27 Июл Трубопроводы
В данной статье рассмотрены материалы, расположение и конструкция трубопроводов, трубные соединения, вибрация и шум в трубах.
Материалы трубопроводов
Для изготовления трубопроводов чаще всего применяют сталь, ковкий чугун, медь и латунь. Трубопроводами из этих материалов соединяют узлы машин, работающих на всех распространенных хладагентах. Исключение составляют медные и латунные трубопроводы, которые не используют для циркуляции аммиака, так как в присутствии влаги он разъедает цветные металлы.
Медные трубы, стойкие к коррозии, проще монтируются, чем трубы из ковкого чугуна или стали. Для всех хладагентов (за исключением аммиака) используют медные или стальные трубы с наружным диаметром до 100 мм. Трубопроводы большего диаметра делают из стальных труб. Общепринято, однако, применять стальные трубы диаметром свыше 50 мм в установках, в которых коммуникации хладагента имеют значительную протяженность. Чугунные трубы, несмотря на их более высокую стоимость, используют иногда вместо стальных из-за больней стойкости к коррозии.
Стальные трубы должны быть бесшовными или сваренными внахлестку. Можно использовать также трубы диаметром до 50 мм, сваренные встык.
Медные трубы изготовляют твердыми или мягкими (отожженными). Твердые тянутые трубы выпускают в виде прямых отрезков длиной до 6 м, а мягкие тянутые трубы – длиной 7,5 и 15 м и поставляют свернутыми в бухту.
Мягкие трубы с номинальным диаметром до 20 мм рекомендуется применять в тех случаях, когда требуются изгибы и вальцованные соединения. Твердые трубы используют при диаметрах коммуникаций более 20 мм, а также если при меньших диаметрах требуется большая жесткость.
Трубные соединения
В зависимости от типа и диаметра труб соединения могут быть резьбовыми, фланцевыми, вальцованными, сварными, паяными. Для труб с номинальным диаметром до 75 мм можно применять резьбовые соединения при давлении хладагента не более 1.5 МПа. При более высоком давлении резьбовые соединения допустимы для труб с номинальным диаметром до 32 мм. Для труб большего диаметра используют вальцованные или сварные фланцевые соединения.
Сварка – это самый распространенный способ соединения чугунных и стальных труб. Трубы диаметром 50 мм и более обычно сваривают встык, а при диаметре 40 мм и менее применяют раструбную сварку.
Медные мягкие трубы с внешним диаметром до 20 мм соединяют развальцовкой. Трубы большего диаметра и медные твердые трубы спаивают с помощью твердого припоя. Твердые припои имеют температуру плавления 550 °С, а мягкие припои – ниже 250 °С. Последние используют для пайки труб с внешним диаметром 15 мм и менее. При пайке применяют бескислотный флюс.
Расположение трубопроводов
Трубопроводы хладагента монтируют таким образом, чтобы обеспечить безопасные и нормальные условия для эксплуатации и обслуживании оборудования. Правилами запрещено монтировать трубопроводы хладагента в коридорах, на лестничных клетках, в шахтах лифтов и т. д., кроме тех случаев, когда в .рубах нет соединений, а чугунный трубопровод диаметром 25 мм и менее заключен в жесткий металлический кожух.
Трубы монтируют таким образом, чтобы обеспечить беспрепятственное обслуживание. Во всех случаях трубопровод должен иметь хороший внешний вид. Трубы по возможности прокладывают прямолинейно, параллельно стенам, за исключением горизонтальных всасывающих и нагнетательных трубопроводов, жидкостных трубопроводов от конденсатора к ресиверу, которые должны иметь наклон в направлении потока.
Трубопроводы крепят на потолочных подвесках или на кронштейнах в стенах. Опоры креплений устанавливают достаточно близко друг к другу, чтобы предотвратить провисание труб между ними. Расстояние между опорами не должно превышать 3 м. Опору располагают не более чем на 0.6 м от точки изменения направления трубопровода, причем желательно на стороне более длинного отрезка. Вентили на горизонтальных трубопроводах монтируют таким образом, чтобы их штоки были в горизонтальном положении, если это возможно. Все вентили на медных трубах диаметром более 25 мм крепят на опоре. Вертикальный трубопровод должен иметь опору на полу или потолке.
Если трубопровод проходит через полы, стены или потолки, то в отверстиях устанавливают гильзы из труб. Трубная гильза выступает на 25 мм с обеих сторон отверстий, а вокруг гильзы в полу делают бордюр.
