Распределительные теплосети состоят из таких элементов, как:
1) непроходные каналы;
2) подвижные и неподвижные опоры;
3) компенсаторы;
4) трубопроводы и запорная арматура (задвижки);
5) тепловые камеры.
Непроходные каналы. Стенки непроходных каналов состоят из сборных блоков. Сверху на сборные блоки накладываются железобетонные плиты перекрытия. Основание дна непроходного канала делают обычно в сторону ЦТП (центральных тепловых пунктов), либо в сторону подвалов жилых домов. Но бывает так, что при неблагоприятном рельефе местности какая то часть каналов монтируется с уклоном к тепловым камерам. Швы бетонных блоков и плит заделывают, изолируют для того, чтобы в канал не попадали грунтовые и верховые воды. Замерзшей землей засыпать канал нельзя.
Неподвижные и подвижные опоры. Опоры трубопроводов тепловой сети подразделяются на неподвижные (или как еще говорят, мертвые) и подвижные. В непроходных каналах применяют скользящие опоры. Эти опоры (рисунок 1) необходимы для передачи веса трубопроводов и обеспечения перемещения трубопроводов при их удлинении под воздействием высокой температуры теплоносителя.
Для этого скользящие опоры, или как их еще называют, «скользячки» приваривают к трубопроводам. А скользят они по специальным пластинам, которые вделаны в ж/б плиты.
Неподвижные или мертвые опоры (рисунок 2) необходимы для того, чтобы разделить трубопровод большой протяженности на отдельные участки. Участки эти не зависят напрямую друг от друга, и соответственно, при высоких температурах теплоносителя компенсаторы могут нормально, без видимых проблем, воспринять температурные удлинения.
К неподвижным опорам предъявляются повышенные требования по надежности, ведь нагрузки на них большие. В то же время нарушение прочности и целостности мертвой (неподвижной) опоры может привести к аварийной ситуации.
Компенсаторы в тепловых сетях служат для восприятия температурного удлинения трубопроводов при их нагреве (1,2 мм на каждый метр при повышении температуры на 100 °С).
Основная и главная задача компенсатора в теплосети – защитить трубопроводы и арматуру от «убийственных» напряжений. Как правило, для труб диаметр которых не более 200 мм применяют П-образные компенсаторы (рисунок 3).
Когда П-образные компенсаторы монтируют, их предварительно растягивают на половину температурного удлинения от той цифры, которая указана в проекте или расчете. Иначе компенсирующая способность компенсатора уменьшается в два раза. Растяжку следует производить одновременно с двух сторон в стыках, ближайших к мертвым (неподвижным) опорам.
Трубопроводы и задвижки. Для распределительных тепловых сетей применяют стальные трубы. На стыках трубопроводы соединяют при помощи электросварки. Из задвижек на тепловых сетях применяют стальные и чугунные задвижки.
Изоляция труб. Работать приходится в основном с магистральными распределительными тепловыми сетями, смонтированными еще в советское время. Конечно, кое-где трубопроводы теплосетей, а соответственно и изоляцию на них, меняют в ходе капитального ремонта. Трубопроводы таких сетей покрыты антикоррозионным составом, теплоизоляцией и защитным слоем (рисунок 4).
Рулонный материал, как правило, изол. Реже – бризол. Этот материал приклеен мастикой к трубопроводу. Теплоизоляция сделана из матов минеральной ваты. Защитный слой – асбестоцементная штукатурка из смеси асбеста и цемента в пропорции 1:2, которая распределена по проволочной сетке.
Подпиточный насос для восполнения водой систем отопления включается в зависимости от уровня воды в расширительном сосуде или при снижении давления теплоносителя в теплопроводе ниже нормированного. Как только вода достигнет критического (нижнего) уровня, поплавковое реле или реле уровня подает сигнал и автоматически включает в работу насос; при заполнении систем и достижении верхнего предела насос останавливается.
Заключение
Тепловая сеть представляет собой систему соединенных между собой участков теплопроводов, по которым тепло транспортируется от источников к потребителям. Основной элемент тепловой сети – трубопровод, который состоит из труб, соединенных сваркой. Изоляционная конструкция предназначена для защиты трубопровода от коррозии и потери тепла. Несущая конструкция является своеобразным фундаментом для трубопровода и принимает всю его тяжесть на себя.
Самый важный элемент трубопровода, если так можно сказать, это трубы, которые должны обладать рядом качественных показателей. Они должны быть герметичны, прочны – они обязаны выдерживать максимальные температуры и давление, возникающее в трубопроводе. У труб должен быть низкий коэффициент температурной деформации, малая шероховатость внутренней поверхности, также нужно хорошее термическое сопротивление стенок для сохранения тепла.
Исходя из моей работы, следует, что основная функция тепловых сетей – это доставка тепла потребителям. Этот процесс состоит из цепи взаимосвязанных процессов. Таким образом, сегодняшние тепловые сети – это высокотехнологичные системы, которыми управляет штат квалифицированных сотрудников. Десятки тысяч километров труб переплетаются сложным узором на просторах страны. Сложные климатические зоны заставляют НИИ и конструкторские бюро находить новые технологии изоляции трубопроводов, разрабатываются принципиально новые схемы котельных, математически описываются зависимости, нагрузки тепловых аппаратов.
Рис. 3 приложения 14. Опоры неподвижные щитовые для трубопроводов D н 108-1420 мм тип III с защитой от электрокоррозии: а) обыкновенные;
б) усиленные
Рис. 4 приложения 14. Неподвижная отдельно стоящая опора для труб
D у 80-200 мм. (подвальная).
Рис. 5. Опоры подвижные:
а - скользящая подвижная опора; б – катковая; в – роликовая;
1 – лапа; 2 – опорная плита; 3 – основание; 4 – ребро; 5 – ребро боковое;
6 – подушка; 7 – монтажное положение опоры; 8 – каток; 9 – ролик;
10 – кронштейн; 11 – отверстия.
Рис. 6. Подвесная опора:
12 – кронштейн; 13 – подвесной болт; 14 – тяга.
Канальная прокладка.
|
|||||
|
|
||||
 |  |  |
|||
Рис. 2 приложения 14. Сборные каналы для тепловых сетей: а) тип КЛ; б) тип КЛп; в) тип КЛс.
Таблица 3 приложения 14. Основные типы сборных железобетонных каналов для тепловых сетей.
| Условный диаметр трубопровода D y , мм | Обозначение (марка) канала | Размеры канала, мм | |||
| Внутренние номинальные | Наружные | ||||
| Ширина А | Высота Н | Ширина А | Высота Н | ||
| 25-50 70-80 | КЛ(КЛп)60-30 КЛ(КЛп)60-45 | ||||
| 100-150 | КЛ(КЛп)90-45 КЛ(КЛп)60-60 | ||||
| 175-200 250-300 | КЛ(КЛп)90-60 КЛ(КЛп)120-60 | ||||
| 350-400 | КЛ(КЛп)150-60 КЛ(КЛп)210-60 | ||||
| 450-500 | КЛс90-90 КЛс120-90 КЛс150-90 | ||||
| 600-700 | КЛс120-120 КЛс150-120 КЛс210-120 |
Приложение 15. Насосы в системах теплоснабжения.
Рис. 1 приложения 15. Поле характеристик сетевых насосов.
