Меню Рубрики

Установка защитной гильзы на трубопроводе

Установка гильз для прохода труб через перекрытия

Установку гильзы для прохода трубы через перекрытия следует производить в определенных случаях, например, когда трубопровод подвержен тепловому расширению. И учесть необходимость установки гильзы нужно еще на этапе планирования магистрали. Все нюансы использования следует учитывать не только при прокладке нового трубопровода, но и при замене старых коммуникаций.

Зона прокладки трубопровода сквозь стены и перекрытие становятся основной точкой деформационных напряжений. В таких местах труба подвергается влиянию химической среды и механических нагрузок. В связи с такими обстоятельствами, в строительных нормах СНИП трубопроводы снабжают дополнительными конструктивными деталями, которые носят название гильзы. Что они собою представляют, и для чего их нужно устанавливать, будет детально рассмотрено ниже.

Устройство для прохода трубы через стену является важным элементом, и он выполняет следующие функции:

  • механические;
  • защитные;
  • гидроизоляционные;
  • противопожарные;
  • санитарные.

Помимо этого, посредством данного элемента можно повысить срок использования магистрали и облегчить действия по замене конструкций.

Устроена гильза следующим образом:

  1. чехол, для которого используют конструкцию из стали;
  2. набивки, изготавливаемые из мягкого, устойчивого к возгоранию материала.

Гильза для прохода трубы выполняется в форме трубных изделий. А свободное место между конструкциями заполняют огнеустойчивым материалом. Он обязательно не должен быть жестким по структуре. Это нужно для того, что в момент нагрева трубы она начнет изменять свои размеры, а при наличие жесткого материала, она может получить повреждения.

На предоставленных выше схемах видно, что магистраль может проходить через любое здание в двух плоскостях. Так перекрытия между этажами пересекают вертикальные сети (стояки), а стенки – разводка, проходящая горизонтально. Предоставленный рисунок демонстрирует пример устройства детали сначала в перекрытии, а далее в стенке.

И в первом, и во втором случае чехол детали нужно жестко закрепить. Трубное изделие через него должно продвигаться свободно. Диаметр чехла в одном и во втором случае обязан быть на 10 мм больше диаметра трубопровода. А сам чехол надежно крепиться в проходном отверстии.

Монтаж и зачеканку патрона магистрали выполняют с расчетом высоты, которую имеет стяжка. Протяженность гильзы должна быть на 20 мм больше от толщины перекрытия. Если не соблюдать этот момент, то возникает риск попадания воды на этажи, расположенные снизу.

Обязательна ли установка гильз

Необходимость монтажа гильзы для прохода труб, проходящих через стены, диктуется требованиями СНИП. Они обусловленными следующими причинами.

  1. Полимерный трубопровод меняет свои размеры из-за влияния температуры. Кроме расширения, он может перемещаться. Чтобы предупредить деформацию и создать нужное свободное пространство, СНИП рекомендуют применять гильзы. Данные приспособления для прохода труб через стены и перекрытия дают возможность сохранить целостное состояние конструкции при установочных мероприятиях и при существенных изменениях температуры.
  2. Также СНИП гласит, что устройство для прохода труб сквозь стены и перекрытия позволяют выполнить демонтаж без разрушения строения.
  3. Установка защиты для прохода труб через стены, перекрытие или фундамент становиться барьером для проникновения запаха и насекомых из рядом расположенных помещений.

В соответствии со СНИПом гильзы рекомендуют устанавливать только в определенных случаях. Не всегда их установку называют целесообразной. Так же водонепроницаемый материал для прокладки между трубными изделиями рекомендуют в тех ситуациях, когда патрон проложен через проходной узел сквозь перекрытие.

Рассмотрим, какие бывают виды гильз

Гильзы для прохода труб в соответствии с требованиями СНИП отличаются по материалу изготовления. Помимо этого отличается и размер устройства для прохода трубопровода сквозь стену или перегородку.

Все указанные показатели зависимы от параметров возводимого строения. Так, например, размер внутреннего диаметра гильзы обязан быть больше от размера толщины магистрали на 20 мм.

