П-образные элементы ППУ ставят на прямых участках теплотрассы, где удлинение не забирают повороты, а сбоку есть место под компенсатор. Они работают за счёт упругого изгиба самой стальной трубы, не требуют обслуживания и выпускаются в ППУ-изоляции по ГОСТ 30732-2020, как и трубы. Сильфонные компенсаторы СКУ и 2СКУ стоят в оси трубы и выигрывают там, где места нет: в городской застройке и тесных каналах.
Общий обзор типов есть в статье о видах компенсаторов для трубопроводов, здесь разбираем выбор компенсации для ППУ-трассы.
Почему теплотрасса удлиняется и куда уходит удлинение
Стальная труба удлиняется примерно на 1,2 мм на каждый метр при нагреве на 100 °C, и это удлинение обязательно куда-то уходит: в поворот трассы, в компенсатор или в напряжение самой трубы. Участок 100 м при перепаде 100 °C удлинится примерно на 120 мм, а при остывании вернётся обратно.
Если трубу зажать с двух сторон, нагрев превращается в осевое сжатие: оно перегружает неподвижные опоры, отводы и сварные швы, а под землёй может выдавить трубу вбок. Поэтому удлинение направляют управляемо: в изгиб на поворотах, в П-образный или сильфонный компенсатор, а при бесканальной прокладке частично в напряжение трубы, которое удерживает трение о грунт. Путь выбирает расчёт проектировщика.
Самокомпенсация на углах поворота: Г-образные и Z-образные участки
Самокомпенсации хватает, когда трасса и так поворачивает, а плечи поворота достаточно длинные и свободные, чтобы принять удлинение соседних участков упругим изгибом. Г-образный участок работает изгибом короткого плеча, Z-образный (два поворота в разные стороны) обоими поворотами.
Для ППУ-трасс такие узлы поставляют готовыми фасонными изделиями. Z-образный элемент 90 в карточке назван естественным компенсатором тепловых деформаций, диаметры стальной трубы в таблице от 32 до 1020 мм. Z-образный элемент 45 меняет направление потока плавнее, но компенсирует меньше; его берут, когда трассу нужно сместить без резкого поворота.
Самокомпенсации не хватает на длинных прямых и там, где короткое плечо зажато стенкой камеры или соседней трубой. При бесканальной прокладке отводу нужно место для бокового смещения в грунте. Если поворот по расчёту не справляется, на прямой ставят компенсатор.
П-образный элемент ППУ: как работает, плюсы и минусы
П-образный компенсатор принимает удлинение двух соседних участков изгибом плеч, вынесенных в сторону от оси: трубы сдвигают плечи навстречу друг другу, и металл упруго деформируется без уплотнений и подвижных частей. П-образный элемент в ППУ-изоляции описан на сайте как сборная конструкция из двух приваренных друг к другу отводов для естественной компенсации тепловых удлинений.
В таблице карточки диаметр стальной трубы от 32 до 1020 мм, габариты А и Б и наружные диаметры оболочек ПЭ и ОЦ. Вылет компенсатора, место установки (обычно середина участка между неподвижными опорами) и предварительную растяжку при монтаже задаёт проект.
Плюсы
В узле нет сильфона, сальника и других изнашиваемых деталей, поэтому обслуживание не требуется, а служит компенсатор столько же, сколько труба. Он сделан из той же трубы и держит то же давление.
Минусы
Главный минус: место. При канальной прокладке под компенсатор делают нишу (уширение канала), при бесканальной расширяют траншею, а в городе среди кабелей и других сетей вылет часто негде разместить. Второй минус: дополнительные повороты потока и лишние метры трубы увеличивают гидравлическое сопротивление. Третий: больше металла и сварных стыков на узел.
Сильфонные СКУ и 2СКУ: когда их ставят вместо П-образного
Сильфонный компенсатор выбирают, когда П-образному негде разместиться: в городской застройке, тесном канале, под дорогой. Он встраивается в ось трубы, берёт ход сжатием и растяжением гофр и не добавляет поворотов потока.
Сильфонный компенсатор СКУ и двухсильфонный 2СКУ представлены на сайте в ППУ-исполнении с оболочкой ПЭ или ОЦ, на PN16 и PN25, для DN от 50 до 1000. Осевой ход у СКУ от ±30 до ±120 мм, у 2СКУ от ±60 до ±240 мм. В обозначении СКУ.ППУ ПЭ 16-100-130 числа означают давление PN, диаметр DN и полный ход в миллиметрах (±65 мм).
Ограничения обратные П-образному: сильфону нужны направляющие опоры с обеих сторон, иначе перекос выводит его из строя, а ресурс ограничен числом циклов. Ресурс сильфона в циклах зависит от того, какую долю хода он отрабатывает, поэтому ход берут с запасом. Ещё осевой сильфон передаёт на неподвижные опоры распорное усилие от давления, его считают по эффективной площади из той же таблицы.
Что такое стартовый компенсатор
Стартовый компенсатор срабатывает один раз, при первом прогреве бесканальной трассы: он сжимается, забирая удлинение, после чего его фиксируют сваркой, и дальше участок работает как сплошная труба, которую удерживает трение о грунт. Так обходятся меньшим числом неподвижных опор и компенсаторов. У «Эверест МИГ» это ССК, сильфон которого срабатывает только на сжатие. Режим прогрева и места установки задаёт проект.