Таблица 1 приложения 15. Основные технические характеристики сетевых насосов.
| Тип насоса | Подача, м 3 /с (м 3 /ч) | Напор, м | Допустимый кавитационный запас, м., не менее | Давление на входе в насос, МПа(кгс/см 2) не более | Частота вращения (синхронная), 1/с(1/мин) | Мощность, кВт | К. п. д., %, не менее | Температура перекачиваемой воды, (°С), не более | Масса насоса, кг |
| СЭ-160-50 СЭ-160-70 СЭ-160-100 СЭ-250-50 СЭ-320-110 СЭ-500-70-11 СЭ-500-70-16 СЭ-500-140 СЭ-800-55-11 СЭ-800-55-16 СЭ-800-100-11 СЭ-800-100-16 СЭ-800-160 СЭ-1250-45-11 СЭ-1250-45-25 СЭ-1250-70-11 СЭ-1250-70-16 СЭ-1250-100 СЭ-1250-140-11 СЭ-1250-140-16 СЭ-1600-50 СЭ-1600-80 СЭ-2000-100 СЭ-2000-140 СЭ-2500-60-11 СЭ-2500-60-25 СЭ-2500-180-16 СЭ-2500-180-10 СЭ-3200-70 СЭ-3200-100 СЭ-3200-160 СЭ-5000-70-6 СЭ-5000-70-10 СЭ-5000-100 СЭ-5000-160 | 0,044(160) 0,044(160) 0,044(160) 0,069(250) 0,089(320) 0,139(500) 0,139(500) 0,139(500) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,221(800) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,347(1250) 0,445(1600) 0,445(1600) 0,555(2000) 0,555(2000) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,695(2500) 0,890(3200) 0,890(3200) 0,890(3200) 1,390(5000) 1,390(5000) 1,390(5000) 1,390(5000) | 5,5 5,5 5,5 7,0 8,0 10,0 10,0 10,0 5,5 5,5 5,5 5,5 14,0 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 8,5 8,5 22,0 22,0 12,0 12,0 28,0 28,0 15,0 15,0 32,0 15,0 15,0 15,0 40,0 | 0,39 (4) 0,39 (4) 0,39 (4) 0,39 (4) 0,39 (4) 1,08(11) 1,57(16) 1,57(16) 1,08(11) 1,57(16) 1,08(11) 1,57(16) 1,57(16) 1,08(11) 2,45(25) 1,08(11) 1,57(16) 1,57(16) 1,08(11) 1,57(16) 2,45(25) 1,57(16) 1,57(16) 1,57(16) 1,08(11) 2,45(25) 1,57(16) 0,98(10) 0,98(10) 0,98(10) 0,98(10) 0,59(6) 0,98(10) 1,57(16) 0,98(10) | 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 50(3000) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 50(3000) | (120) (180) (180) (120) (180) (120) | - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
Таблица 2 приложения 15. Центробежные насосы типа К
| Марка насоса | Производи-тельность, м 3 /ч | Полный напор, м | Частота вращения колеса, об/мин | Рекомендуемая мощность электродвигателя, кВт | Диаметр рабочего колеса, мм |
| 1 К-6 | 6-11-14 | 20-17-14 | |||
| 1,5 К-6а | 5-913 | 16-14-11 | 1,7 | ||
| 1,5 К-6б | 4-9-13 | 12-11-9 | 1,0 | ||
| 2 К-6 | 10-20-30 | 34-31-24 | 4,5 | ||
| 2 К-6а | 10-20-30 | 28-25-20 | 2,8 | ||
| 2 К-6б | 10-20-25 | 22-18-16 | 2,8 | ||
| 2 К-9 | 11-20-22 | 21-18-17 | 2,8 | ||
| 2 К-9а | 10-17-21 | 16-15-13 | 1,7 | ||
| 2 К-9б | 10-15-20 | 13-12-10 | 1,7 | ||
| 3 К-6 | 30-45-70 | 62-57-44 | 14-20 | ||
| 3 К-6а | 30-50-65 | 45-37-30 | 10-14 | ||
| 3 К-9 | 30-45-54 | 34-31-27 | 7,0 | ||
| 3 К-9а | 25-85-45 | 24-22-19 | 4,5 | ||
| 4 К-6 | 65-95-135 | 98-91-72 | |||
| 4 К-6а | 65-85-125 | 82-76-62 | |||
| 4 К-8 | 70-90-120 | 59-55-43 | |||
| 4 К-8а | 70-90-109 | 48-43-37 | |||
| 4 К-12 | 65-90-120 | 37-34-28 | |||
| 4 К-12а | 60-85-110 | 31-28-23 | 14, | ||
| 4 К-18 | 60-80-100 | 25-22-19 | 7,0 | ||
| 4 К-18а | 50-70-90 | 20-18-14 | 7,0 | ||
| 6 К-8 | 110-140-190 | 36-36-31 | |||
| 6 К-8а | 110-140-180 | 30-28-25 | |||
| 6 К-8б | 110-140-180 | 24-22-18 | |||
| 6 К-12 | 110-160-200 | 22-20-17 | |||
| 6 К-12а | 95-150-180 | 17-15-12 | |||
| 8 К-12 | 220-280-340 | 32-29-25 | |||
| 8 К-12а | 200-250-290 | 26-24-21 | |||
| 8 К-18 | 220-285-360 | 20-18-15 | |||
| 8 К-18а | 200-260-320 | 17-15-12 |
Приложение 16. Запорная арматура в системах теплоснабжения.
Таблица 2 приложения 16.Стальные поворотные дисковые затворы с электроприводом D y 500-1400 мм на p y =2,5 МПа, t £200°C с концами под приварку.
Таблица 3 приложения 16. Задвижки
| Обозначение задвижки | Условный приход D y , мм | Пределы применения (не более) | Присоединение к трубопроводу | Материал корпуса | |||
| По каталогу | В тепловых сетях | ||||||
| p y , МПа | t , °C | p y , МПа | t , °C | ||||
| 30ч6бр | 50, 80, 100, 125, 150 | 1,0 | 1,0 | Фланцевое | Серый чугун | ||
| 30ч930бр | 600, 1200, 1400 | 0,25 | 0,25 | ||||
| 31ч6бр | 1,6 | 1,0 | |||||
| 30с41нж (ЗКЛ2-16) | 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600 | 1,6 | 1,6 | Сталь | |||
| 30с64нж | 2,5 | 2,5 | Сталь | ||||
| 30с567нж (ИА11072-12) | 2,5 | 2,5 | Под приварку | ||||
| 300с964нж | 2,5 | 2,5 | Фланцевое и с концами под приварку | Сталь | |||
| 30с967нж (ИАЦ072-09) | 500, 600 | 2,5 | 2,5 | Под приварку |
Рис. 2 приложения 16. Шаровые краны в системах теплоснабжения.
 |
Таблица 4 приложения 16. Технические данные шаровых кранов.
| Условный диа метр | Проходной условный диаметр | Dh, мм | d, мм | t, мм | L, мм | H1 | H2 | A | Масса в кг |
| 17,2 | 1,8 | 0,8 | |||||||
| 21,3 | 2,0 | 0,8 | |||||||
| 26,9 | 2,3 | 0,9 | |||||||
| 33,7 | 2,6 | 1,1 | |||||||
| 42,4 | 2,6 | 1,4 | |||||||
| 48,3 | 2,6 | 2,1 | |||||||
| 60,3 | 2,9 | 2,7 | |||||||
| 76,1 | 76,1 | 2,9 | 4,7 | ||||||
| 88,9 | 88,9 | 3,2 | 6,1 | ||||||
| 114,3 | 114,3 | 3,6 | 9,5 | ||||||
| 139,7 | 3,6 | 17,3 | |||||||
| 168,3 | 4,0 | 26,9 | |||||||
| 219,1 | 4,5 | - | 43,5 | ||||||
| 355,6 | 273,0 | 5,0 | - | 115,0 | |||||
| 323,3 | 5,6 | - | 195,0 | ||||||
| 355,6 | 5,6 | - | 235,0 | ||||||
| 406,4 | 6,3 | - | 390,0 | ||||||
| 508,0 | 166,5 | - | 610,0 |
Примечание: корпус крана – сталь Ст. 37. 0; шар – нержавеющая сталь; седло шара и сальник –тефлон +20 % углерода; уплотнительные кольца – тройной этилен-пропиленовый каучук и витон.
