Элементы трубопроводов

Нормальная эксплуатация трубопроводов невозможна без наличия в его составе таких элементов, как компенсаторы, приемные сетки, воздушные головки, протекторы, переборочные стаканы, крепления труб и др.

Компенсаторы предназначены для обеспечения компенсации тепловых деформаций при колебаниях температуры рабочей среды, восприятия ударных и вибрационных нагрузок. В судовых трубопроводах применяют трубчатые, сальниковые, линзовые, сильфонные и резинометаллические компенсаторы. Выбор типа компенсатора определяется родом рабочей среды и её параметрами.

Как правило, в судовых трубопроводах роль компенсаторов выполняют гнутые участки труб (конструктивные изгибы, по вороты, отводы), а в трубопроводах пара — П-, U- и S- образные участки труб. Они применяются при любых параметрах пара.

Сальниковые компенсаторы (рис. 3.18, а) характеризуются большой компенсирующей способностью, простотой конструкции и изготовления. Однако они пригодны только для компенсации прямых участков трубопроводов пара и выпускных газов (при р_у 1÷1,6 МПа и t 400 °С) и в случае износа набивки не обеспечивают герметичность соединения.

Рис. 3.18. Компенсаторы.

1, 2 — трубы; 3—набивка; 4 — полулинза; 5 — фланец; 6 — вставка; 7 —направляющий патрубок; 8 — пробка; 9 — кожух; 10 — сильфон; 11 — охлаждаемая полость; 12 — обечайка.

Для трубопроводов отработавшего пара и газов (р_у 1 МПа и t 300÷500 °С) распространены линзовые компенсаторы (рис. 3.18, б). Они способны воспринимать осевые и радиальные усилия, обладают компактностью и герметичностью, но сложны в изготовлении. Количество линз принимается в зависимости от необходимой компенсирующей способности, на которую влияют диаметр и толщина стенки линз. Диаметр линз определяется наружным диаметром трубопровода и обычно принимается равным 2,5—3,5 D_Н. Толщина стенки линз составляет 2,5—5 мм, а толщина линз — 25—50 мм. В зависимости от соотношения диаметра, толщины линз и их стенки компенсирующая способность одной линзы находится в пределах от 7 до 15 мм.

Для снижения гидравлического сопротивления компенсатора устанавливают направляющий патрубок.

На рис. 3.18, в показан сильфонный компенсатор с основными его геометрическими, прочностными и жёсткостными характеристиками. Сильфонные компенсаторы применяются при различных давлениях среды до 6,4 МПа.

Несмотря на сложность изготовления, сильфонные компенсаторы находят все более широкое применение в судовых трубопроводах. Они обладают вибростойкостью и надежностью в работе. Так, эти компенсаторы, имеющие срок службы 25000 ч, в течение 2000 ч работают без осмотров. Для этого необходимо, чтобы они были

разгружены от массы трубопровода и его арматуры. Кроме того, они должны быть удалены на расстояние не менее 25 мм от соседних трубопроводов и оборудования.

Резинометаллические компенсаторы (рис. 3.18, г) обладают хорошими шумозащитными свойствами. Они устанавливаются на трубопроводах системы газовыпуска ДВС и ГТД.

Приемные сетки (рис. 3.19) предназначены для защиты трубопроводов и оборудования систем от попадания посторонних предметов. В системах СЭУ применяются приемные сетки раз личных конструкций, позволяющих легко разбирать и производить их очистку. Диаметр отверстий сеток принимается равным 8—10 мм, суммарная площадь отверстий составляет 2—3 площади проходного сечения приемных труб.

Рис. 3.19. Приемная сетка с боковыми отверстиями.

1 — разъемная половина сетки — болтовое соединение.

Воздушными трубами оборудуют все цистерны, предназначенные для хранения жидкостей, заполняемые коффердамы, кингстонные и ледовые ящики. Трубы выводятся из самой высокой части цистерн в местах, наиболее удаленных от наполнительного трубопровода. Количество и расположение труб должно выбираться в зависимости от формы и размеров цистерны и исключать образование воздушных мешков. Суммарная площадь сечения воздушных труб цистерн, заполняемых насосами, должна составлять не менее 1,25 площади сечения наполнительного трубопровода цистерны. Открытые концы воздушных труб топливных и масляных цистерн выводятся на открытую палубу в местах, где выходящие из цистерны пары не создают пожарной опасности. Концы труб из масляных цистерн, в которых непредусмотрен подогрев, разрешается выводить в те помещения, где расположены эти цистерны. Выходные концы труб могут быть выполнены в виде колена, загнутого вниз, или головки. В зависимости от назначения цистерны и места, куда выводится воздушная труба, головки оборудуют сетками и поплавковыми клапанами. Сетки применяют во избежание попадания посторонних предметов в цистерну или для преграждения распространения пламени с открытых палуб в топливные цистерны.