Сравнение способов компенсации ППУ-трассы
Обычный порядок выбора: сначала повороты трассы, на прямых при наличии места П-образный элемент, в стеснённых условиях сильфонный компенсатор, на длинных бесканальных участках по проекту стартовые компенсаторы.
| Способ | Как берёт удлинение | Где уместен | Ограничения |
|---|---|---|---|
| Самокомпенсация на поворотах | Изгиб плеч на повороте | Трассы с естественными поворотами | Нужны длинные плечи и место для смещения |
| П-образный элемент | Изгиб плеч, вынесенных в сторону | Прямые участки, где есть место сбоку | Габариты, гидравлическое сопротивление |
| Сильфонный СКУ, 2СКУ | Сжатие и растяжение гофр в оси трубы | Городская застройка, тесные каналы | Направляющие опоры, ресурс по циклам, распорное усилие |
| Стартовый компенсатор | Однократное сжатие при прогреве, затем сварка | Длинные участки бесканальной прокладки | Прогрев трассы при монтаже, только по проекту |
Неподвижные опоры между компенсаторами
Неподвижная опора жёстко фиксирует трубу и делит трассу на участки, каждый из которых удлиняется в сторону своего компенсатора; как правило, между двумя неподвижными опорами ставят один компенсатор. Неподвижная опора в ППУ-исполнении подходит для надземной и бесканальной прокладки, максимальная нагрузка на элемент опоры в карточке: от 3,6 т для трубы 32 мм до 470 т для 1020 мм.
У П-образного компенсатора опоры воспринимают упругий отпор изгиба и трение, у сильфонного добавляется распорное усилие от давления, поэтому их рассчитывают отдельно. Между неподвижными опорами трубу держат скользящие опоры, не мешающие смещениям, у сильфонов добавляют направляющие.
Исполнение ППУ-ПЭ и ППУ-ОЦ по ГОСТ 30732-2020
ПЭ и ОЦ в названии обозначают защитную оболочку: полиэтилен для подземной бесканальной прокладки, оцинкованная сталь для надземной. По ГОСТ 30732-2020 так выпускают трубы и фасонные изделия в ППУ-изоляции, включая П-образные и Z-образные элементы.
| Параметр | ППУ-ПЭ | ППУ-ОЦ |
|---|---|---|
| Прокладка | Подземная бесканальная | Надземная |
| Что важно | Защита изоляции от влаги грунта | Стойкость к ультрафиолету и механическим повреждениям |
| Толщина изоляции | Тип 1 (обычный) или тип 2 (усиленный) | Одно исполнение в таблице карточки |
| П-образный элемент, d 108 мм | Оболочка 180 мм (тип 1) или 200 мм (тип 2) | Оболочка 200 мм |
Тип изоляции элемента должен совпадать с трубами участка, чтобы диаметры оболочек на стыках сходились.
Что сообщить менеджеру для подбора
- Диаметр стальной трубы d и толщину стенки, если её задаёт проект.
- Прокладку и оболочку: подземная (ПЭ, тип изоляции 1 или 2) или надземная (ОЦ).
- Элемент: П-образный, Z-образный 90 или 45, сильфонный СКУ или 2СКУ.
- Давление и температуру теплоносителя, для сильфона требуемый осевой ход.
- Схему участка: расстояния между неподвижными опорами, углы поворотов, расчётное удлинение.
- Количество узлов и опор, для нестандартных размеров чертёж.
Часто задаваемые вопросы
Чем П-образный элемент отличается от сильфонного компенсатора?
П-образный элемент берёт удлинение изгибом трубы, вынесенной в сторону от оси, и не требует обслуживания. Сильфонный компенсатор стоит в оси трубы и занимает мало места, но требует направляющих опор и запаса хода.
Когда хватает самокомпенсации на поворотах трассы?
Когда трасса поворачивает, а плечи Г-образного или Z-образного участка достаточно длинные и свободные, чтобы принять удлинение изгибом. Если по расчёту проектировщика их не хватает, на прямой ставят компенсатор.
Что означают ПЭ и ОЦ в обозначении П-образного элемента ППУ?
Это тип защитной оболочки по ГОСТ 30732-2020: ПЭ (полиэтилен) для подземной бесканальной прокладки, ОЦ (оцинкованная сталь) для надземной. Для полиэтиленовой оболочки дополнительно выбирают тип изоляции: 1 (обычный) или 2 (усиленный).
Что такое стартовый компенсатор?
Это компенсатор, который срабатывает один раз при первом прогреве бесканальной трассы: сжимается, забирая удлинение, и затем фиксируется сваркой. Дальше участок работает как сплошная труба, режим прогрева задаёт проект.
Сколько компенсаторов ставят между неподвижными опорами?
Как правило, один компенсатор на участок между двумя неподвижными опорами. Расстояние между опорами и ход компенсатора определяет расчёт по длине участка и перепаду температуры.
Чем Z-образный элемент 45 отличается от элемента 90?
Z-образный элемент 45 меняет направление потока плавнее, но компенсирует тепловые удлинения слабее, чем элемент на 90°. Выбор между ними зависит от схемы трассы и расчёта удлинений.