Приложение 17. Соотношение между некоторыми единицами физических величин, подлежащих замене, с единицами СИ.
Таблица 1 приложения 17.
| Наименование величин | Единица | Соотноше- ние с единицами СИ | |||
| подлежащая замене | СИ | ||||
| Наимено- вание | Обозначение | Наименование | Обозначение | ||
| количество теплоты | килокалория | ккал | кило-джоуль | КДж | 4.19 кДж |
| удельное количество теплоты | килокалория на килограмм | ккал/кг | килоджо- уль на килограмм | КДж/кг | 4.19кДж/кг |
| тепловой поток | килокалория в час | ккал/ч | ватт | Вт | 1.163 Вт |
| (мощность) | гигакало-рия в час | Гкал/ч | мегаватт | МВт | 1.163 МВт |
| поверхност- ная плотность теплового потока | килокалория в час на квадрат- ный метр | ккал/(ч м 2) | ватт на квадрат- ный метр | Вт/м 2 | 1.163 Вт/м 2 |
| объемная плотность теплового потока | килокалория в час на кубичес- кий метр | ккал/(ч м 3) | ватт на кубичес- кий метр | Вт/м 3 | 1.163 Вт/м 3 |
| теплоемкость | килокалория на градус Цельсия | ккал/°С | килоджо- уль на градус Цельсия | КДж/°С | 4.19 кДж |
| удельная теплоемкость | килокалория на килограмм градус Цельсия | ккал/(кг°С) | килоджо- уль на килограмм градус Цельсия | КДж/(кг°С) | 4.19кДж/(кг°С) |
| теплопровод- ность | килокалория на метр час градус Цельсия | ккал/(м ч°С) | ватт на метр градус Цельсия | Вт/(м °С) | 1.163Вт/(м °С) |
Таблица 2. Приложение 17. Соотношение между единицами измерений
| Единицы измерений | Па | бар | мм. рт. ст | мм. вод. ст | кгс/см 2 | Lbf/in 2 |
| Па | 10 -6 | 7,5024∙10 -3 | 0,102 | 1,02∙10 -6 | 1,45∙10 -4 | |
| бар | 10 5 | 7,524∙10 2 | 1,02∙10 4 | 1,02 | 14,5 | |
| мм рт ст | 133,322 | 1,33322∙10 -3 | 13,6 | 1,36∙10 -3 | 1,934∙10 -2 | |
| мм вод ст | 9,8067 | 9,8067∙10 -5 | 7,35∙10 -2 | ∙10 -4 | 1,422∙10 -3 | |
| кгс/см 2 | 9,8067∙10 4 | 0,98067 | 7,35∙10 2 | 10 4 | 14,223 | |
| Lbf/in 2 | 6,8948∙10 3 | 6,8948∙10 -2 | 52,2 | 7,0307∙10 2 | 7,0307∙10 -2 |
Задание на выполнение курсовое проекта
Исходные данные для выполнения курсового проекта следует принимать по двум последним цифрам номера студенческого билета или зачётной книжки. Генплан района города выдаёт преподаватель.
Таблица 1 – Географический пункт – район проектирования системы теплоснабжения
| Цифры номера | Город | Цифры номера | Город |
| Благовещенск (Амурская обл.) | Кострома | ||
| Барнаул(Алтай) | Сыктывкар | ||
| Архангельск | Ухта | ||
| Астрахань | Биробиджан (Хабаров-й кр.) | ||
| Котлас (Архангельская обл.) | Армавир (Краснодарский кр.) | ||
| Уфа | Кемерово | ||
| Белгород | Сочи | ||
| Онега (Архангельская обл.) | Уренгой (Ямало-Ненецк.ок.) | ||
| Брянск | Красноярск | ||
| Волгоград | Самара | ||
| Муром (Владимирск. обл.) | Тихвин (Ленинградская обл.) | ||
| Вологда | Курск | ||
| Воронеж | Липецк | ||
| Братск (Иркутская обл.) | Кашира (Московская обл.) | ||
| Арзамас (Нижегородская обл.) | Санкт-Петербург | ||
| Новгород | Курган | ||
| Нижний Новгород | Дмитров (Московская обл.) | ||
| Иваново | Москва | ||
| Нальчик (Кабард.-Балк. Р.) | Йошкар-Ола (Рес. Марий Эл) | ||
| Тотьма (Вологодская обл.) | Саранск (Респ. Мордовия) | ||
| Иркутск | Мурманск | ||
| Калиниград | Тверь | ||
| Ржев (Тверская обл.) | Элиста (Калмыкия) | ||
| Калуга | Новосибирск | ||
| Орёл | Оренбург | ||
| Омск | |||
| Петрозаводск (Карелия) | Владивосток (Приморск. кр.) | ||
| Киров | Пенза | ||
| Печора | Пермь | ||
| Псков | Томск | ||
| Ульяновск | Ярославль | ||
| Рязань | Саратов | ||
| Ростов-на-Дону | Воркута | ||
| Салехард (Ханты- Манс. АО) | Сургут (Ханты- Манс. АО) | ||
| Охотск (Хабаровский кр.) | Ижевск (Удмуртия) | ||
| Чита | Грозный | ||
| Миллерово (Ростовс-я обл.) | Казань (Татарстан) | ||
| Тамбов | Минск | ||
| Ставрополь | Киев | ||
| Тула | Могилёв (Белл.) | ||
| Смоленск | Житомир (Укр.) | ||
| Магадан | Одесса | ||
| Краснодар | Львов | ||
| Калуга | Харьков | ||
| Махачкала (Р. Дагестан) | Тында (Амурская обл.) | ||
| Астрахань | Великие Луки | ||
| Мончегорск (Мурманс-я об.) | Тюмень (Ненецкий АО) | ||
| Петрунь (Коми) | Челябинск | ||
| Улан-Удэ (Бурятия) | Курильск (Сахалинская обл.) | ||
| Сургут (Ханты-Манс-й АО) | Никольск (Вологодская обл.) |
Таблица 2 – Сведения по системе теплоснабжения
| Исходные данные | Предпоследняя цифра номера | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Система теплоснабжения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| открытая | закрытая | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Вид регулирования системы | Последняя цифра номера | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Качественное по отопительной нагрузке | Качественное по суммарной нагрузке | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Расчётные температуры сетевой воды, 0 С | 150/70 | 140/70 | 130/70 | 150/70 | 140/70 | 130/ | 140/70 | 150/70 | 140/70 | 130/70 | ||||||||||||||||||||||||
| Схемы подключения подогревателей ГВС | нет | параллельная | последовательная | смешанная | ||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 3 – Сведения по району теплоснабжения
| Исходные данные | Предпоследняя цифра номера | |||||||||
| Расположение ТЭЦ | зап. | |||||||||
| Расстояние от ТЭЦ до жилого района, км | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 1,1 |
| Плотность населения, чел/га | ||||||||||
| Отметки горизонталей рельефа | Последняя цифра номера | |||||||||
| а | ||||||||||
| б | ||||||||||
| в | ||||||||||
| г | ||||||||||
| д | ||||||||||
| е |
Таблица 4 – Задание на выполнение узлов тепловой сети
Литература
1. Теплоснабжение / А.А.Ионин, Б.М.Хлыбов, В.Н.Братенков и др.; Учебник для вузов.-М.: Стройиздат,1982.- 336с.