Размер гильзы для прохода трубы через перекрытие также зависим от варианта установки строения. Выступ, который обязательно должен проходить в комнатах, где показатель уровня воды может оказаться над горизонтальной поверхностью, при скрытой технологии монтажа, выполнять не обязательно. Но, в соответствии к требованиям СНИП, если монтаж производится отрытым методом, то размеры приспособления обязаны отвечать особенностям помещений.

Те же правила СНИПа гласят, что размер межтрубного пространства обязан устанавливаться подходящим для монтажа огнеупорного или водоустойчивого материала. Помимо этого, важно отметить, что правила СНИП подчеркивают, что размеры приспособлений для обустройства прохода сквозь стены или пол не должны создавать препятствий для свободного прохода основного сооружения. Это обязательное условие для проведения ремонтных мероприятий.

Внутренний диаметр гильзы для проведения труб в перекрытиях не должен быть больше внешнего диаметра отопительного трубопровода на пять или десять миллиметров.

Особенности использования

Для гильз применяют отрезки трубных изделий. Лучшим вариантом для этого специалисты называют сталь или полимер. На выбор материала влияет конструкция строения. Так, например, для железобетонных зданий есть смысл ставить элементы из стали, которые не трудно забетонировать и в заводских условиях при производстве стеновых панелей, и на строительных объектах при монтаже магистралей обогрева.

Установка гильзы из стали в отверстие без обработки торцевых частей не допускается. Таким образом, при монтаже можно нанести вред трубному изделию из полимера. Если выполняется установка патрона в стенке из других материалов, то следует учесть их низкую адгезию с раствором из цемента.

Брать для патрона строительный рубероид не рекомендуют. В этом случае отмечают плохую реакцию полимера на нефтесодержащие материалы.

С целью предотвратить распространения огня, рекомендуется установка специальных отсекателей огня на пересечении трубопровода обогрева и стенок и перекрытий.

Особенности проведения труб

Способ монтажа узла прохода трубы через стену или перекрытие в гильзе зависим от типа прокладываемой коммуникации. И каждый вид имеет свои особенности. Чтобы обеспечить своему строению надежную защиту, в этих отличиях стоит разобраться более детально.

Смотреть видео
[sociallocker]

[/sociallocker]

Если прокладка этой системы выполнена из стальных изделий, то их обязательно в зоне соединения стенки или перекрытия защищают покрытием, устойчивым к влиянию влаги. Если магистраль предназначается для холодной воды, то понадобиться монтаж специального термического чехла. Это даст возможность избежать появления конденсата на поверхности, и таким образом система будет служить дольше.

Если в работу взяты полимерные или комбинированные трубные изделия, то при обустройстве узла прохода в стене необходимо ознакомиться с рекомендациями изготовителя, которые прилагаются к выпускаемым изделиям.

Если в зоне ввода магистрали в жилье есть риск давления грунтовых вод, то мастера рекомендуют ставить в отверстие гидроизолирующие патроны, которые предотвращают попадание воды в подвальные помещения.

Сливные сети

Узел вывода для чугунных изделий отличается от аналогичного устройства из других материалов. Все дело в том, что чугун не нуждается в обустройстве шумоизоляции и армировании.

Сливной сети из пластика в стене потребуется патрон из стали. Длину приспособления на 15 – 20 мм должна превышать такая же характеристика трубы, а протяженность обязана быть больше ширины стенки на 2 – 3 см. Узел в месте прохода сквозь перекрытие или стенку обворачивают гидроизоляцией. А участок прохождения заделывают раствором из цемента.

Читайте также:  Установка кондиционеров наш город

Паровое отопление

Гильза для прохода труб отопления является обязательным элементом. Это связано с деформацией от температурного влияния на металлические постройки и напряжением на прямых отрезках магистрали при существенном перепаде температуры. Эти факторы становятся причиной появления трещин в строении, а также могут вывести ее из строя.

Особенности монтажа и расположения гильзового устройства в трубах отопления аналогичные такому, которое используется для систем горячего водопровода. Если они проходят через межкомнатную стенку, то можно ставить магистраль не из стали. В таких случаях подходят пластиковые или варианты комбинированного типа от разных изготовителей.

Специфика таких систем заключается в наличии индивидуальных крепежных деталей, в которые включена и гильза для труб отопления. У большинства изготовителей эти элементы отличаются высокой технологичностью и создают все условия для нужного показателя скольжения трубопровода, что обуславливают разнообразные показатели увеличения и деформации пластика от различных изготовителей.