Необходимо учитывать также термическое расширение и сжатие трубопровода, которое обычно достигает 2 мм на 3 м длины. Поскольку трубопровод хладагента обычно прокладывают в трех измерениях, то он достаточно гибок для компенсации небольших изменений длины. Однако необходимо предотвращать жесткое крепление обоих концов длинного прямолинейного участка трубопровода.
Вибрация и шум
Источником вибрации и шума, как правило, является оборудование, к которому присоединены трубопроводы. Однако независимо от источника вибрация и неприятный шум могут быть в значительной степени уменьшены при правильном конструировании трубопроводов. Незначительная вибрация, передаваемая от оборудования, часто усиливается из-за неправильной конструкции трубопроводов, в результате чего трубопроводам и оборудованию могут быть нанесены значительные повреждения.
В большинстве случаев вибрация трубопроводов хладагента вызывается их жестким присоединением к поршневому компрессору, пульсацией пара хладагента при открывании и закрывании клапанов в поршневом компрессоре, а также турбулентным движением пара вследствие высокой скорости его движения. При использовании центробежных и ротационных компрессоров вибрация и шум вызываются только последним из указанных факторов.
Невозможно полностью предотвратить вибрацию. Однако если трубопроводы, расположены рядом с оборудованием, имеют достаточную гибкость, то вибрация поглощается и демпфируется трубопроводом. В небольших агрегатах с мягкими медными трубами требуемая гибкость достигается установкой компенсационных петель во всасывающих и нагнетательных линиях вблизи компрессора. При правильном конструировании и расположении эти петли работают как пружины, поглощая и демпфируя вибрацию компрессора, предотвращая передачу вибрации по трубопроводам к другим узлам установки. Если к компрессору присоединены жесткие трубопроводы, то во всасывающих и нагнетательных трубопроводах вблизи компрессора устанавливают сильфонные шланги для гашения вибрации (рис. 1). При расположении шлангов в вертикальной линии получают оптимальные результаты.
В больших системах соответствующая гибкость обеспечивается прокладкой всасывающего и нагнетательного трубопроводов на расстояние примерно 30 диаметров без крепления. Если трубопроводы крепятся к конструкциям здания, которые могут усиливать и передавать вибрацию и шум через трубопроводы, то во всех случаях применяют изоляционные подвески и кронштейны.
Рис. 1 – Сильфонный шланг для гашения вибрации: 1 – сварной шов; 2 – бесшовная гибкая сильфонная трубка;
3 – высокопрочная бронзовая проволочная оплетка; 4 – медная муфта; 5 – медный патрубок.
Вибрация и шум как следствие пульсации пара имеют место во всасывающих и нагнетательных трубопроводах поршневых компрессоров, но их интенсивность выше в нагнетательных трубопроводах. Пульсация пара обычно не приводит к большой вибрации. Однако иногда частота пульсации и конструкция трубопровода таковы, что создается резонансное явление, которое усиливает пульсацию и вибрацию. В некоторых случаях вибрация усиливается настолько, что трубопроводы отрываются от опор. Это можно устранить посредством изменения частоты вращения вала компрессора, установки глушителя на стороне нагнетания и изменения длины нагнетательного трубопровода. Изменение частоты вращения вала компрессора не всегда практично, и поэтому последние два способа являются лучшими, особенно если их применяют одновременно.
Если вибрация и шум вызываются турбулентностью пара из-за высокой скорости движения потока, то необходимо уменьшить скорость движения и увеличить диаметр трубопровода. Иногда для этой цели монтируют дополнительную трубу.
Общие характеристики конструкции
Многие трудности возникают при эксплуатации холодильного оборудования вследствие неправильной конструкции и монтажа трубопроводов хладагента. Трубопроводы хладагента необходимо конструировать и монтировать с соблюдением следующих требований:
- обеспечение соответствующей подачи хладагента во все испарители;
- обеспечение непрерывного возврата масла в картер компрессора;
- предотвращение повышенных потерь давления хладагента, которые понижают производительность и КПД машины;
- предотвращение попадания жидкого хладагента в компрессор во время рабочей или нерабочей частей цикла, а также в момент пуска компрессора;
- предотвращение задержки масла в испарителе или всасывающем трубопроводе, которое позднее может возвратиться в компрессор в большом количестве и вызвать его поломку.