2. Теплоснабжение / В.Е.Козин, Т.А.Левина, А.П.Марков и др.; Учебное пособие для студентов вузов. - М.: Высш. школа,1980- 408с.
3. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения / Апарцев М. М. Справочное пособие.-М.: Энергоатомиздат, 1983.-204с.
4. Водяные тепловые сети. Справочное пособие по проектированию./Под ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина.-М.: Энергоатомиздат, 1988.-376с.
5. Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей /В.И.Манюк, Я.И.Каплинский, Э.Б.Хиж и др. 3-е изд.,перераб.и доп.-М.: Стройиздат,1988.-432с.
6. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга1: Отопление и теплоснабжение.-4-е изд., испр. и доп./Р.В.Щёкин, С.Н.Кореневский, Г.Е.Бем и др.- Киев: Будиiвельник, 1976-416с.
7. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Николаев А. А. – Курган.: Интеграл, 2007. – 360 с.
8. Проектирование тепловых пунктов. СП 41-101-95. Минстрой России, 1997.-78с.
9. Тепловые сети. СНиП 41-02-2003. Госстрой России. Москва, 2004.
10. Сети тепловые (Тепломеханическая часть). Рабочие чертежи: ГОСТ 21.605-82 * .-Вед. 01.078.83.-М., 1992.-9с.
11. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. СНиП 41-03-2003. Госстрой России. Москва, 2003.
12. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. СП 41-103-2000.Госстрой России. Москва, 2001.
13. Строительная климатология. СНиП 23-01-99.Госстрой России.-М:2000.-66с.
14. Внутренний водопровод и канализация. СНиП 2.04.01-85*.Госстрой России. М.:1999-60с.
15. Типовая серия 4.904-66 Прокладка трубопроводов водяных тепловых сетей в непроходных каналах. Выпуск 1- Расположение трубопроводов D 25-350 мм в непроходных каналах, углах поворотов и компенсаторных нишах.
16. Типовая серия 3.006.1-8 Сборные железобетонные каналы и тоннели из лотковых элементов. Выпуск 0 - Материалы для проектирования.
17. То же. Выпуск 5 -Узлы трасс. Рабочие чертежи.
18. Типовая серия 4.903-10 Изделия и детали трубопроводов для тепловых сетей. Выпуск 4 - Опоры трубопроводов неподвижные.
19. То же. Выпуск 5 - Опоры трубопроводов подвижные.
Таблица 1- КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ХОЛОДНОГО ПЕРИОДА ГОДА
| Температура воздуха наиболее холодных суток, °С, обеспеченностью | Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью | Температура воздуха, °С, обеспеченностью 0,94 | Абсолютная минимальная температура воздуха, °С | Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, °С | Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха | Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца, % | Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч. наиболее холодного месяца, %. | Количество осадков за ноябрь-март, мм | Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль | Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с | Средняя скорость ветра, м/с, за период со средней суточной темпера турой воздуха £ 8 °С | ||||||||
| £ 0°С | £ 8°С | £ 10°С | |||||||||||||||||
| 0,98 | 0,92 | 0,98 | 0,92 | продолжительность | средняя температура | продолжительность | средняя температура | продолжительность | средняя температура | ||||||||||
| Ржев | -37 | -33 | -31 | -28 | -15 | -47 | 6,6 | -6,1 | -2,7 | -1,8 | Ю | - | 3,6 |
Таблица 2- КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОГО ПЕРИОДА ГОДА
| Республика, край, область, пункт | Барометрическое давление, гПа | Температура воздуха, °С, обеспеченностью 0,95 | Температура воздуха, °С, обеспеченностью 0,98 | Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца, °С | Абсолютная максимальная температура воздуха, °С | Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца, °С | Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца, % | Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч наиболее теплого месяца, % | Количество осадков за апрель-октябрь, мм | Суточный максимум осадков, мм | Преобладающее направление ветра за июнь-август | Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с |
| Ржев | 20,1 | 24,4 | 22,5 | 10,5 | З | - |
Опоры служат для восприятия усилия от трубопроводов и передачи их на несущие конструкции или грунт, а также для обеспечения организованного совместного перемещения труб и изоляции при температурных деформациях. При сооружении теплопроводов применяют опоры двух типов: подвижные и неподвижные.
Подвижные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение на строительных конструкциях при температурных деформациях. При перемещении трубопровода подвижные опоры перемещаются вместе с ним. Подвижные опоры используют при всех способах прокладки, кроме бесканальной. При бесканальной прокладке теплопровод укладывается на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка. При этом подвижные опоры предусматривают только в местах поворота трассы и установки П-образных компенсаторов, т. е. на участках, где трубопроводы прокладывают в каналах. Подвижные опоры испытывают главным образом вертикальные нагрузки от массы трубопроводов
По принципу свободного перемещения различают опоры скольжения, качения и подвесные. Скользящие опоры, применяют независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб. Эти опоры просты по конструкции и надежны в эксплуатации.
Катковые опоры применяют для труб диаметром 175 мм и более при осевом перемещении труб, при прокладке в тоннелях, коллекторах, на кронштейнах и на отдельно стоящих опорах. Применение катковых опор в непроходных каналах нецелесообразно, так как без надзора и смазки они быстро корродируют, перестают вращаться и начинают работать фактически как скользящие опоры. Катковые опоры обладают меньшим трением, чем скользящие, однако при плохом уходе катки перекашиваются и могут заклиниваться. Поэтому им необходимо дать правильное направление. Для этого в катках предусматривают кольцевые выточки, а на опорной плите - направляющие планки.
Роликовые опоры (применяют редко, так как трудно обеспечить вращение роликов. Катковые и роликовые опоры надежно работают на прямолинейных участках сети. На поворотах трассы трубопроводы перемещаются не только в продольном, но и в поперечном направлении. Поэтому установка катковых и роликовых опор на криволинейных участках не рекомендуется В этом случае используют шариковые опоры. В этих опорах шарики свободно перемещаются вместе с башмаками по подкладному листу, удерживаются от выкатывания за пределы опоры выступами опорного листа и башмака.