Системы дымоходов

Установка гильз при проведении труб для дымохода должна проходить в строгом соответствии ко всем строительным требованиям.

Если дымоход выполнен из стали, то в вывод сквозь отверстие в перекрытии потребуется установка полой гильзы, для производства которой использовано железо с оцинковкой. Помимо этого верхнюю и нижнюю часть изолируют пластиной, которая будет защищать от огня.

Если при монтаже строительных конструкций для дымохода использован горючий материал, то с внешней стороны полую деталь дополнительно нужно изолировать устойчивым к возгоранию утеплителем.

Для такой установки отлично подходит базальтовое волокно или асбест. С точки зрения пожарной безопасности особого внимания потребует установка отверстия для дымохода в крыше. И очень важно при установке строения с гильзой для дымохода выполнить должный уровень нормативных требований.

Задачи, которые должно решать приспособление

При установке любой элемент этой линейки должен эффективно справляться с следующими задачами:

  • обеспечение надежной защиты от размывов при разрыве, или в тех случаях, когда соединения магистрали начинают протекать, следовательно, любая аварийная поломка не нанесет большого вреда зданию;
  • в той зоне, где будет проходить магистраль, патрон должен прочно защищать поверхность сети от механического влияния, от воздействия окружающей среды и деформационных изменений;
  • патрон в отверстии для проведения системы должен надежно предохранять от резкого изменения показателя температуры, что само по себе на сооруженную магистраль действует разрушающе.
  • патрон в отверстии для прокладки системы должен стать надежной защитой конструкции в случае необходимости быстро выполнить демонтажные мероприятия.

Приобретая данные устройства, нужно помнить, что обращаться следует к проверенному изготовителю. Только в таком случае можно получить гарантию надлежащего качества приобретенного товара.

Нужно понимать, что потраченные средства на гильзу не большие, а польза от нее огромная. Она не только облегчает проведение ремонтных работ, но и помогает продлить срок службы трубопровода, а значит и сэкономить большие затраты на проведение ремонтных работ.

Чтобы устанавливаемая деталь надежно фиксировалась, и трубное изделие не ходило в ней ходуном, лучше покупать товар стандартного размера ГОСТ для магистралей. Объем патрона по ГОСТ должен в обязательном порядке соответствовать объему трубы.

Если нет уверенности в правильности своего выбора, то лучше попросить помощи в установке у специалистов. Они помогут сконструировать строение высокого качества, которое будет служить не один десяток лет.

источник

Защитные гильзы для датчиков температуры. Виды, устройство, монтаж защитных гильз.

1. Защитные гильзы

Датчики температуры редко вводятся непосредственно в среду технологического процесса. Они устанавливаются в защитные гильзы, чтобы изолировать их от условий технологического процесса, которые могут их повредить, а именно, механических напряжений, создаваемых потоком среды, высокого давления и воздействия коррозионных химических веществ. Защитные гильзы представляют собой металлические трубки, закрытые на одном конце, которые устанавливаются в сосуд технологического процесса или трубопровод и становятся герметичной неотъемлемой частью трубопровода или сосуда технологического процесса. Они позволяют быстро и легко извлекать первичный преобразователь из технологической установки для калибровки или замены, не требуя при этом остановки технологического процесса и опорожнения трубопровода или сосуда. Наиболее распространенными типами защитных гильз являются резьбовые, приварные и фланцевые. Защитные гильзы классифицируются в соответствии со способом их присоединения к технологическому оборудованию. Например, резьбовая защитная гильза ввинчивается в технологическое оборудование; приварная враструб защитная гильза приваривается к отводному патрубку под сварку, а ввариваемая защитная гильза приваривается прямо к технологической трубе или сосуду. Фланцевая защитная гильза имеет фланцевое кольцо, которое крепится к ответному фланцу на технологическом сосуде или трубопроводе.

2. Типы защитных гильз

Защитные гильзы чаще всего выполняются из прутковой заготовки путем механической обработки из разнообразных материалов и могут иметь покрытия из других материалов для защиты от эрозии или коррозии. Они бывают резьбовыми, приварными или фланцевыми.

