Требуемая компенсирующая способность компенсатора равна величине линейного расширения (удлинения) участка трубопровода между двух неподвижных опор. В свою очередь, величина линейного расширения зависит от значения перепада температур, длины участка трубопровода и характеристик материала трубопровода. Значение температурного расширения трубопровода ∆L может быть определено с помощью следующей формулы:

DL = a ´ L ´ Dt , (мм)

где:

L – длина трубопровода, м;

∆t – разница между температурой при монтаже и рабочей температурой трубопровода, °С;

α – коэффициент линейного расширения материала трубопровода, мм/(м×°С).

Ориентировочные значения коэффициента линейного расширения α трубы из углеродистой стали для разницы температур ∆t:

Для оценки влияния материала труб на значение коэффициента линейного расширения приведена следующая таблица.

Коэффициент линейного расширения α материала труб в диапазоне температур от 0°С до

100°С:

Расчет предварительного растяжения компенсатора при монтаже

Величина смещения (компенсирующая способность) компенсаторов, как правило, выражается комбинацией положительных и отрицательных числовых значений (±). Отрицательное (–) значение обозначает допустимое сжатие компенсатора, положительное (+) – его допустимое растяжение. Сумма абсолютных величин таких значений представляет собой полное смещение компенсатора. В большинстве случаев, компенсаторы работают на сжатие, компенсируя температурное расширение трубопроводов, реже (охлажденные среды и криогенные продукты) – на растяжение.

Предварительная растяжка при монтаже нужна для рационального использования полного смещения компенсатора в зависимости от характера работы трубопровода, условий монтажа и предотвращения возникновения стрессовых условий.

Пиковые значения расширения трубопровода зависят от минимальной и максимальной температур его эксплуатации. Например, минимальная температура работы трубопровода T_min = 0°С и максимальная T_max = 100°С. Т.е. разница температур ∆t = 100°C. При длине трубопровода L равной 90 м, максимальное значение его удлинения трубопровода ∆L составит 100 мм. Представим, что для установки на таком трубопроводе используются компенсаторы со смещением ±50 мм, т.е. с полным смещением 100 мм. Также, представим, что температура окружающей среды на этапе их монтажа T_y равна 20°С. Характер работы компенсатора при таких условиях будет такой:

• при 0°С – компенсатор будет растянут на 50 мм
• при 100°С – компенсатор будет сжат на 50 мм
• при 50°С – компенсатор будет находится в свободном состоянии
• при 20°С – компенсатор будет растянут на 30 мм

Следовательно, предварительная растяжка на величину 30 мм при монтаже (T_y= 20°C) обеспечит эффективную его работу. Когда температура поднимется от 20°С до 50°С при вводе в эксплуатацию трубопровода, компенсатор вернется в свободное (ненапряженное) состояние. При повышении температуры трубопровода от 50°С до 100°С, смещение компенсатора относительно свободного состояние в сторону сжатия составит расчетные 50 мм.

Определение значения предварительного растяжения

Примем длину трубопровода равную 33 метрам, максимальную/минимальную рабочую температуру +150°С /–20°С соответственно. При такой разнице температур, коэффициент линейного расширения α составит 0,012 мм/м×°С.

Максимальное удлинение трубопровода может быть рассчитано следующим образом:

DL = a ´ L ´ Dt = 0,012 × 33 × 170 = 67 мм

Значение предварительного растяжения PS определяется по формуле:

Таким образом, в процессе монтажа компенсатора, его необходимо установить с предварительным растяжением PS равным 18 мм.

	На рис. 1 показано расстояние необходимое для монтажа компенсатора в линию трубопровода, определяемое как сумма значений длины компенсатора L0 в свободном состоянии и предварительного растяжения PS.
	На рис. 2 показано, что при монтаже, с одной стороны компенсатор фиксируется фланцем или приваривается.
	Далее, как показано на рис. 3, к другому окончанию компенсатора прикладывается усилие для растяжки его на величину PS, и дальнейшего закрепления к трубопроводу с помощью фланца или сварки.