Если по местным условиям прокладки теплопроводов относительно несущих конструкций скользящие и катковые опоры не могут быть установлены, применяются подвесные опоры. Нежесткая конструкция подвески позволяет опоре легко поворачиваться и перемещаться вместе с трубопроводом. В результате по мере удаления от неподвижной опоры углы поворота подвесок увеличиваются, соответственно возрастает перекос трубопровода и напряжение в тягах под действием вертикальной нагрузки трубопровода.
Подвесные опоры по сравнению со скользящими создают на горизонтальных участках значительно меньшие усилия вдоль оси трубы.
Неподвижными опорами трубопроводы как бы делятся на самостоятельные участки. С помощью неподвижных опор трубы жестко закрепляют в определенных точках трассы между компенсаторами или участками с естественной компенсацией температурных деформаций, которые воспринимают, кроме вертикальных нагрузок значительные горизонтальные усилия, направленные по оси трубопровода и складывающиеся из неуравновешенных сил внутреннего давления, сил сопротивления свободных опор и реакции компенсаторов. Наибольшее значение имеют силы внутреннего давления. Поэтому для облегчения конструкции опоры стараются расположить ее на трассе таким образом, чтобы внутренние давления в трубопроводе были уравновешены и не передавались на опору. Те опоры, на которые реакции внутреннего давления не передаются, называются разгруженными неподвижными опорами; те же опоры, которые должны воспринимать неуравновешенные силы внутреннего давления, называются неразгруженными опорами.
Существуют промежуточные и концевые опоры. На промежуточную опору действуют усилия с обеих сторон, на концевую-с одной. Неподвижные опоры труб рассчитывают на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы теплопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках
Неподвижные опоры предусматривают на трубопроводах при всех способах прокладки тепловых сетей. От правильного размещения неподвижных опор по длине трассы тепловых сетей во многом зависит величина температурных деформаций и напряжений в трубах. Неподвижные опоры устанавливают на ответвлениях трубопроводов, в местах размещения запорной арматуры, сальниковых компенсаторов. На трубопроводах с П-образными компенсаторами неподвижные опоры размещают между компенсаторами. При бесканальных прокладках тепловых сетей, когда не используется самокомпенсация трубопроводов, неподвижные опоры рекомендуется устанавливать на поворотах трассы.
Расстояние между неподвижными опорами определяют исходя из заданной конфигурации трубопроводов, температурных удлинений участков и компенсирующей способности устанавливаемых компенсаторов. Неподвижные закрепления трубопроводов выполняют различными конструкциями, которые должны быть достаточно прочными и жестко удерживать трубы, не допуская их перемещения относительно поддерживающих конструкций.
Конструкции неподвижных опор состоят из двух основных элементов: несущих конструкций (балок, железобетонных плит), на которые передаются усилия от трубопроводов, и собственно опор, при помощи которых осуществляется неподвижное закрепление труб (приварные косынки, хомуты). В зависимости от способа прокладки и места установки применяют неподвижные опоры: упорные, щитовые и хомутовые. Опоры с вертикальными двусторонними упорами и лобовые применяют при установке их на каркасах в камерах и тоннелях и при прокладке трубопроводов в проходных, полупроходных и в непроходных каналах. Щитовые опоры применяют как при бесканальной прокладке, так и при прокладке теплопроводов в непроходных каналах при размещении опор вне камер.
Щитовые неподвижные опоры представляют собой вертикальные железобетонные щиты с отверстиями для прохода труб. Осевые усилия передаются на железобетонный щит приваренными к трубопроводу с обеих сторон кольцами, усиленными ребрами жесткости. До недавнего времени между трубой и бетоном прокладывали асбест. В настоящее время применение асбестовых набивок не допускается. Нагрузка от трубопроводов тепловых сетей через щитовые опоры передается на днище и стенки канала, а при бесканальной прокладке - на вертикальную плоскость грунта. Щитовые опоры выполняют с двойным симметричным армированием, так как действующие усилия от труб могут быть направлены в противоположные стороны. В нижней части щита делают отверстия для прохода воды (в случае попадания ее в канал).
Расчет неподвижных опор.
Неподвижные опоры фиксируют положение трубопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием температурных деформаций и внутреннего давления.
Опоры оказывают весьма важное влияние на работу теплопровода. Нередки случаи серьезных аварий из-за неправильного размещения опор, неудачного выбора конструкций или небрежного монтажа. Весьма важно, чтобы все опоры были нагружены, для чего необходимо при монтаже выверять расстановку их по трассе и положение по высоте. При бесканальной прокладке обычно отказываются от установки свободных опор под трубопроводами во избежание неравномерных просадок, а также дополнительных изгибающих напряжений. В этих прокладках трубы укладываются на нетронутый грунт или тщательно утрамбованный слой песка.
От пролета (расстояния) между опорами зависит изгибающее напряжение, возникающее в трубопроводе, и стрела прогиба.
При расчете изгибающих напряжений и деформаций трубопровод, лежащий на свободных опорах, рассматривается как многопролетная балка. На рис. Т.с.19 приведена эпюра изгибающих моментов многопролетного трубопровода.
Рассмотрим усилия и напряжения, действующие в трубопроводах.
Примем следующие обозначения:
М - силовой момент, Н*м; Q B , Q г - усилие вертикальное и горизонтальное, Н; q в , q г - удельная нагрузка на единицу длины, вертикальная и горизонтальная, H/m;..N- горизонтальная реакция на опоре, Н.
Максимальный изгибающий момент в многопролетном трубопроводе возникает на опоре. Величина этого момента (9.11)
где
q
-
удельная нагрузка на единицу длины
трубопровода, Н/м;
-
длина пролета между опорами, м. Удельная
нагрузка q
определяется
по формуле
(9-12)
где q B - вертикальная удельная нагрузка, учитывающая вес трубопровода с теплоносителем и тепловой изоляцией; q г - горизонтальная удельная нагрузка, учитывающая ветровое усилие,
(9-13)
где
w
-
скорость ветра, м/с;
-
плотность воздуха, кг/м 3 ;
d
и
-
наружный
диаметр изоляции трубопровода, м; k
-
аэродинамический коэффициент, равный
в среднем 1,4-1,6.
Ветровое усилие должно учитываться только в надземных теплопроводах открытой прокладки.
Изгибающий момент, возникающий в середине пролета,
(9.14)
На
расстоянии 0,2
от опоры изгибающий момент равен
нулю.
Максимальный прогиб имеет место в середине пролета.
Стрела
прогиба трубопровода
,
(9.15)
На основании выражения (9-11) определяется пролет между свободными опорами
(9-16)
откуда
,м
(9-17)
При
выборе пролета между опорами для
реальных схем трубопроводов исходят
из того, чтобы при наиболее неблагоприятных
режимах работы, например при наиболее
высоких температурах и давлениях
теплоносителя, суммарное напряжение
от всех действующих усилий в самом
слабом сечении (обычно сварном шве)
не превосходило допустимой величины
[
].
Предварительную
оценку расстояния между опорами
можно произвести на основе уравнения
(9-17), принимая напряжение от изгиба
4
равным
0,4-0,5 допускаемого напряжения:
Неподвижные опоры воспринимают реакцию внутреннего давления, свободных опор и
компенсатора.