Шток или стержень, который выступает в среду технологического процесса, может быть прямым с постоянным диаметром, коническим на всем отрезке от места ввода в технологическую среду до наконечника, частично коническим или ступенчатым. См. рисунок 2a. Выбирая наилучшую конструкцию для данной системы, необходимо учитывать разнообразные критерии эксплуатационных характеристик и условия технологического процесса. Ниже мы рассмотрим подробно аспекты проектирования защитных гильз и их применения.

Рисунок 2a — Семейство защитных гильз

3. Вопросы проектирования защитных гильз

3.1 Материалы

Материал конструкции обычно является первым аспектом, который рассматривается при выборе защитной гильзы для любого конкретного применения.

На выбор материала влияют три фактора:

• Химическая совместимость со средами технологического процесса, которые будут воздействовать на защитную гильзу

• Температурные ограничения материала

• Совместимость с материалом трубопровода технологического процесса, чтобы обеспечить прочные, стойкие к коррозии сварные швы и соединения

Важно, чтобы защитная гильза соответствовала техническим характеристикам конструкции трубопровода или сосуда, в который она будет вводиться, чтобы обеспечить совместимость на уровне конструкции и материалов. Изначальный проект технологического оборудования вероятнее всего учитывал температуру, давление и коррозионную стойкость, а также предусматривал процедуры чистки, сертификацию соответствующими органами, которая требуется, и соответствие кодексам или стандартам. Поскольку установленная защитная гильза фактически становится частью технологического оборудования, эти аспекты первоначального проекта также должны применяться и к защитной гильзе и будут определять выбор материала конструкции и вид монтажа. Международные стандарты на сосуды давления четко определяют допустимые типы материалов и способы изготовления. Хотя эквивалента стандартов на сосуды давления для защитных гильз не существует, стандарты ASME BPVC и B31 регламентируют различные типы трубопроводных фитингов, включая фланцевые, приварные враструб и резьбовые. Подробнее эти аспекты освещаются в следующих материалах:

Читайте также:  Установка кондиционера в квартиру законодательство

Стандарт ASME B16.5 охватывает фланцевые фитинги; стандарт ASME B16.11 охватывает приварные враструб и резьбовые фитинги. Также, в качестве справочного материала, стандарт ASME B31.3 охватывает трубопроводы технологических процессов, а ASME B31.1 охватывает питающие трубопроводы, стандарт ASME B40.9 касается конкретно защитных гильз (хотя и в более общем смысле). Следует уделить надлежащее внимание этим стандартам, проектируя защитные гильзы как неотъемлемые части конструкции технологического оборудования.

Ошибки в определении технических характеристик элементов, испытывающих воздействие давления, могут иметь катастрофические последствия, приводя к потерям человеческих жизней, разгерметизации технологического оборудования и даже могут повлечь за собой преследование по закону. См. примеры установки защитных гильз на рисунке 3.1a.

Рисунок 3.1a — Примеры установки защитных гильз

Несмотря на то, что имеется много вариантов выбора материалов конструкции защитных гильз, наиболее широко используемые материалы — это нержавеющая сталь марки 316, нержавеющая сталь марки 304, сплавы Monel®, Inconel® и Hastelloy®. См. рисунок 3.1b. Существуют также некоторые редко используемые материалы для систем с очень высокими требованиями.

Рисунок 3.1b — Рекомендации относительно материалов защитных гильз

Защитные гильзы обычно изготавливаются из трубок, либо из прутковых заготовок путем механообработки. Каждый вид имеет свои «за» и «против», и выбор надлежащей защитной гильзы зависит от требований конкретной системы.

3.2.1 — Защитные трубки, которые иногда называют «трубчатыми защитными гильзами», с помощью сварки оснащаются фланцем или резьбовым фитингом на одном конце трубки или небольшим отрезком трубы или трубки, а на другом конце они закрыты. Защитные трубки также могут быть выполнены из керамического материала и прикреплены к металлическому фитингу для подключения к технологическому оборудованию. Трубчатые защитные гильзы могут быть выполнены с очень длинным погружаемым отрезком и часто используются для измерений в местах, где силы, создаваемые потоком среды, малы. Поскольку они изготавливаются из трубных изделий, они имеют намного большую внутреннюю полость, чем другие защитные гильзы, что создает значительное запаздывание нагрева. См. рисунок 3.2.3.8b.

