Изучить лекцию, подготовиться к устному опросу на след.занятии

Изучить лекцию, подготовиться к устному опросу на след.занятии
Урок № 373,374-375,376
Выбор способа прокладки тепловых сетей
Строительные конструкции тепловых сетей
Компенсаторы
Основными элементами тепловых сетей являются:
-трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью
сварки;
-изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от
наружной коррозии и тепловых потерь;
-несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие
при его эксплуатации.
Трубы являются наиболее ответственными элементами трубопровода и должны
отвечать следующим требованиям:
-достаточная прочность и герметичность при максимальных значениях давления и
температуры теплоносителя,
-низкий коэффициент температурных деформаций, обеспечивающий небольшие
термические напряжения при переменном тепловом режиме тепловой сети,
-малая шероховатость внутренней поверхности,
-антикоррозионная стойкость,
-высокое термическое сопротивление стенок трубы, способствующее сохранению
теплоты и температуры теплоносителя,
-неизменность свойств материала при длительном воздействии высоких температур и
давлений,
-простота монтажа,
-надежность соединения труб.
Имеющиеся стальные трубы не удовлетворяют в полной мере всем предъявляемым
требованиям, однако их механические свойства, простота, надежность и герметичность
соединений (сваркой) обеспечили им преимущественное применение в тепловых сетях.
Трубы для тепловых сетей изготавливаются в основном из сталей марок Ст2сп, Ст3сп,
10, 20, 10Г2С1, 15ГС, 16ГС.
В тепловых сетях применяются бесшовные горячекатаные и электросварные трубы
(прямошовные и со спиральным швом) с различной толщиной стенки. Бесшовные горячекатаные трубы выпускаются с наружными диаметрами 32—426 мм, а электросварные —
с наружными диаметрами более 426 мм. Бесшовные горячекатаные и электросварные
трубы используются при всех способах прокладки сетей. Электросварные со спиральным
швом рекомендуются к использованию при канальных и надземных прокладках сетей.
Опоры. При сооружении тепловых сетей применяются опоры двух типов:
-свободные
-неподвижные.
Свободные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное
перемещение при температурных деформациях.
Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в характерных
точках сети (в местах ответвлений, установки задвижек, сальниковых компенсаторов,
грязевиков) и воспринимают усилия, возникающие в месте фиксации как в радиальном, так
и в осевом направлениях под действием веса, температурных деформаций и внутреннего
давления.
Свободные опоры устанавливаются при канальной и надземной прокладке тепловых
сетей. При бесканальной прокладке свободные опоры не устанавливают во избежание
неравномерных просадок и вызываемых при этом дополнительных изгибающих
напряжений.
По принципу свободного перемещения различают опоры:
- скольжения,
- качения
- подвесные.
Расстояние между опорами определяется из условий прочности и допустимого прогиба
трубопровода в середине пролета для наиболее неблагоприятных режимов работы
теплопровода, при которых в самом ослабленном сечении (обычно сварные стыки) напряжения не должны превышать допустимых.
Компенсаторы. Компенсация температурных деформаций в трубопроводах
производится специальными устройствами, называемыми компенсаторами. По принципу
действия они разделяются на две группы:
- компенсаторы радиальные или гибкие, воспринимающие удлинения теплопровода
изгибом или кручением криволинейных участков труб или изгибом специальных
эластичных вставок различной формы;
-компенсаторы осевые, в которых удлинения воспринимаются телескопическим
перемещением труб или сжатием пружинных вставок.
Наиболее широкое применение в практике имеют гибкие компенсаторы различной
конфигурации, выполненные из самого трубопровода (П- и S-образные, лирообразные со
складками и без них и т. д.).
Достоинства гибких компенсаторов:
-простота устройства,
-надежность,
-отсутствие необходимости в обслуживании,
-разгруженность неподвижных опор.
Недостатки гибких компенсаторов:
-повышенное гидравлическое сопротивление,
-увеличенный расход труб,
-поперечное перемещение деформируемых участков, требующее увеличения ширины
непроходных каналов и затрудняющее применение засыпных изоляций и бесканальных
трубопроводов
-большие габариты, затрудняющие их применение в городах при насыщенности
трассы городскими подземными коммуникациями.
Осевые компенсаторы выполняются скользящего типа (сальниковые) (рис.1, а) и
упругими (линзовые компенсаторы) (рис.1,б).
Сальниковый компенсатор изготавливается из стандартных труб и состоит из корпуса,
стакана и уплотнения. При удлинении трубопровода стакан вдвигается в полость корпуса.
Герметичность скользящего соединения корпуса и стакана создается сальниковой
набивкой, которая выполняется из прографиченного асбестового шнура, пропитанного
маслом. Со временем набивка истирается и теряет упругость, поэтому требуется
периодическая подтяжка сальника и замена набивки. От этого недостатка свободны
линзовые компенсаторы, изготавливаемые из листовой стали. Компенсатор собирается с
помощью сварки из штампованных полулинз, число которых определяет его
компенсирующую способность (компенсирующая способность одной линзы составляет 5—
6 мм). Линзовые компенсаторы сварного типа находят основное применение на
трубопроводах низкого давления (до 0,4—0,5 МПа).