Результирующее усилие, действующее на неподвижную опору, может быть представлено в виде
а
-
коэффициент,
зависящий от направления действия
осевых усилий внутреннего давления с
обоих сторон опоры. Если опора разгружена
от усилия внутреннего давления, то а
=0,
иначе а
=1;
р
-
внутреннее давление в трубопроводе;
-
площадь
внутреннего сечения трубопровода;
-
коэффициент
трения на свободных опорах;
-
разность
длин участков трубопровода с обеих
сторон неподвижной опоры;
-
разность
сил трения осевых скользящих
компенсаторов или сил упругости гибких
компенсаторов с обоих сторон неподвижной
опоры.
26. Компенсация тепловых удлиннений трубопроводов систем теплоснабжения. Основы расчета гибких компенсаторов.
В тепловых сетях
в настоящее время наиболее широко
применяются сальниковые, П- образные,
а в последнее время и сильфонные
(волнистые) компенсаторы. Кроме специальных
компенсаторов используют для компенсации
и естественные углы поворотов теплотрассы
- самокомпенсацию. Компенсаторы должны
иметь достаточную компенсирующую
способность
для восприятия температурного удлинения
участка трубопровода между неподвижными
опорами, при этом максимальные напряжения
в радиальных компенсаторах не должны
превышать допускаемых (обычно 110 МПа).
Необходимо также определить реакцию
компенсатора, используемую при расчетах
нагрузок на неподвижные опоры. Тепловое
удлинение расчетного участка трубопровода
,
мм, определяют по формуле
, (2.81)
где 
=1,2·
10ˉ² мм/(м · о С),
- расчетный перепад
температур, определяемый по формуле
, (2.82)
где 
L
Гибкие компенсаторы в отличие от сальниковых характеризуются меньшими затратами на обслуживание. Их применяют при всех способах прокладки и при любых параметрах теплоносителя. Использование сальниковых компенсаторов ограничивается давлением не более 2,5 МПа и температурой теплоносителя не выше 300°С. Их устанавливают при подземной прокладке трубопроводов диаметром более. 100 мм, при надземной прокладке на низких опорах труб диаметром более 300 мм, а также в стесненных местах, где невозможно разместить гибкие компенсаторы.
Гибкие компенсаторы изготовляют из отводов и прямых участков труб с помощью электродуговой сварки. Диаметр, толщина стенки и марка стали компенсаторов такие же, как и трубопроводов основных участков. При монтаже гибкие компенсаторы располагают горизонтально; при вертикальном или наклонном размещении требуются воздушные или дренажные устройства, которые затрудняют обслуживание.
Для создания максимальной компенсационной способности гибкие компенсаторы перед монтажом растягивают в холодном состоянии и в таком положении закрепляют распорками. Величину
растяжки компенсатора записывают в специальный акт. Растянутые компенсаторы присоединяют к теплопроводу с помощью сварки, после чего распорки удаляют. Благодаря предварительной растяжке компенсационная способность увеличивается почти вдвое. Для установки гибких компенсаторов устраивают компенсаторные ниши. Ниша представляет собой непроходной канал такой же конструкции, по конфигурации соответствующий форме компенсатора.
Сальниковые (осевые) компенсаторы изготовляют из труб и из листовой стали двух типов: односторонние и двусторонние. Размещение двусторонних компенсаторов хорошо сочетается с установкой неподвижных опор. Сальниковые компенсаторы устанавливают строго по оси трубопровода, без перекосов. Набивка, сальникового компенсатора представляет собой кольца, выполненные из асбестового прографиченного шнура и термостойкой резины. Осевые компенсаторы целесообразно применять при бесканальной прокладке трубопроводов.
Компенсационная способность сальниковых компенсаторов с увеличением диаметра повышается.
Расчет гибкого компенсатора .
Тепловое удлинение
расчетного участка трубопровода
,
мм, определяют по формуле
, (2.81)
где 
- средний коэффициент линейного расширения
стали, мм/(м · о С), (для типовых
расчетов можно принять
=1,2·
10ˉ² мм/(м · о С),
- расчетный перепад
температур, определяемый по формуле
, (2.82)
где 
- расчетная температура теплоносителя, о С;
- расчетная
температура наружного воздуха для
проектирования отопления, о С;
L - расстояние между неподвижными опорами, м.
Компенсирующую способность сальниковых компенсаторов, уменьшают на величину запаса - 50 мм.
Реакция сальникового
компенсатора - сила трения в сальниковой
набивке
определяется по формуле, (2.83)
где 
- рабочее давление теплоносителя, МПа;
- длина слоя набивки
по оси сальникового компенсатора, мм;
- наружный диаметр
патрубка сальникового компенсатора,
м;
- коэффициент
трения набивки о металл, принимается
равным 0,15.
Технические
характеристики сильфонных компенсаторов
приведены в табл. 4.14 - 4.15 . Осевая реакция
сильфонных компенсаторов
складывается из двух слагаемых
(2.84)
где 
- осевая реакция, вызываемая деформацией
волн, определяемая по формуле
, (2.85)
где l
- температурное удлинение участка
трубопровода, м;
- жесткость волны, Н/м, принимаемая по
паспорту компенсатора;n
- количество
волн (линз).
- осевая реакция от внутреннего давления,
определяемая по формуле
, (2.86)
где 
- коэффициент, зависящий от геометрических
размеров и толщины стенки волны, равный
в среднем 0.5 - 0.6;
D иd – соответственно наружный и внутренний диаметры волн, м;
- избыточное
давление теплоносителя, Па.
При расчете
самокомпенсации основной задачей
является определение максимального
напряжения у
основания короткого плеча угла поворота
трассы, которое определяют для углов
поворотов 90 о по
формуле
; (2.87)
для углов более
90 о, т.е. 90+
,
по формуле
(2.88)
где l - удлинение короткого плеча, м;l - длина короткого плеча, м;Е - модуль продольной упругости, равный в среднем для стали 2· 10 5 МПа;d - наружный диаметр трубы, м;
- отношение длины
длинного плеча к длине короткого.
Фридман Я.Х. - старший научный сотрудник,
издательство «Новости теплоснабжения».
Одними из важнейших конструкционных элементов тепловых сетей, которые обеспечивают эксплуатационную надежность, являются неподвижные опоры. Они служат для разделения теплопроводов на участки, независимые друг от друга в восприятии различного вида усилий. Обычно неподвижные опоры размещаются между компенсаторами или участками трубопроводов с естественной компенсацией температурных удлинений. Они фиксируют положение теплопровода в определенных точках и воспринимают усилия, возникающие в местах фиксации под действием силовых факторов от температурных деформаций и внутреннего давления. Благодаря этой своей функции они еще называются «мертвыми».
В данной работе высказывается ряд соображений касательно усилий и вызванных ими напряжений, возникающих в неподвижных опорах.
Усилия, воспринимаемые неподвижными опорами, складываются из:
1) неуравновешенных сил внутреннего давления;
2) реакции подвижных (свободных) опор;
3) реакции компенсаторов от силовых факторов, вызванных температурными деформациями;
4) гравитационных нагрузок.
Неподвижные опоры бывают следующих конструкционных исполнений: лобовые, щитовые и хомутовые.
Согласно статистике отказов в камерах на дефекты от наружной коррозии труб приходится 80-85%. Это количество дефектов примерно распределено согласно прилагаемой таблице из . Это согласуется и с нашими наблюдениями, где на повреждения, относящиеся к неподвижным опорам, приходится около 50% от числа повреждений в камерах, имеющих неподвижные опоры.