На рис. 3.20 показана конструкция головки воздушной трубы. Головки предназначены для установки на воздушных трубах топливных (температура вспышки паров более 28 °С), масляных и водяных цистерн, расположенных на открытых палубах в заливаемых (тип 1) и незаливаемых (тип 2) местах. Материалом для изготовления корпуса головки служат сталь Ст.3 или сплав АМГ-5, сетки-полутомпак, поплавка и уплотнения — резина маслобензиностойкая.

Рис. 3.20. Головка воздушной трубы.

1 — корпус; 2 — поплавок; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — сетка.

Из рисунка видно, что площадь сетки превышает площадь сечения трубы. Так, для Dу 25 — в 2,5 раза, а для Dу 200 — в 1,6 раза.

Для защиты трубопроводов ЭУ от коррозии используют путевые протекторы. По конструктивному исполнению они делятся на пальчиковые и межфланцевые (рис. 3.21). Протекторы изготовляют из цинкоалюминиевых сплавов, стали Ст.3 и сплава ЮЗ. Места установки протекторов в трубопроводах ЭУ приведены в табл. 3.4.

Рис. 3.21. Протекторы.

1 — протектор; 2 — пробка; 3 — кольцо.

Таблица 3.4 Места установки протекторов

При трассировке трубопроводов через водонепроницаемые переборки и палубы применяют переборочные стаканы, которые относятся к фасонным частям. По конструктивному исполнению они бывают приварными и съемными, а по способу изготовления — литыми и сварными. Приварные переборочные стаканы (рис. 3.22) имеют меньшую массу, чем литые, и более технологичны при изготовлении и монтаже.

Рис. 3.22. Переборочный фланцевый стальной сварной приварной стакан.

Стаканы классифицируют в зависимости от рабочей среды, ее параметров и типа соединения. Если через переборки и палубы осуществляется трассировка трубопроводов, имеющих значительные температурные деформации или воспринимающих вибрационные и ударные нагрузки, используют эластичные и сальниковые переборочные уплотнения. Эластичное переборочное уплотнение (рис. 3.23) обеспечивает смещение трубопровода относительно поперечной водонепроницаемой переборки.

Рис. 3.23. Эластичное переборочное уплотнение.

1 — переборка; 2 — сальниковый компенсатор; 3 — фланец; 4 — труба.

Крепление стаканов к палубам и переборкам осуществляется сваркой или шпильками к приварышу,

Приварыши и вварыши применяются для подсоединения труб, установки арматуры, протекторов, датчиков систем теплоконтроля на теплообменных аппаратах, цистернах, фильтрах и трубах. Различают приварыши путевые, концевые, под арматуру и протекторы (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Приварыш под пальчиковый (а) и кольцевой (б) протекторы и вварыш (в).

1 — приварыш; 2 — труба.

Трубопроводы систем СЭУ, как правило, отличаются значительной протяженностью и поэтому нуждаются в дополнительных опорах, в качестве которых применяются подвески, кронштейны и хомуты,

На рис. 3.25 показаны основные виды подвесок и кронштейнов для крепления трубопроводов систем СЭУ. Обычно подвеска состоит из хомута, с помощью которого производится соединение трубопровода с тягами (гибкие подвески) или кронштейнами (жесткая подвеска), самих тяг и болтов для крепления тяг или кронштейнов к деталям судового набора либо фундаментам.

Рис. 3.25. Подвески судовых трубопроводов: а — жесткая опора; б, в — жесткие подвески; г — гибкая подвеска с талрепными тягами; д — гибкая подвеска с пружинными тягами.

Хомуты изготовляют из листовой стали методом штамповки с последующей механической обработкой, а тяги — из пруткового материала путем ковки и механической обработки. Для деталей подвесок, кронштейнов и хомутов используют углеродистые стали марок 35 и 40, а также легированные стали 35Х и 35ХНВА.

Жесткие подвески не допускают значительных перемещений труб и применяются для трубопроводов, которые не подвержены воздействию больших тепловых деформаций (топливный и масляный, забортной и пресной воды, сжатого воздуха). В этих случаях подвески воспринимают сравнительно небольшие нагрузки от воздействия масс участка трубопровода и жидкости, находящейся в нем.