Рис.1. Конструкции компенсаторов: а — сальниковый; б — линзовый; / — стакан; 2 — корпус; 3 — уплотнение; 4 — упорное кольцо; 5 — грундбукса
Конструктивное выполнение элементов трубопровода зависит также от способа его
прокладки, который выбирается на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов.
Прокладка трубопроводов производится:
-над землей,
-на земле,
-под землей.
При надземной прокладке трубопроводы в зависимости от местных условий могут
размещаться на земле или над землей на таком уровне, чтобы не препятствовать движению
транспорта. Надземную прокладку применяют при высоком уровне грунтовых и внешних
вод, на территории промышленных предприятий, при пересечения оврагов, рек,
многоколейных железнодорожных путей, в районах вечной мерзлоты. Обычно надземные
трубопроводы прокладываются на отдельно стоящих низких и высоких опорах, мачтах и
эстакадах. Опоры чаще всего выполняются из железобетонных блоков, мачты и эстакады
— из стали и железобетона. При подземной прокладке трубопроводы размещаются либо
непосредственно в грунте (бесканальная прокладка), либо в каналах, непроходных, полупроходных и проходных (канальная прокладка).
Бесканальная прокладка трубопроводов.
Существующие конструкции бесканальных трубопроводов можно разделить на три
группы: в монолитных оболочках, засыпные и литые.
Трубопроводы в монолитных оболочках изготавливаются в заводских условиях
длиной от 6 до 12 м. Монолитная оболочка
совмещает
изоляционную и несущую
конструкции трубопровода. Широкое применение получили трубопроводы в монолитных
оболочках с
армопенобетонной
изоляцией. Благодаря
прочному
сцеплению
оболочки
с
поверхностью
трубы исключается появление зазора между ними и
связанной с этим возможности коррозии наружной поверхности трубы.
На рис.2 показан разрез двухтрубного бесканального трубопровода в монолитной
армопенобетонной оболочке, на рис.3 приведена конструкция монолитной армопенобетонной оболочки.
Для изготовления монолитных оболочек используются:
- битумоперлит,
-битумокерамзит
-другие аналогичные изоляционные материалы на битумном вяжущем.
Технология их изготовления проста, однако из-за отсутствия адгезии материала
оболочки с поверхностью трубы при эксплуатации трубопровода возможно образование
зазора между трубой и оболочкой и развитие коррозии на наружной поверхности
трубопровода, если труба не имеет специального защитного покрытия. Общим
недостатком всех бесканальных трубопроводов с монолитными оболочками является
необходимость изоляции стыков, которая выполняется непосредственно при строительстве из сборных конструкций.
Рис.2. Разрез двухтрубного бесканального трубопровода в монолитных оболочках:
/ — подающий трубопровод: 2 — обратный трубопровод; 3 — гравийный фильтр; 4 —
песчаный фильтр; 5 — дренажная труба; 6— бетонное основание
Бесканальные засыпные трубопроводы имеют преимущество в сравнении с
трубопроводами с монолитными оболочками, заключающееся в простоте изготовления
изоляционного слоя (рис.4). В качестве засыпного порошка используется природный
битум-асфальтит и искусственный битум-продукт заводов нефтепереработки.
Изготовление изоляционного слоя производится на трассе смонтированного
трубопровода и состоит из засыпки труб в траншее порошкообразным асфальтоизолом, нагрева трубопровода до температуры плавления асфальтоизола (140—150 °С) и
выдерживания при этой температуре в течение 30—40 ч. В результате на поверхности
трубы образуется плотный слой из расплавленного асфальтоизола, который является
защитой от увлажнения и коррозии.
На поверхности плотного слоя образуется второй спекшийся слой с пористой
структурой, который является основным теплоизоляционным слоем. Третий наружный
слой из неспекшегося порошка является дополнительной тепло- и гидроизоляцией. Эта
трехслойная оболочка при работе трубопровода обладает большой эластичностью и
прочностью. В последние годы получили распространение бесканальные трубопроводы с
засыпкой изоляцией из гидрофобизированного порошкообразного мела.
Литые конструкции бесканальных трубопроводов просты в изготовлении и относительно дешевы. В качестве материала для их сооружения используются пенобетон и
перлитобетон. Смонтированные в траншее трубопроводы, предварительно покрытые
защитным антикоррозионным слоем, например асфальтовой мастикой, заливаются жидкой
пенобетонной массой. После затвердения пенобетонная масса засыпается грунтом. Иногда
в литых прокладках вместо съемной опалубки применяют опалубку из пенобетонных плит,
которые после затвердения пенобетонной массы образуют прочную оболочку (рис.5).
Рис. 31.4. Разрез бесканального засыпного трубопровода в самоспекающемся
асфальтоизоле: 1—плотный слой: 2—пористый слой; 3 —порошкообразный слой
Рис.5. Разрез бесканального литого трубопровода с опалубкой из пенобетонных плит
По начальной стоимости и трудозатратам на сооружение бесканальные трубопроводы
экономичнее трубопроводов в непроходных каналах, однако они уступают последним в
надежности из-за повышенной подверженности трубопроводов наружной коррозии,
изоляционной конструкции — внешним нагрузкам грунта. Максимальный диаметр трубопроводов при бесканальной прокладке обычно не превышает 800— 900 мм из-за
опасности сильного размыва грунта в зоне возникшей неплотности трубопровода. Глубина
бесканальной прокладки не менее 0,7 м от поверхности земли до верхней образующей
трубопровода.