Причины коррозии неподвижных опор.
Неподвижные опоры подвергаются различным видам коррозии, которые вызваны следующими причинами:
1) влияние блуждающих токов в щитовых опорах из-за отсутствия надежных электроизоляционных вставок
2) возникновение капели с перекрытий из-за конденсации влаги приводит к усиленной коррозии наружной поверхности труб
3) приварка косынок создает предпосылки для интенсификации процессов внутренней коррозии в местах расположения сварных швов и околошовной зоны.
4) одновременное воздействие переменных циклических напряжений и коррозионной среды вызывают понижение коррозионной стойкости и предела выносливости металла.
Методика прочностного расчета неподвижных опор.
Согласно СНиП 2.04.07-86 «Тепловые сети» c.39 п.7: «Неподвижные опоры труб должны рассчитываться на наибольшую горизонтальную нагрузку при различных режимах работы трубопроводов, в том числе при открытых и закрытых задвижках».
В настоящее время неподвижные опоры подбираются по альбомам «Нормали тепловых сетей. НТС-62-91-35. НТС-62-91-36. НТС-62-91-37», выпущенным институтом «Мосинжпроект». По этим нормалям для каждой величины Ду приводится максимальная осевая сила, величину которой не должна превосходить результирующая сила от действующих осевых сил как слева так и справа. На самом деле на опору кроме осевой действуют еще две перерезывающие силы, а также крутящий и два изгибающих момента. В наиболее общем случае на опору действуют все виды нормальных и касательных напряжений т.е. имеет место сложнонапряженное состояние.
При прочностном расчете оказывается, что запасы прочности в сечениях теплопровода, проходящих через неподвижные и подвижные опоры, принимают наименьшие значения по длине теплопровода, т.е. это наиболее нагруженные сечения. В нормативной документации не существует никаких рекомендаций по запасам прочности расчетных точек сечений теплопроводов относительно допускаемого временного сопротивления и допускаемого напряжения текучести.
Предлагается следующий порядок прочностного расчета неподвижных опор:
1) Прочностной расчет участков теплопровода, находящихся от рассматриваемой опоры как с левой таки с правой стороны. В результате определяются 3 силовые и 3 моментные нагрузки, действующие на неподвижную опору со стороны правого теплопровода (P1x, P1y, P1z, M1x,M1y, M1z.) и левого теплопровода(P2x, P2y, P2z, M2x, M2y, M2z.) (рис. 2 и 3).
2) Решение системы уравнений относительно 6 результирующих неизвестных: Px, Py, Pz, Mx, My, Mz,где:
Px, Py - поперечные силы, паралельные
соответственно осям OX и OY
Pz - продольная сила, направленная сила вдоль оси OZ
Мх и My - изгибающие моменты, вектора моментов которых направлены соответственно по осям OX и OY
Mz - крутящий момент, вектор момента которого направлен вдоль оси OZ.
3) В каждой расчетной точке вычисляются 6 напряжений (по 6-тисиловым факторам из п.3), характеризующих напряженное состояние:
3 нормальных напряжения: ах, ау, az и 3 касательных напряжения: тху, xxz, xyz.
4) Выбор коэффициента прочности сварного шва.
Наиболее слабым местом стальных трубопроводов, по которому следует вести проверку напряжений, являются сварные швы. ф - коэффициент прочности сварного шва (ф = 0,7 ... 0,9)
4.1 По маркам сталей из которых изготовлены неподвижная опора и теплопровод выбирается та сталь напряжения текучести (at) и временного сопротивления (ав), которой являются меньшими. Расчетные at и ав берутся при t = 150 ОC.
4.2 Определение допустимых расчетных напряжений относительно напряжений текучести и временного сопротивления: = ф xat; [ав] = ф х ав
5) По 6 напряжениям (ax, ay, az,тху, xxz, xyz) особым образом выбираются новые оси координат OX 1 ,OY1 и OZ1 так, чтобы 3 касательныхнапряжения приняли нулевые значения (существует только один возможный вариант направления осей).
В итоге получаем только 3 нормальных напряжения: al, a2 и a3, причем al > а2 > аЗ.
На основании 3-ей и 4-ой теорий прочности (в машиностроении и статической прочности металлоизделий применяют 3-ью и 4-ую теории прочности) получаем коэффициенты запаса относительно допускаемых напряжений текучести и коэффициентов запаса по допускаемому временному сопротивлению сварных швов.
по текучести [m]= 2 ... 2.2; по временному сопротивлению [n] = 4... 4.5.
Такой высокий запас по текучести обеспечит уменьшение вероятности появления отказов, связанных с усталостью металла, из-за термических напряжений возникающих при регулировании температуры воды в отопительный период.
Разработана компьютерная программа TENZOR 11.ЕКА, опирающаяся на ряд положений из и позволяющая выполнить п.п. 1...6.
В подавляющем большинстве случаев неподвижные опоры являются узлами, на которые приходятся самые большие нагрузки. Это происходит из-за плохой работы подвижных опор, вызванной увеличенным коэффициентом трения скольжения (до 0,4) и их увеличенной просадочности. При наружной и внутренней
коррозии в неподвижных опорах происходит перераспределение напряжений, что приводит к их повышенной повреждаемости.
При ремонтах лучше не разрушать всю неподвижную опору и не вырезать старую трубу, а использовать своеобразную вставку. На рис. 1 показан один из применяемых вариантов подхода при производстве ремонта щитовой неподвижной опоры. После выполнения обрезки трубопровода, внутрь тела трубы опоры 1 вставляется и приваривается предварительно разрезанная вдоль образующей труба усиления 2. Для этой вставки берется заготовка из той же самой трубы. Это позволит, как довести запасы прочности соответственно рекомендациям п. 6, так и уменьшить объемы ремонтных работ.
При наличии неподвижной опоры промышленного изготовления, для повышения ее долговечности и надежности во время эксплуатации возможно проведение усиления такой опоры, которое проводится точно таким же образом.
Для защиты трубы и неподвижной опоры от коррозии и как один из наиболее простых методов по обеспечению надежности работы опор можно предложить увеличение толщины стенки трубы в опоре. При этом, толщина стенки трубы s подбирается так, чтобы ее величина при прочностном расчете соответствовала рекомендуемым величинам запаса прочности п.6.
В хомутовых неподвижных опорах кроме расчета теплопровода рассчитывается также и толщина стержня хомута на напряжения растяжения, с учетом рекомендаций п.6.
Практический пример.
Рассмотрим практический пример расчета неподвижной опоры.
Данные для расчета:
Ду = 200 (0 219X6), длина участка 209 м.
1 = 8 м - расстояние между подвижными опорами
р = 10 ати = 10,2 МПа - давление воды (избыточное)
t1 = 10 ОC - монтажная температура
t 2 = 130 ОC - максимальная температура воды
а = 12x10 6 град " - коэффициент линейного расширения стали.
По марке стали (сталь 20 при t=150ОC)
at = 165 МПа - напряжение текучести ав = 340 МПа - временное сопротивление
Е = 2.1ХЮ 6 кг/см 2 = 2.14ХЮ 5 мПа - модуль упругости 2-го рода
ц = 0,3 - коэффициент Пуассона
ф = 0,8 - коэффициент ослабления металла сварного шва.
