Линзовые компенсаторы

Линзовые компенсаторы — это специальные элементы трубопроводов, устанавливаемые с целью предотвращения деформаций и уменьшения нагрузки на сварные и фланцевые соединения в результате расширений/сжатий, которые возникают при температурных колебаниях транспортируемой и окружающей среды. Применять линзовые компенсаторы разрешается в трубопроводных системах, где в качестве рабочей среды выступают вода, пар, газ, а также слабые растворы кислот и щелочей.

Конструкция состоит из линз, каждая из которых может сжиматься и растягиваться под воздействием механического усилия, направленного по оси трубопровода, на определенную величину. В состав линзового компенсатора может входить от одной до четырех линз, каждая из которых вносит свою величину сжатия при транспортировке горячей среды и растяжения, если трубопровод остывает. Чем больше линз в конструкции, тем большая компенсационная способность заложена в компенсаторе. Еще одним элементом линзового компенсатора является стакан, представляющий собой стальной патрубок, ввариваемый соосно трубопроводу и служащий для снижения сопротивления движению рабочей среды при ее проходе через линзы компенсатора. Небольшое количество конденсата, воды, прочих рабочих жидкостей может оседать в «складках» компенсатора, поэтому для их вывода во внешнюю среду в некоторых случаях предусматривается специальный штуцер, монтируемый в нижней части линзы.

Общие требования и ограничения

Линзовые компенсаторы применяются в надземных и подземных трубопроводах нефтегазопроводов и теплофикационных сетей. Они могут работать с неагрессивными и малоагрессивными средами.

Давление рабочей среды может составлять от 0 до 125 кг/см2. Использование компенсаторов данного типа в трубопроводах высокого давления не допускается.
Максимальная температура рабочей среды не должна превышать + 450 оС.
Минимальная температура рабочей среды - 450 оС.
Линзовые компенсирующие устройства могут устанавливаться на трубопроводах с диаметром труб от 100 до 1000 мм.
Компенсационная способность одной линзы зависит от типоразмера компенсатора и может достигать 16 мм.
Стандартное число линз — от 1 до 4.

Типы линзовых компенсаторов

Линзовые компенсаторы делятся на типы по форме, по принципу работы (компенсация угловых, сдвиговых и осевых нагрузок), по числу составляющих их линз (конструктивный тип), по способу монтажа. Основные типы компенсаторов следующие:

Компенсаторы линзовые круглые ПГВУ;
Компенсаторы линзовые прямоугольные ПГВУ;
Компенсаторы линзовые угловые ОСТ;
Компенсаторы линзовые осевые ОСТ.

Компенсаторы линзовые круглые ПГВУ могут использоваться в трубопроводах большого диаметра, обладают значительной жесткостью (более высокой, нежели сильфонные), могут транспортироваться в разобранном виде и собираться непосредственно на месте монтажа. В роли рабочей среды могут выступать пар, вода, газ с температурой до 550 оС и давлением 0,02 МПа. Компенсационные устройства монтируются в трубопровод по технологии сварки или с помощью фланцев. Российской промышленностью выпускаются 1, 2, 3 и 4-х линзовые компенсаторы диаметром от 2000 до 6000 мм.

Компенсаторы линзовые прямоугольные ПГВУ применяются в газовоздуховодах прямоугольного сечения с размерами до 7500х10000 мм при температуре рабочей среды до 600 оС. Компенсационная способность изделия — 20-40 мм на одну линзу, количество линз в компенсаторе — от 1 до 4 единиц. Применение: газотурбинное и теплообменное оборудование, химическая, газовая и нефтяная промышленность. Недостатком является дороговизна изделия из-за сложного процесса производства и высоких трудозатрат.

Компенсаторы линзовые угловые ОСТ служат для максимального снижения нагрузок на фланцевые и сварные соединения, возникающих под воздействием перепадов температур и механических усилий в трубопроводах Z-, Г- и П-образной формы. Использоваться они могут в условиях химически неагрессивной инертной рабочей среды. Число линз от одной до четырех, компенсационная способность линз суммируется.

Компенсаторы линзовые осевые ОСТ работают в условиях малоагрессивных и неагрессивных средах, компенсируя нагрузки только в осевом направлении. Диаметр трубопроводов — 100 – 2200 мм, толщина 3 – 10 мм, давление до 16 кг/см2. Монтаж выполняют методом сварки, соединяя с трубопроводом концевые патрубки компенсатора, либо посредством винтового соединения фланцев.

Цены на линзовые компенсаторы

Способы изготовления линзовых компенсаторов

Для изготовления линзовых компенсационных устройств используют несколько основных способов, базирующихся на механической обработке металла и сварке. Существует также метод, основанный на сжатии стальных труб до образования складки (гофры), с их предварительным нагревом токами высокой частоты до температуры 850-900°С.

Штамповка и сварка полулинз

Способ заключается в штамповке полулинз на гидравлическом прессе с последующей их сваркой кольцевым швом. Для штамповки полулинз, как и любой другой детали, требуется предварительно изготовить штамп по индивидуальным параметрам — диаметру линзы, ее форме, толщине стенки. Штампы являются весьма дорогостоящими приспособлениями, делают их высококвалифицированные мастера. Штамп режется из прочного дорогого металла, способного выдержать большое число циклов нагрузки. Вырезать заготовку приходится в виде кольцевой пластины, что влечет за собой образование большого количества отходов. В условиях единичного или мелкосерийного производства это непозволительная роскошь. Еще одним недостатком данного способа является кольцевой сварной шов, который в процессе эксплуатации трубопровода находится в зоне пиковых нагрузок. Понятно, что именно он и будет слабым местом конструкции.