Рисунок 3.2.3.8b — Факторы, влияющие на быстродействие защитной гильзы с большой внутренней полостью

Благодаря своей конструкции они имеют намного меньшие номинальные значения давления, и выбор их материалов ограничен. Для измерения температур до 1800 °С защитные трубки выполняются из керамического материала. Для температур выше примерно 1200 °С они часто выполняются из редких металлов, таких как сплав инконель. Керамические материалы не подвержены деформациям, как металлические трубки. Если металлические трубки деформируются, становится трудно илиневозможно,вынуть первичный преобразователь для замены, и изгиб может повредить первичный преобразователь . См. рисунок 3.2.1а и рисунок 3.2.1b.

Рисунок 3.2.1a — Узел защитной гильзы для измерения высоких температур

Рисунок 3.2.1b — Типичная установка для измерения высокой температуры

3.2.2 — Защитные гильзы из прутковой заготовки изготавливаются путем механической обработки из целого отрезка металлического прутка круглого или шестигранного сечения. Защитные гильзы из прутковых заготовок способны выдерживать более высокие давления и более высокие скорости движения потока, чем защитные трубки. Выбор материалов для них шире и их можно монтировать различными способами для выполнения различных требований по давлению технологического процесса. Длины их обычно ограничены из-за ограниченных возможностей высверливания отверстия вдоль заготовки. См. рисунок 2a в п. 2.

3.3 Профили штока

Факторы, которые следует учитывать при выборе вида штока, включают в себя давление технологического процесса, требуемое быстродействие измерительной системы, силу сопротивления потоку среды на гильзе и вихреобразование, обусловленное вибрацией.

Рисунок 3.3a — Профили штоков защитных гильз

1 — Прямой профиль — защитные гильзы имеют одинаковый диаметр на всем протяжении отрезка, вводимого в технологический трубопровод. Такие гильзы имеют наибольший профиль, подвергающийся воздействию технологической среды, и поэтому имеют наибольшие силы сопротивления по сравнению с другими видами гильз с таким же диаметром основания. Из-за большого диаметра наконечника у них большая масса, которую необходимо нагревать, что замедляет реакцию узла измерения на изменение температуры.

Рисунок 1a — Защитная гильза прямого профиля

2 — Ступенчатый профиль — защитные гильзы имеют два прямых отрезка, при этом прямой отрезок меньшего диаметра находится у наконечника. См. рисунок 2a. При таком же диаметре основания, что у защитной гильзы прямого профиля, такая конструкция имеет меньший профиль, подвергающийся воздействию текущей среды технологического процесса, и поэтому в этом случае сила сопротивления будет меньше, а быстродействие выше, так как масса наконечника меньше. Вообще стенки ступенчатых защитных гильз тоньше. Благодаря своей геометрической форме, ступенчатая гильза имеет более высокую собственную частоту, чем конструкции других профилей при таком же диаметре основания, и поэтому она более стойка к вибрациям. Подробнее см. п. 7 «Вибрация» ниже.

Рисунок 2a — Ступенчатая защитная гильза

3 — Конический профиль — защитные гильзы имеют наружный диаметр, уменьшающийся от основания к наконечнику. При том же диаметре основания такой профиль представляет собой хороший компромисс между прямым и ступенчатым профилями. Его сила сопротивления будет меньше, чем в случае прямого профиля, но больше, чем в случае ступенчатой гильзы. Быстродействие также будет выше, чем у прямой гильзы и ниже, чем у ступенчатой. Двумя распространенными формами конического штока являются равномерная (конический профиль на всем протяжении от основания до наконечника) и неравномерная (прямой участок, после которого следует коническая часть). См. рисунок 3a. Благодаря своей форме профиля, такая конструкция является хорошим компромиссом с точки зрения прочности между двумя другими видами. Ее часто выбирают для работы в системах с большими скоростями потока среды, где силы, создаваемые потоком, слишком велики, чтобы использовать ступенчатые гильзы, и коническая конструкция имеет более высокое быстродействие, чем прямая, обеспечивая тем самым оптимальный баланс между прочностью и быстродействием.

Рисунок3a — Коническая резьбовая и коническая фланцевая защитные гильзы

4. Способы монтажа

Обычно защитные гильзы монтируются одним из следующих способов: См. рисунок 4a.

