Praktyka budowy rurociągów preizolowanych (6). Wydłużenie skompensowane

Zagadnienie kompensacji jest nierozłącznie związane z sieciami ciepłowniczymi. Widać to szczególnie w przypadku sieci napowietrznych, które ze swoimi U-kształtami w układzie poziomym lub pionowym „upiększają” tereny wielu miast.

Z prawa fizyki wynika, że stalowa rura, której temperatura wzrasta, wydłuża się, wielkości wydłużeń swobodnych przedstawione zostały na wykresie (rys. 1). W przypadku podziemnych ciepłociągów preizolowanych wydłużenia swobodne są redukowane, wynika to z tarcia pomiędzy rurą osłonową a gruntem. Właśnie w celu wywołania wystarczającej siły tarcia technologia przewiduje odpowiednie zagęszczenie gruntu wokół rurociągów preizolowanych.

Przejmowanie wydłużeń może następować przez odpowiednie ukształtowanie przebiegu rurociągów, wtedy mówimy o kompensacji naturalnej, względnie poprzez użycie elementów zdatnych do ich pochłonięcia.

Typy Ukształtowanie naturalne jest najczęściej stosowanym sposobem kompensacji. Często sam układ terenu i położenie przeszkód naturalnych wymusza zmianę kierunku rurociągów. W ten sposób samorzutnie powstają kompensacje typu „L”, „Z” lub „U” (rys. 2). Kompensatory „U” – kształtowe są z reguły projektowane celowo, chociaż projektanci starają się dopasować ich położenie do obiektów terenowych. W ten sposób można ominąć np. piaskownicę, śmietnik czy inny obiekt w terenie. Wielkość wydłużenia ΔL jest uzależniona od długości odcinka prostego przed załamaniem, a z odpowiednich wzorów wylicza się długość ramienia koniecznego do przejęcia określonego wydłużenia. Dlatego zdarza się, że przy kompensacji „Z” nie wystarczy połączyć ze sobą dwóch kolan, ale należy zamontować wstawkę np. o długości 0,8 m. W rurze stalowej kolan przejmujących duże wydłużenia powstają b. duże naprężenia i niezastosowanie odpowiednich ramion kompensacyjnych może prowadzić do ich zniszczenia. Prawie wszystkie firmy dostarczające wyroby preizolowane wymagają, aby odcinki rurociągów znajdujące się w strefach kompensacyjnych były obłożone poduszkami, które umożliwiają swobodne przemieszczanie się w obszarze załamań. Nieistniejąca już firma ABB dopuszczała zamiast użycia poduszek poszerzenie wykopu i grubszą obsypkę piaskową w obszarze kolan, ten sposób układania jest obecnie w zaniku.

W praktyce, jeśli nie ma możliwości kompensacji kształtowej, najczęściej znajdują zastosowanie kompensatory osiowe (rys. 3). Element przedstawiony na rysunku posiada zabudowany wewnątrz kompensator mieszkowy, który przejmuje wydłużenia pojawiające się w rurociągu. W zależności od średnicy i cech konstrukcyjnych zdolność kompensacyjna stosowanych w rurociągach preizolowanych kompensatorów wynosi od 100 do 200 mm. Kompensatory tego typu źle znoszą obciążenia promieniowe, dlatego w trakcie montażu należy zwrócić szczególną uwagę, aby odcinki rur przed i za kompensatorem były zmontowane współosiowo z osią kompensatora.