Определение расчетных напряжений относительно допускаемых напряжений текучести и временного сопротивления
Q>xat = 132 МПа = 1346 кг/см 2 - допускаемое напряжение текучести
[ав] = фХав = 272 МПа =2775 кг/см 2 - допускаемое напряжение для временного сопротивления.
Выполняя п. 1...3 для схемы (рис. 2) и рассмотрев систему уравнений равновесия п.2 получаем на рис. 3 следующие результирующие усилия действующие на опору A:
Рх = 4.5 кН; Py = 11.2 кН; Pz = 9.5 кН;
Мх = 5.2 кНХм; My = 4.1 кНХм; Mz = 0. кНХм.
Выполняя п.п. 4... 6 получаем следующие запасы прочности относительно допускаемых напряжений текучести и временного сопротивления соответственно по 3-ей и 4-ой теориям прочности:
пЗ = 4.3; n4 = 3.1
тЗ = 2.43; m4 = 1.67.
Данные системы не удовлетворяют п.6, поэтому требуется взять из сортимента трубопроводов трубу с тем же внутренним диаметром, но большей толщиной стенки (s = 7).
В случае невозможности реализации такого варианта, можно изменить конструкции щитовых и лобовых опор, введя трубу усиления поз.2 так, как это показано на рис.1.
Выводы. В заключении отметим, что прочностной расчет неподвижных опор и анализ статистических данных повреждений позволяет сделать следующие выводы:
1. При проектировании Тепловых сетей для повышения надежности неподвижной опоры необходимо выполнять прочностные расчеты участков теплотрассы, располагающихся с обеих сторон от этой опоры, что позволит определить результирующие усилия, действующие на опору.
2. Прочностные расчеты участков теплопровода требуется проводить как для режима эксплуатации, так и для режима опрессовки. Необходимо проводить прочностной расчет по допускаемым напряжениям для всех участков теплопровода с учетом ослабления металла сварного шва.
3. Для малых диаметров для упрощения процедуры проектирования необходимо применять трубу как минимум в 2 раза большей толщины стенки, чем на основном трубопроводе.
4. В связи с высокой частой отказов неподвижных опор требуется усилить конструкции узлов этих опор так, чтобы величина запаса прочности относительно допускаемого напряжения текучести была не менее [m]= 2 ... 2.2 , а значения запасов прочности по допускаемому временному сопротивлению должны быть не меньше [n] = 4... 4.5.
5. Все металлические конструкции должны быть надежно защищены.
6. При проектировании следует обязательно предусматривать двусторонний доступ к неподвижной опоре для возможности ее осмотра, полного восстановления антикоррозионного покрытия и герметизации кольцевого зазора.
Литература
1. Л.В.Родичев. Статистический анализ процесса коррозионного старения те-
плопроводов.
СТРОИТЕЛЬСТВО ТРУБОПРОВОДОВ. № 9, 1994 г.
2. А.П.Сафонов. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. М.: Энерго-издат, 1980.
Здравствуйте, друзья! Магистральные распределительные тепловые сети служат для передачи потребителям тепловой энергии теплоносителя для нужд отопления, ГВС и вентиляции. Магистральные теплосети прокладываются от ЦТП (центральных тепловых пунктов), либо от теплоисточника (котельной, ТЭЦ).
Распределительные теплосети состоят из таких элементов, как:
1) Непроходные каналы
2) Подвижные и неподвижные опоры
3) Компенсаторы
4) Трубопроводы и запорная арматура (задвижки)
5) Тепловые камеры
Про тепловые камеры тепловых сетей я написал отдельную . Поэтому в данной статье рассматривать их я не буду.
Непроходные каналы.
Стенки непроходных каналов состоят из сборных блоков. Сверху на сборные блоки накладываются железобетонные плиты перекрытия. Основание дна непроходного канала делают обычно в сторону , либо в сторону подвалов жилых домов. Но бывает так, что при неблагоприятном рельефе местности какая то часть каналов монтируется с уклоном к тепловым камерам. Швы бетонных блоков и плит заделывают, изолируют для того, чтобы в канал не попадали грунтовые и верховые воды. Во время засыпки каналов грунт необходимо тщательно утрамбовывать. Замерзшей землей засыпать канал нельзя
Неподвижные и подвижные опоры.
Опоры трубопроводов тепловой сети подразделяются на неподвижные (или как еще говорят, мертвые) и подвижные. В непроходных каналах применяют скользящие опоры. Эти опоры необходимы для передачи веса трубопроводов и обеспечения перемещения трубопроводов при их удлинении под воздействием высокой температуры теплоносителя.
Для этого скользящие опоры, или как их еще называют, «скользячки» приваривают к трубопроводам. А скользят они по специальным пластинам, которые вделаны в ж/б плиты.
Неподвижные или мертвые опоры необходимы для того, чтобы разделить трубопровод большой протяженности на отдельные участки. Участки эти не зависят напрямую друг от друга, и соответственно, при высоких температурах теплоносителя компенсаторы могут нормально, без видимых проблем, воспринять температурные удлинения.
К неподвижным опорам предъявляются повышенные требования по надежности, ведь нагрузки на них большие. В то же время нарушение прочности и целостности мертвой (неподвижной) опоры может привести к аварийной ситуации.
Компенсаторы.
Компенсаторы в тепловых сетях служат для восприятия температурного удлинения трубопроводов при их нагреве (1,2 мм на каждый метр при повышении температуры на 100 °С). Основная и главная задача компенсатора в теплосети - защитить трубопроводы и арматуру от «убийственных» напряжений. Как правило, для труб диаметр которых не более 200 мм применяют П-образные компенсаторы. Мне в основном приходилось сталкиваться в работе именно с такими компенсаторами. Они наиболее распространенные. Приходилось работать также и с сальниковыми компенсаторами на трубопроводах больших диаметров. Но это уже диаметры труб dy 300, 400 мм.
Когда П-образные компенсаторы монтируют, их предварительно растягивают на половину температурного удлинения от той цифры, которая указана в проекте или расчете. Иначе компенсирующая способность компенсатора уменьшается в два раза. Растяжку следует производить одновременно с двух сторон в стыках, ближайших к мертвым (неподвижным) опорам.
Трубопроводы и задвижки.
Для распределительных тепловых сетей применяют стальные трубы. На стыках трубопроводы соединяют при помощи электросварки. Из задвижек на тепловых сетях применяют стальные и чугунные задвижки. Мне в работе на теплосетях попадаются больше чугунные задвижки, они более распространенны.
Изоляция труб.
Работать мне приходится в основном с магистральными распределительными тепловыми сетями, смонтированными еще в советское время. Конечно,кое-где трубопроводы теплосетей, а соответственно и изоляцию на них, меняют в ходе капитального ремонта. Когда я несколько лет назад работал в теплоснабжающей организации, помню, что каждый год, в межотопительный период заменяли «древние» участки трубопроводов теплосети. Но все же процентов 75-80 распределительных тепловых сетей еще советских времен. Трубопроводы таких сетей покрыты антикоррозионным составом, теплоизоляцией и защитным слоем (рис.4.).
Рулонный материал, как правило, изол. Реже - бризол. Этот материал приклеен мастикой к трубопроводу. Теплоизоляция сделана из матов минеральной ваты. Защитный слой - асбестоцементная штукатурка из смеси асбеста и цемента в пропорции 1:2, которая распределена по проволочной сетке.