Часто жесткие подвески используются для уменьшения вибрации трубопроводов, что достигается за счет повышения собственной частоты колебаний трубопровода при уменьшении рас стояний между опорами.

В тех случаях, когда трубопроводы имеют большую длину или подвержены значительным тепловым деформациям (трубопроводы конденсатно-питательной системы, системы газовыпуска, главные и вспомогательные паропроводы), устанавливают гибкие (эластичные) подвески с пружинными или талрепными тягами. Эти тяги рассчитываются на определенные нагрузки и допускают перемещение закрепляемого сечения трубопровода как в осевом, так и в поперечном направлении.

Все элементы жестких и гибких подвесок унифицированы и при креплении трубопроводов требуется лишь выбрать соответствующий тип и размер подвески, а также определить их общее количество.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Харин В.М., Декин Б.Г., Занько О.Н., Писклов В.Т. Судовые вспомогательные машины и системы. – Одесса: Феникс,2007.

2. Судовые вспомогательные механизмы и системы / В.М. Харин, Б.Г. Декин, О.Н. Занько, В.Т. Писклов; Под ред. В.М. Харина. – М.: Транспорт, 1992. – 319 с.

3. Завиша В.В., Декин Б.Г. Судовые вспомогательные механизмы. – М.: Транспорт, 1984. – 360 с.

4. Черепанов Б.Е. Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация. – М.: Агропромиздат, 1986. - 343 с.

Дополнительная

5. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море СОЛАС-74.

6. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов МАРПОЛ 73/78.

7. Международный Кодекс по управлению безопасной эксплуатацией судов и предупреждения загрязнения (МКУБ, ISM-code).

8. Правила классификации и постройки морских судов. Том 2. – М.: Транспорт, 1990 – 531с.

9. Правила технической эксплуатации морских и речных судов. Нормативный документ морского транспорта Украины. В 9-ти томах. КНД 31.2.002.01-09-96.

10. Алекперов Р.Э. Защита судовых систем. – М.: Транспорт, 1978. - 125 с.

11. Епифанов Б. С. Судовые системы. – Л.: Судостроение, 1973. - 132 с.

12. Ермошкин Н.Г. и др. Судовые установки очистки сточных вод. Способы очистки, устройство и эксплуатация. – Одесса: Феникс, 2004. – 56 с.

13. Колесников О.Г. Судовые вспомогательные механизмы и системы. – М.: Транспорт, 1977. – 464с.

14. Лоскутов В.В., Хордас Г.С. Расчеты параметров и конструктивных элементов судовых систем. – Л.: Судостроение, 1968. - 216 с.

15. Овчинников И.Н., Овчинников Е.И. Судовые системы и трубопроводы. – Л.: Судостроение. 1976. - 328 с.

16. Черняев П.Н. Техническая эксплуатация и ремонт судовых систем. – М.: Транспорт, 1976. – 160с.

17. Элементы общесудовых систем: Справочник / Г.К. Алмазов, В.В. Степанов и др. – Л.: Судостроение, 1982. - 328 с.

18. Хордас Г.С. Расчеты общесудовых систем: Справочник. – Л.: Судостроение, 1983. - 440 с.

	ОГЛАВЛЕНИЕ
	Введение
Раздел 1	Устройство и эксплуатация судовых систем и установок
1.1.	Назначение, состав и классификация судовых систем
1.2.	Компоновка судовых систем
1.3.	Основы гидравлического расчёта судовых систем
1.4.	Техническое обслуживание, техническое использование, ремонт и испытание судовых систем и установок
Раздел 2	Основные общесудовые системы
2.1.	Трюмные системы.
2.2.	Балластная система
2.3.	Противопожарные системы
2.4.	Санитарные системы
Раздел 3	Конструктивные элементы судовых систем
3.1.	Назначение и классификация трубопроводов и оборудования систем
3.2.	Арматура
3.3.	Трубы, соединения трубопроводов и уплотнительные устройства
3.4.	Элементы трубопроводов
	Литература

© Александр Николаевич Горбенко

Владимир Владимирович Попов

Конспект лекций по дисциплине «Общесудовые системы, их эксплуатация и управление» для студентов специальности 7.100.302 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Тираж ______экз. Подписано к печати ___________

Заказ № _______ Объем 6,5 п.л.

Издательство: «Керченский государственный морской технологический университет»

98309, г. Керчь, ул. Орджоникидзе 82.