Штамповка секций линзы, сварка меридиональными швами

Этот способ также требует изготовки штампа по индивидуальным размерам изделия, но его элементы при использовании данной технологии меньше по размеру, и проблема с отходами при раскрое стоит не так остро. Но возникает другой недостаток: средняя длина секции линзы обычно составляет 600-700 мм, и для сборки линзы достаточно большого диаметра приходится сваривать до 15 фрагментов изделия. Это усложняет сборку и повышает трудозатраты. К тому же возрастает жесткость компенсатора, что уменьшает его компенсационные возможности.

Обкатка кольцевой заготовки полулинзы роликами на карусельном станке

Для изготовления линз различных форм и размеров требуется специальная оснастка к станку. Кроме того, сварка полулинз ведется кольцевым швом, который, как уже было сказано выше, становится слабым местом в конструкции компенсатора из-за постоянного нахождения в зоне пиковых нагрузок. И, наконец, при использовании данной технологии производства линзовых компенсаторов раскрой металла на кольцевые пластины дает много отходов, как и при первом способе, что нерентабельно.

Изгиб предварительно спрофилированной заготовки между роликами

Метод применяется для производства линз диаметром 400-1600 мм и толщиной 2,5 – 4 мм. Две полулинзы изготавливают, изгибая заготовки на профилегибочной машине, после чего сваривают по двум стыкам меридиональным швом. Развертка заготовки наносится на стальной лист. Заготовка вырезается из него на ножницах по разметке с припуском на обрезку концов 30 мм. Нужный профиль заготовке придается методом холодной штамповки, толщина листа при этом остается неизменной в любой точке сечения профиля. Заготовка изгибается под давлением роликов профилегибочной машины. Диаметр гибки может быть сколь угодно большим, минимальный диаметр ограничивается утончением стенки компенсатора. Для линзовых компенсационных устройств диаметром 500 и 1000 мм при толщине стенки 4 мм максимальное утончение может составить, соответственно, 20-23% и 10-12,5% от толщины листа. Если же толщина стенки линзового компенсатора 2,5 мм, то утончение составит 12-20 % при диаметре линзы 500 мм и 6-8 % при диаметре линзы 1000 мм. Утончение стенок заготовки в процессе ее обработки на профилегибочной машине уменьшает жесткость компенсатора и снижает напряжение. Далее прямые концы заготовки отрезают и получают готовую полулинзу. Линза собирается из двух полулинз с помощью ручной сварки (по числу стыков образуется два шва), остается произвести термообработку линзы.

Изготовление линз методом выкатки

Выкатка линз роликами из обечайки выполняется на карусельном станке. Сначала из стального листа необходимой толщины изготавливают обечайку, высота которой равна высоте развертки контура компенсатора + припуск на механическую обработку торцов. Наружные диаметры готового компенсатора и обечайки должны быть идентичны друг другу, сварной шов зачищается заподлицо с основной поверхностью. Непосредственно перед выкаткой обечайку подвергают термической обработке.

Выкатку выполняют на карусельном станке, закрепив обечайку на планшайбе и поместив внутрь нее специальное приспособление с двумя давильными роликами. Третий ролик укрепляется на боковом суппорте и выдавливает часть материала обечайки в ограниченное двумя внутренними роликами пространство. Стенки компенсатора при этом почти не утончаются, а возникающие при выкатке усилия значительно снижаются за счет сокращения расстояния между внутренними роликами. Рекомендуемые настройки: подача ролика 0,12 мм/об, частота вращения заготовки 100 об/мин. Метод является универсальным, так как с помощью выкатки можно изготавливать линзовые компенсаторы любого размера.

Готовые линзы сваривают между собой и, если таковое предусмотрено технической документацией на изделие, снабжают фланцами. Если фланец на цилиндрическом конце трубы сидит слишком свободно, делают отбортовку либо на прессах, используя специальную оснастку, либо вручную.

Монтаж линзовых компенсаторов на трубопровод

Установку линзовых компенсаторов производят на этапе, когда трубопровод уже уложен, но еще не закреплен на неподвижных опорах. Выбирают направление установки с тем расчетом, чтобы находящийся внутри компенсатора стакан был закреплен со стороны подачи транспортной среды. На водяных линиях линзовые компенсационные устройства монтируют штуцером вверх, на горизонтальных паропроводах штуцером вниз. При выполнении подводки к дренажным штуцерам длину и форму крутоизогнутого или гнутого отвода выбирают таким образом, чтобы обеспечить свободное перемещение компенсатора и штуцера до 10 см на каждую линзу. К трубопроводу линзовые компенсаторы крепят методом сварки или посредством винтового соединения фланцев.

Чтобы присоединить компенсатор к трубопроводу, соединяют болтами фланцы или вваривают его, затем сжимают либо растягивают, используя для этого приспособление, состоящее из пары стяжных хомутов, которые по обе стороны от компенсатора закрепляются на трубопроводе, и стяжных шпилек. Когда растяжение или сжатие компенсатора достигает проектной величины, производят крепление трубопровода на неподвижных опорах с обеих сторон от компенсационного устройства, после чего снимают с него хомуты.

На Северо-Западном Заводе Механических Конструкций вы можете заказать линзовые компенсаторы любого вида в широком спектре типоразмеров. Предоставляется полный пакет технической и финансовой документации, гарантия производителя. Назначить встречу или задать интересующие вас вопросы вы сможете, воспользовавшись телефонами, приведенными в разделе «Контакты».