В канальных трубопроводах изоляционная конструкция разгружена от внешних
нагрузок грунта стенками канала. Каналы для трубопроводов чаще всего сооружаются из
сборных железобетонных элементов. Из всех типов подземных трубопроводов наиболее
надежными и дорогими являются трубопроводы в проходных каналах. Основное
достоинство проходных каналов заключается в возможности доступа к трубопроводу, его
ревизии и ремонта без вскрытия грунта и разрушения дорожных покрытий.
Проходные каналы (коллекторы) сооружаются обычно при наличии большого числа
трубопроводов. Совместно с трубопроводами в проходных каналах размещают и другие
подземные коммуникации, например электрокабели, телефонные кабели, водопровод и т.д.
Проходные каналы оборудуются естественной вентиляцией для поддержания
температуры воздуха в нем не выше 30 ОС, эл.освещением низкого напряжения (до 30 В),
устройством для быстрого отвода воды из канала.
Располагают проходные каналы под мостовыми крупных магистралей, на территории
больших промышленных предприятий, на участках, прилегающих к зданиям ТЭЦ.
Габариты проходных каналов выбирают из условия обеспечения свободного прохода для
обслуживающего персонала и доступа ко всем элементам оборудования, требующим постоянного обслуживания (задвижки, сальниковые компенсаторы, дренажные устройства).
Полупроходные каналы применяются при прокладке небольшого числа труб (два—
четыре) в тех местах, где по условиям эксплуатации недопустимо вскрытие грунта, и при
прокладке трубопроводов больших диаметров (800— 1400 мм). Габариты полупроходных
каналов выбирают из условия прохода в нем человека в полусогнутом состоянии, но по
высоте не менее 1400 мм. В полупроходных каналах можно проводить осмотр и мелкий
ремонт тепловой изоляции при выключенной тепловой сети.
Требования к конструкции изоляции трубопровода в проходных и полупроходных
каналах удовлетворяются сравнительно простыми средствами: наружная поверхность
трубопровода покрывается антикоррозионным слоем (эмаль, изол, бризол и др.); поверх
антикоррозионного покрытия укладывается основной теплоизоляционный слой —
скорлупы из минеральной ваты, армированные стальной сеткой. Поверх скорлуп
укладывают полуцилиндрические асбоцементные футляры, которые закрепляют на трубопроводе стальными бандажами, покрываемыми асбоцементной штукатуркой. Для
электрической изоляции трубопровода от несущей конструкции канала и окружающего
грунта используются прокладки из материалов с диэлектрическими свойствами (паронит),
которые устанавливаются на подвижные и неподвижные опоры.
Непроходные
каналы имеют наибольшее распространение в сравнении с другими
типами каналов. Конструкция канала зависит от влажности грунта и количества трубопроводов. Непроходные каналы изготавливают по типовым проектам из
унифицированных железобетонных элементов. При прокладке трубопровода в слабых и
влажных грунтах непроходные каналы сооружают из железобетонного корытообразного
лотка с перекрытием из сборных железобетонных плит. Наружная поверхность стен лотка и
дно покрываются гидроизоляцией, состоящей из двух слоев рубероида на битумной
мастике. Во всех типах непроходных каналов между стенками канала и изоляцией
трубопровода предусматривается воздушный зазор, создающий условия для высыхания
тепловой изоляции и уменьшающий наружную коррозию и тепловые потери (рис. 31.6).
Рис. 31.6. Трубопровод в непроходном канале с воздушным зазором: 1— труба; 2 —
антикоррозионное покрытие; 3 — теплоизоляционный слой; 4 — защитно-механическое
покрытие
В непроходных каналах изоляционный слой может выполняться в виде подвесной и
монолитной конструкции. Подвесная изоляционная конструкция состоит из трех основных
элементов:
- антикоррозионного защитного слоя в виде нескольких слоев эмали или изола,
обладающих высоким электросопротивлением и температуростойкостью;
- теплоизоляционного слоя, выполненного из материала с низким коэффициентом
теплопроводности,
например минеральной ваты или пеностекла, в виде блоков,
укладываемых поверх антикоррозионного слоя;
- защитного механического покрытия в виде металлической сетки или вязальной
проволоки для крепления теплоизоляционного слоя.
Для защиты от коррозии сетки или проволоки сверху наносится слой асбоцементной
штукатурки. Монолитные конструкции изоляционного слоя представляют собой
полуцилиндрические оболочки, выполненные из стекловолокна. Благодаря низкому
коэффициенту теплопроводности оболочки из стекловолокна выполняются с небольшой
толщиной стенки. Стекловолокно обладает достаточной механической прочностью, поэтому
не требуется дополнительная несущая конструкция для упрочнения изоляционного слоя.