Рисунок 4a — Способы монтажа защитных гильз

4.1 — Резьбовые защитные гильзы ввинчиваются в технологический трубопровод или резервуар, что позволяет легко устанавливать и снимать их, когда это необходимо. Хотя это наиболее широко применяемый способ монтажа, он имеет самые низкие номинальные значения давления среди трех способов монтажа. Резьбовые соединения также могут протекать, и поэтому их не рекомендуется использовать при работе с токсичными, взрывоопасными или коррозионными материалами.

4.2 — Приварные защитные гильзы привариваются к технологическому трубопроводу или резервуару на постоянной основе. Поэтому снять их трудно, требуется вырезать защитную гильзу из системы. Приварные защитные гильзы имеют наибольшие номинальные значения давления и обычно используются там, где имеются большие скорости потока среды, высокие температуры или очень высокие давления. Они необходимы там, где требуется герметичное уплотнение, не допускающее протечек.

4.3 — фланцевые защитные гильзы крепятся болтами к ответным фланцам, которые приварены к технологическому трубопроводу или резервуару. Они имеют высокие номинальные давления, их легко устанавливать и просто заменять. Фланцевые защитные гильзы используются в системах, где имеются коррозионные среды, высокие скорости движения среды, высокие температуры или высокие давления.

Читайте также:  Установки для бесконтактного гидромассажа

4.4 — Защитные гильзы с соединением Vanstone / свободно вращающимся соединением монтируются между ответным фланцем и свободно вращающимся фланцем. Эти защитные гильзы позволяют использовать различные материалы защитной гильзы, контактирующей со средой технологического процесса, и свободно вращающегося фланца, который позволяет сэкономить материал и расходы на изготовление. Такие гильзы являются хорошим выбором для систем с коррозионными средами, так как не имеют сварных швов, что исключает коррозию сварных соединений. Как вариант они могут быть выполнены в виде отливок.

5. Варианты монтажа

Чтобы учесть толщину слоя изоляции сосуда или трубы и другие факторы, приводящие к искажению показаний, например, высокую температуру окружающей среды, в технических характеристиках защитных гильз могут быть указаны варьирующиеся длины отрезков теплоизоляции. Подробнее см. рисунок 5a и п. 4.2 «Выбор и установка».

Рисунок 5a — Длина отрезка теплоизоляции защитной гильзы

5.1 Установка без защитной гильзы

В промышленных технологических процессах защитные гильзы используются почти во всех системах. Исключениями являются системы с очень низким давлением воздуха или вентиляционные системы, системы измерения температуры подшипников и температуры сливаемого смазочного масла в компрессорах. Причины использования чувствительных элементов, вводимых в измеряемую среду без защитных гильз, обычно связаны с необходимостью обеспечить высокое быстродействие или с пространственными ограничениями, как в системах слива из корпусов в компрессорах. Установка чувствительных элементов измерения температуры без защитной гильзы приемлема в некоторых системах или там, где имеются определенные условия:

• Рабочая среда технологического процесса не является коррозионной или опасной в ином отношении

• Технологический процесс не предполагает значительного давления

• Допустимо просачивание воздуха в технологическое оборудование

• Первичный элемент обладает необходимой статической и динамической механической прочностью для работы в данной системе

• Неисправность элемента допускается, если технологический процесс можно беспрепятственно остановить, и если предполагается, что работа может продолжаться без использования результатов измерения

• Если первичный преобразователь температуры непреднамеренно удален из сосуда, трубопровода или канала, это не создает опасности для здоровья людей.

6. Изготовление

Защитные гильзы изготавливаются на специализированных высокоточных станках при тщательном контроле качества, чтобы обеспечить соосность высверливаемой полости с наружным диаметром и постоянную толщину стенки по всей длине защитной гильзы. Выполнение этих критериев очень важно для того, чтобы изготовить защитную гильзу, отвечающую указанным номинальным значениям давления, которые связаны с равномерностью толщины стенки. Это, в свою очередь, связано с выполнением требований стандартов, как указывалось выше.

7. Отказы защитных гильз

Отказы защитных гильз зачастую связаны с одной или несколькими нижеперечисленными факторами: большие силы сопротивления, чрезмерное статическое давление, высокая температура, коррозия и вибрация, вызываемая движением рабочей среды.