E- kompensatory Co prawda, ostatnio sporadycznie stosowane, jednakże ciągle oferowane są E-kompensatory przypominające swoją konstrukcją kompensator mieszkowy. Ich zadaniem jest przejęcie podczas pierwszego grzania wydłużeń termicznych przyległych odcinków rurociągów i usztywnienie poprzez zaspawanie w pozycji zamknięcia. Wskutek tego taki element w trakcie późniejszej pracy zachowuje się jak zwykła rura, ale dzięki temu można uniknąć montażu kompensatorów kształtowych. Warunkiem, o którym nie można zapomnieć w przypadku stosowania E-kompensatorów, jest konieczność owinięcia, przed zasypaniem, rurociągów na odcinkach pomiędzy tym elementem a rzeczywistym bądź pozornym punktem stałym folią plastikową umożliwiającą swobodne wydłużenie w celu jego zamknięcia. Na rys. 4 przedstawiono miejsce montażu E-kompensatorów, z których jeden jest już zabezpieczony mufą składaną. Największą zaletą tego rozwiązania, oprócz eliminacji kompensatorów kształtowych, jest możliwość zasypywania odcinków podlegających kompensacji zaraz po próbie ciśnieniowej i montażu muf (ma to znaczenie w porównaniu z metodą opisaną poniżej). Pozostawia się tylko niewielki wykop w miejscu montażu E-kompensatorów, który zasypuje się po ich zamknięciu i zaizolowaniu. Możliwości kompensacyjne tych elementów wynoszą w zależności od średnicy od 40 mm (dla Dn 32) do 150 mm (dla Dn 400).

Jednym ze sposobów budowania ciepłociągów preizolowanych przynoszących podobny skutek jak opisany powyżej jest metoda z podgrzewem wstępnym. Mankamentem jej jest jednakże wymóg odkrytego ciepłociągu przez długi czas, albowiem może być on zasypywany dopiero po całkowitym montażu, z uwzględnieniem próby ciśnieniowej, i podgrzaniu go do temperatury wygrzewu wynoszącej z reguły 60-70°C.

Mikrokompensatory

Innym sposobem kompensacji wydłużeń jest stosowanie mikrokompensatorów zwanych przez producenta reliverami. Taki kompensator jest przyspawany do końcówki rury stalowej i zaizolowany pod tym samem płaszczem, tak że na pierwszy rzut oka rura z mikrokompensatorem nie różni się od zwykłej rury preizolowanej. Możliwość kompensacyjna takiego elementu wynosi 20 mm. Ta metoda układania obwarowana jest pewnymi zasadami i montaż powinien być prowadzony w sposób świadomy z ewentualną konsultacją z projektantem.

Z zagadnieniem kompensacji wiąże się także konieczność zabezpieczenia przed zniszczeniem elementów zamontowanych w strefie przemieszczania się rurociągu. Oznacza to, że odejście trójnika, wrzeciono zaworu odcinającego bądź rura odwodnienia (odpowietrzenia) powinny być obłożone poduszkami kompensacyjnymi. Na to zagadnienie należy szczególnie zwracać uwagę, gdy element ma być zamontowany na końcu odcinka prostego.

Duży wpływ na pracę rurociągów ma zmiana głębokości ich ułożenia (im płycej, tym relatywnie większe wydłużenia). Podobny wpływ ma nieodpowiednie zagęszczenie osypki względnie prowadzenie pewnych odcinków w istniejących kanałach bez zagęszczania wolnych przestrzeni piaskiem. Niekorzystne jest też skracanie ramion kompensacyjnych, wpływa ono, jak już wcześniej wspomniano, na zwiększenie naprężeń w kolanach.

Wykonawca realizujący ciepłociągi preizolowane powinien zdawać sobie sprawę z ich pracy w momencie podania czynnika grzewczego. Musi mieć świadomość, w jakich kierunkach i jakich proporcjach rozdzielać się będą wydłużenia w poszczególnych sekcjach, a w razie jakichkolwiek zmian w przebiegu i parametrach ułożenia przewidzieć, jaki będzie ich skutek. Jakiekolwiek odstępstwa od projektu nie powinny mieć negatywnego wpływu na pracę ciepłociągu.

Adam Dwojak

Przy opracowaniu korzystano z materiałów firm: Logstor (rys. 1, 4), Prim Lublin (rys. 3).
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij