Primjene
Kontaktirajte nas
Spiroflex d.o.o.
Ljudevita Gaja 7
35 208 Ruščica
Hrvatska
Telefon: +385 35 212 425
e-mail: info@spiroflex.hr
Aksijalni kompenzatori
Aksijalni kompenzatori su projektirani za prihvaćanje pomaka produljenja i stiskanja u smjeru osi. Duljinu kompenzatora u neutralnom položaju zovemo slobodna duljina. Najveći životni vijek kompenzatora postiže se iskorištavanjem aksijalnog pomaka u oba smjera kao produljenje (+Δaks) i stiskanje (-Δaks). Kada je poznato da će pomak biti samo u jednom smjeru da iskoristimo ukupni raspoloživi pomak, preporučujemo instaliranje kompenzatora s prednaprezanjem. Životni vijek kompenzatora ovisi o kvalitetnoj instalaciji.
Primjena aksijalnih kompenzatora
- cjevovodi za centralno grijanje
- cjevovodi za vruću vodu i paru
- petrokemijska postrojenja i rafinerije
- električno inženjerstvo (zapreminski pomaci)
- izmjenjivači topline
- brodogradnja i ispušni sustavi
- vakuumska tehnologija
- kao brtve u ventilima
Materijali
Za standardne primjene austenitni nehrđajući čelik DIN EN 1.4541 pokriva široko područje potreba u većini slučajeva.
Materijal DIN EN 1.4571 je prikladan za cjevovode pare, sirove nafte, ispušne sustave diesel motora, pomorske djelatnosti.
Vatrootporni materijali AISI 309 i Incoloy 800 su prikladni za visoke temperature do 900 °C.
Za kemijski agresivne medije naši će vam inženjeri preporučiti Hastelloy C4, Inconel 600, Inconel 625, Monel 400 i Incoloy 825.
Postupak projektiranja sustava kompenzacije s aksijalnim kompenzatorima
Kada projektirate sustav u kojem koristite aksijalne kompenzatore potrebno je obratiti pažnju na sljedeće:
- Planiranje sustava i ugradnje aksijalnih kompenzatora
- Planiranje čvrstih točaka i vodilica cjevovoda
- Izračun toplinskog produljenja cjevovoda
- Hladno prednaprezanje aksijalnih kompenzatora
- Izračunavanje sila na čvrste točke
1Planiranje sustava i ugradnje
aksijalnih kompenzatora
Svrha instaliranja elastičnih kompenzatora je prihvaćanje toplinskih rastezanja cjevovoda. Obično je temperatura medija koji prolazi kroz cijevi glavni izvor dimenzijskih promjena, ali u ekstremnim slučajevima može ih prouzročiti i temperatura okoliša.
Aksijalni kompenzator uz čvrstu točku u ravnom cjevovodu
Aksijalni kompenzator u sredini ravnog cjevovoda
Aksijalni kompenzator u ravnom segmentu "Z" cjevovoda
Aksijalni kompenzator u "T" cjevovodu
2Planiranje čvrstih točaka
i vodilica cjevovoda
Svrha postavljanja čvrstih točaka je podjela cijevnog sustava u pojedinačne kompenzacijske jedinice. Nadalje, funkcija čvrstih točaka je ograničenje i kontrola pomaka između čvrstih točaka.
Čvrste točke moraju biti projektirane tako da prihvate sve sile koje djeluju na njih.
Cijevne vodilice osiguravaju prikladno vođenje pomaka kompenzatora i zaštićuju liniju od izvijanja. Fleksibilnost kompenzatora u kombinaciji sa silom uslijed unutarnjeg tlaka također može izazvati izvijanje.
Opća je preporuka staviti aksijalni kompenzator blizu čvrste točke. Prva vodilica treba biti udaljena četiri promjera cijevi od kompenzatora. Razmak između prve i druge vodilice treba biti 14 promjera cijevi. Maksimalna udaljenost ostalih vodilica može se iščitati iz priloženog dijagrama.