7.1 Вибрация

В большинстве случаев отказы защитных гильз бывают вызваны вибрацией, которую создает движение рабочей среды. См. рисунок 7.1a.

Когда рабочая среда, протекая, омывает защитную гильзу, введенную в трубопровод или газоход, по обе стороны от гильзы образуются завихрения. Эти завихрения отрываются попеременно сначала с одной стороны, потом с другой стороны. Это явление называется вихреобразованием, вихревой дорожкой Кармана или завихрениями в потоке. Дифференциальное давление из-за чередующихся завихрений создает силы, попеременно воздействующие на гильзу, что приводит к механическим напряжениям, вызывающим попеременное отклонение в поперечном направлении. Кроме того, существуют другие силы, действующие вдоль оси или параллельно оси потока. См. рисунок 7.1b. Частота образования этих завихрений — называемая частотой вихреобразования (или fs) — зависит от диаметра защитной гильзы, скорости движения рабочей среды и в меньшей степени от числа Рейнольдса.

Рисунок 7.1а — Пример отказа защитной гильзы

Рисунок 7.1b — Дорожка Кармана, отклонение, вызванное силой, действующей в поперечном направлении, и направление движения

Каждая конструкция защитной гильзы имеет собственную частоту, которая обозначается fn и зависит от формы гильзы, ее длины и материала конструкции.

Если частота вихреобразования приближается к собственной частоте защитной гильзы, гильза начинает колебаться, входя в резонанс, и может сломаться с возможными негативными последствиями.

Очевидно, что силы, возникающие вследствие образования завихрений, необходимо учитывать при выборе защитной гильзы, чтобы она имела достаточную прочность и жесткость, чтобы выдерживать условия эксплуатации, и обычно защитные гильзы выбираются таким образом, что частота вихреобразования всегда

Рисунок 3.2.3.8b — Факторы, влияющие на быстродействие

9. Стандарты защитных гильз

9.1 — ASMEPTC 19.3TW-2010-международно признанный стандарт конструирования, позволяющий рассчитать надежно работающие защитные гильзы в широком диапазоне систем измерения температуры.

Он включает в себя оценку механических напряжений, испытываемых защитной гильзой из прутковой заготовки, когда она установлена в технологическое оборудование, на основании ее конструкции, материала, способа монтажа и условий технологического процесса. Подробнее

об этом стандарте см. официальный документ «Расчеты защитных гильз» в главе 8 справочных материалов.

9.2 — Раздел T.4 документа Института энергетики «Указания по предотвращению усталостного разрушения, вызванного вибрацией, в технологических трубопроводах» содержит общее описание характеристик вибрации и описывает, как вибрация влияет на трубопроводные системы. Это полезный документ, помогающий в решении проблем вибрации и содержащий некоторую информацию, касающуюся именно защитных гильз. В нем имеется методика количественной оценки, позволяющей определить «вероятность отказа» (LOF) с использованием расчета собственных частот на основе толщины стенки. В этом документе также содержится ценная информация о корректирующих мероприятиях, которые можно провести, чтобы обеспечить долговечность имеющихся защитных гильз.

9.3 — DIN 43772 — европейский (немецкий) стандарт с указаниями относительно проектирования, конструкций и материалов защитных гильз. Указания по проектированию охватывают различные типы защитных гильз, различные размеры, толщины стенок, типы конструкций, способы подсоединения и требования к маркировке и испытаниям защитных гильз и удлинительных трубок. В него также включены ограниченные оценки прочности (диаграммы нагрузок) на основе условий потока.

9.4 — ASME B16.5— стандарт, который регламентирует проектирование трубопроводных фланцев и фланцевых фитингов. В него входят номиналы давления/ температуры для различных способов соединения и материалов конструкций и полные данные о размерах и допусках. Стандарт также охватывает вопросы проведения испытаний под давлением.

Как уже указывалось выше в этой главе, имеется множество аспектов, которые следует учитывать при выборе надлежащей защитной гильзы для конкретной системы измерения температуры. Инженер, проектирующий систему, должен собрать всю имеющуюся информацию о технологическом процессе и ожидаемых эксплуатационных характеристиках, прежде чем приступить к проектированию системы. Предварительная техническая проработка даст существенные выгоды, позволив спроектировать оптимально работающую систему измерения температуры с наименьшей стоимостью эксплуатации.

источник