image101.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image101.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image101.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image101.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image101.png" \* MERGEFORMATINET

а - однобічні; б – двобічні

Рисунок 27 - Сальникові компенсатори

Сальникові компенсатори (Додаток Б таблиця 19) допускається застосовувати:

• при підземній прокладці - для трубопроводів діаметром 100 мм та більше з параметрами теплоносія Р_у < 2,5 МПа і τ < 300° С;

46

• при надземній прокладці - на низьких опорах для трубопроводів діаметром 300 мм і більше.

Визначення розмірів П - подібного компенсатору.

Для визначення розмірів П - подібного компенсатору необхідні такі вихідні дані:

• діаметр трубопроводу D_н∙ s, мм;

• відстань між нерухомими опорами L, м;

• розрахункова температура теплоносія , τ ₁ °С;

• розрахункова температура зовнішнього середовища t₀,°С.

Повне температурне подовження ділянки , мм, визначається по формулі

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image102.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image102.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image102.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image102.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image102.png" \* MERGEFORMATINET

(5.3)

Розрахункове подовження ділянки _розр, мм, визначається по формулі

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image103.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image103.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image103.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image103.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image103.png" \* MERGEFORMATINET

(5.4)

де ε- коефіцієнт, який враховує релаксацію компенсаційної напруги і попереднє розтягнення компенсатору. Залежить від температури теплоносія,

при τ < 250° С, приймається ε =0,5.

По таблиці 17 Додатку Б, орієнтуючись на _розр, мм приймається П - подібний

компенсатор з компенсаційною здібністю _к, вилітом H, м, спинкою с, м. По таблиці 18

Додатку Б визначається реакція компенсатору Р, кН/см при ,см.

По отриманих розмірах П - подібного компенсатору остаточно підбирається типова компенсаційна ніша (таблиця 10 Додатку Б) і показується розташування трубопроводів в ній на рисунку (рисунок 16).

Підбір сальникових компенсаторів.

Для визначення монтажної довжини і довжини для встановлення сальникового компенсатору необхідні такі вихідні дані:

• діаметр трубопроводу Dн∙s мм;

• довжина: ділянки L м;

• розрахункова температура теплоносія τ, °С;

• розрахункова температура зовнішнього середовища t_o, ° С;

• температура повітря в час монтажу t_монт, °С. Рекомендується t_монт = + 15° С.

По формулі (5.1) визначається повне температурне подовження ділянки , мм. Довжина для встановлення сальникового компенсатору L_уст, мм, визначається по формулі

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image104.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image104.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image104.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image104.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image104.png" \* MERGEFORMATINET

(5.4)

де L - довжина компенсатору при максимальній компенсуючій здатності, мм. Приймається по таблиці 19 Додатку Б;

l_к - компенсуюча здатність компенсатору, мм. Приймається по таблиці 19 Додатку Б. Монтажна довжина сальникового компенсатору L_монт мм, визначається по формулі:

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image105.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image105.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image105.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image105.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image105.png" \* MERGEFORMATINET

(5.5)

Реакція сальникового компенсатору - сила тертя в сальниковій набивці R_k, kH, визначається по формулі

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image106.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image106.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image106.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image106.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image106.png" \* MERGEFORMATINET

(5.6)

де Р_р - робочий тиск теплоносія, кПа;

l_с - довжина шару набивки по вісі сальникового компенсатору, м. Приймається по таблиці 19 Додатку Б;

d_н.с - зовнішній діаметр патрубка сальникового компенсатору, м. Приймається рівним D_н трубопроводу;

µ_с- коефіцієнт тертя набивки по металу. Приймається рівним 0,15.

Нерухомі опори застосовуються з метою нерухомо закріпити деякі точки трубопроводу та розділити його на окремі ділянки таким чином, щоб на кожній з ділянок знаходився тільки один компенсатор.

Конструкції лобових опор та їх характеристики наведені в таблиці 20 Додатку Б.

Вибір конструкції нерухомих опор залежить від способу прокладки мереж та місця встанов;

INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image107.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image107.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image107.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image107.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\Работа, учеба\\media\\image107.png" \* MERGEFORMATINET

а - лобові; б - щитові; в - хомутові; 1 - упорна конструкція; 2 - упорна пластина; 3 - косинка; 4 — азбестовий шнур; 5 — хомут

Рисунок 28 - Опори нерухомі

При надземній прокладці застосовують хомутові опори, які утримують трубопровід на опорі у випадку розриву трубопроводу.

При безканальній прокладці застосовують залізобетонні щитові опори.

При прокладці у збірних залізобетонних каналах кращими являються щитові. В прохідних та напівпрохідних каналах використовують хомутові опори на кронштейнах або на горизонтальних балках, які закріплюються в стінки каналів. В місцях, де можливі поперечні переміщення трубопроводів біля Г - та Z, - подібних компенсаторів, застосовуються усі види нерухомих опор.

При прокладці в тунелях для трубопроводів малих діаметрів застосовуються упорні опори на металевих балках, які приварюються до стелажів, а трубопроводи великих діаметрів - лобові опори по вертикальним балкам.

-^і