Ispravno postavljen kompenzator, čvrste točke i vodilice
Utjecaj vodilica na stabilnost
Maksimalni razmak između vodilica
3Izračun toplinskog
produljenja cjevovoda
Povećanje temperature cjevovoda s temperature okoliša na radnu temperaturu izazvat će toplinsko produljenje s promjenom u duljini cijevi.
∆L=L•∆t•α [mm]
L – duljina cijevi [m]
Δt – razlika temperature okoliša i radne temperature [°C]
α – koeficijent produljenja [mm/m°C x 10-3]
Koeficijent produljenja / Mean thermal expansion coefficient α [mm/m°C x 10-3]
Prema / In acc. to: EN 14917:2009
| Materijali | Temperaturna područja od 20 do 500 °C | ||||
| 100 °C | 200 °C | 300 °C | 400 °C | 500 °C | |
 |
|||||
| Ugljični čelici | 12,5 | 13,0 | 13,6 | 14,1 | 14,5 |
|
|||||
| Austenitni čelici | 16,0 | 16,5 | 17,0 | 17,5 | 18,0 |
|
|||||
| Bakar | 15,5 | 16,0 | 16,5 | 17,0 | 17,5 |
|
|||||
| Aluminijska slitina | 23,7 | 24,5 | 25,3 | 26,3 | 27,2 |
|
|||||
Primjer
L = 50 m duljina cjevovoda iz ugljičnog materijala za transport tople vode od 90 °C.
Temperatura instaliranja je 20 °C.
α za područje 20 – 100 °C = 12,5 x 10-3 mm/m°C
ΔL = L • Δt • α
ΔL = 50 • 70 • 12,5 x 10-3 = 43,75 mm
4Hladno prednaprezanje
aksijalnih kompenzatora
Aksijalni pomak aksijalnih kompenzatora općenito se izražava stiskanjem (-Δaks/2) i rastezanjem (+Δaks/2) za jednu polovinu pomaka svaki. Najdulji životni vijek postiže se iskorištavanjem aksijalnog pomaka u oba smjera. U namjeri da se iskoristi maksimalni kapacitet, kompenzator se instalira s hladnim prednaprezanjem.
Hladno prednaprezanje:
Hp= |
∆ |
Р| ƥ(tinst Рtmin) |
[mm] |
|||||
|
|
||||||||
2 |
tmax – tmin |
Instalirana duljina:
L=L0+Hp [mm]
Δ – ukupno produljenje cijevi [mm]
L0 – slobodna duljina kompenzatora [mm]
L – instalirana duljina kompenzatora [mm]
tmax – maksimalna radna temperatura [°C]
tmin – minimalna radna temperatura [°C]
tinst – temperatura instaliranja [°C]
Aksijalni kompenzator mora biti hladno prednapregnut suprotno od smjera radnog produljenja cijevi i instaliran u hladnom stanju. Veličina hladnog prednaprezanja ovisi o temperaturi instaliranja.
Iznos hladnog prednaprezanja
Primjer aksijalnog hladnog prednaprezanja
5Izračunavanje sila
na čvrste točke
1. Sila od unutarnjeg tlaka
Sila od unutarnjeg tlaka je aksijalna sila uzrokovana djelovanjem tlaka (vidi sliku). Iznos sile od unutarnjeg tlaka se određuje prema jednadžbi:
Ft=p•A [N]
A= |
d2m •π |
[mm2] |
|||
|
|||||
4 |
| p | – | tlak [N/mm2] |
| A | – | efektivna površina kompenzatora [mm2] (dana u dimenzijskim tablicama) |
Kada računamo silu od unutarnjeg tlaka, veličina tlaka trebala bi biti jednaka maksimalno predvidivom tlaku koji se može dogoditi u sustavu. Iz tog razloga ispitni tlak treba uzeti u obzir.
Djelovanje tlaka
Nedostatak čvrstih točaka
2. Opružna sila
Opružna sila je sila potrebna da se aksijalni kompenzator rastegne ili stisne.
Fs=kaks•∆aks
| kaks | – | aksijalna opružna konstanta (dana u dimenzijskoj tablici) |
| Δaks | – | aksijalni pomak |