Особенности и специфика скользящих опор для трубопроводов
Тяжеловесность труб, соединительных деталей и прочих элементов трубопровода — проблема, требующая грамотного инженерного решения. Скользящая опора для трубопроводов нужна для промежуточной фиксации магистралей в вертикальной плоскости без ограничения продольного перемещения. Неподвижная, или, как ещё её называют, «мёртвая» опора может стать причиной повреждения конструкций в случае их термического расширения.
Скользящие опоры под трубопроводы бывают четырех типов – хомутовые, приварные, роликовые и бескорпусные. Выбор вида оборудования зависит от проектного решения, а также особенностей технологического процесса.
Область применения
Принцип действия
Величина коэффициент трения при взаимодействии стали по стали может при определенных условиях использования увеличиваться до 0,7 единиц. Серьезному увеличению контактных напряжений также способствует процесс перекашивания башмаков конструкции относительно поверхности оборудования.
Для большей части скользящих опор характерен постоянный процесс трения поверхностной части труб об отдельные элементы конкретных сборочных единиц системы.
Преимущества и недостатки
Единственный недостаток скользящих опор — высокая рыночная стоимость.
Классификация
Скользящие опорные элементы по ряду параметров идентичны «мертвым» по конструкции. Отличаются же они тем, что основание последних намертво закрепляется анкерами или приваривается к инженерному сооружению, а подвижные опоры располагаются на траверсе таким образом, чтобы их линейному передвижению ничто не мешало. Диапазон диаметров труб, закрепляемых такими опорами от 18 до 1620 мм.
| Вид опоры | Обозначение, способ монтажа |
| Хомутовая | ОПХ – подвижная хомутовая, крепится гнутым хомутом круглого или плоского типа |
| Бескорпусная | ОПБ – подвижная бескорпусная на подушке, соединяется П-образным хомутом |
| Роликовая (катковая) | КН – Катковая направляющая, основание катается на роликах вдоль оси в продольном направлении |
| Приварная | ОПП – П-образный гнутый профиль. Имеет 1-2 ввариваемых ребра для придания конструкции жесткости |
Самой простой в монтаже и эксплуатации является бескорпусная опора. Для ее установки требуется минимум материалов. Она представляет собой листовой стальной держатель, сформованный под диаметр трубопровода. Такая «подушка» часто дополнительно снабжена хомутом (ленточным или круглым) и опорной пластиной.
Для улучшения вида и износостойкости скользящая опора проходит через окрашивание грунтом или эмалью. Специальные защитные цинковые и порошковые покрытия также повышают уровень надежности детали.
Основной материал для изготовления подвижных опор – углеродистая сталь. При необходимости их использования в условиях низких температур применяется низколегированный вид металла. Отдельно можно упомянуть про диэлектрические опоры. Они востребованы в областях, связанных с высоким напряжением и присутствием электрического тока.
Основные виды скользящих опор исходя из назначения
Конструкция
Правила выбора
Подбор зависит от условий внешней среды трубопроводной системы, типа транспортируемого продукта (в том числе его физическими характеристиками: воспламеняемость, температура, химический состав), способа монтажа креплений, суммарных нагрузок на инженерные конструкции.
Монтаж
Узлы трассы и сборочные единицы требуют установки не менее чем на две опорные конструкции. Нужно выверять верхние плоскости оборудования относительно уровня перед началом монтажных работ. Затем делают разметку осей и мест установки заслонок, вентилей, прочих соединительных деталей. После разметки осей выбираются места установки на трубах заслонок вентилей, компенсаторов, прочих деталей соединительной арматуры. Основание крепится на сооружении после окончательного определения расположения опоры.
Качественные отличия разные марок
Скользящие опорные элементы для трубопровода должны соответствовать ГОСТ 14911-82.
Использование и ремонт
Применение движущихся опор под трубопроводы дает возможность сберечь теплоизоляционное покрытие трубы. С их помощью получится избежать деформаций, которые происходят при растяжении и сжатии материала трубопровода из-за погодных изменений.
Качественный монтаж, соблюдение правил эксплуатации, контроль изготовления по государственному стандарту обеспечит долгий срок службы конструкции, износостойкость и эффективную работу магистрали.
Используемая литература и источники:
При какой прокладке теплопровода не нужны свободные скользящие опоры и почему
Дата введения 2013-01-01
Сведения о своде правил
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 124.13330.2011 «СНиП 41-02-2003 Тепловые сети»
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Введение
При разработке свода правил использованы нормативные документы, европейские стандарты (EN), разработки ведущих российских и зарубежных компаний, опыт применения действующих норм проектными и эксплуатирующими организациями России.
Работа выполнена: И.Б.Новиков (руководитель работы), A.И.Коротков, д-р техн. наук В.В.Шищенко, О.А.Алаева, Н.Н.Новикова, С.В.Романов, Е.В.Савушкина (ОАО «ВНИПИэнергопром»); канд. техн. наук В.И.Ливчак, А.В.Фишер, М.В.Светлов, канд. техн. наук Б.М.Шойхет, д-р техн. наук Б.М.Румянцев; Е.В.Фомичева; Р.В.Агапов, А.И.Лейтман (ОАО «МТК»).
1 Область применения
1.2 Настоящий свод правил распространяется на тепловые сети (со всеми сопутствующими конструкциями) от выходных запорных задвижек (исключая их) коллекторов источника теплоты или от наружных стен источника теплоты до выходных запорных задвижек (включая их) центральных тепловых пунктов и до входных запорных органов индивидуальных тепловых пунктов (узлов вводов) зданий (секции зданий) и сооружений, транспортирующие горячую воду с температурой до 200 °С и давлением до 2,5 МПа включительно, водяной пар с температурой до 440 °С и давлением до 6,3 МПа включительно, конденсат водяного пара.
1.3 В состав тепловых сетей включены здания и сооружения тепловых сетей: насосные, центральные тепловые пункты, павильоны, камеры, дренажные устройства и т.п.
1.4 В настоящем своде правил рассматриваются системы централизованного теплоснабжения в части их взаимодействия в едином технологическом процессе производства, распределения, транспортирования и потребления теплоты.
1.5 Настоящий свод правил следует соблюдать при проектировании новых и реконструкции, модернизации и техническом перевооружении и капитальном ремонте существующих тепловых сетей (включая сооружения на тепловых сетях).
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 9238-2013 Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений
ГОСТ 9720-76 Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 750 мм
ГОСТ 23120-2016 Лестницы маршевые, площадки и ограждения стальные. Технические условия
ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях
ГОСТ 30732-2006 Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. Технические условия
ГОСТ Р 56227-2014 Трубы и фасонные изделия стальные в пенополимерминеральной изоляции. Технические условия
ГОСТ Р 56730-2015 Трубы полимерные гибкие с тепловой изоляцией для систем теплоснабжения. Общие технические условия
ГОСТ Р 58097-2018 Трубы гибкие полимерные армированные с тепловой изоляцией и соединительные детали к ним для наружных сетей тепло- и водоснабжения. Общие технические условия
СП 12.13130.2009 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с изменением N 1)
СП 25.13330.2012 «СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 30.13330.2016 «СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий» (с изменением N 1)
СП 42.13330.2016 «СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений»
СП 43.13330.2012 «СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий» (с изменениями N 1, N 2)
СП 45.13330.2017 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты» (с изменением N 1)
СП 52.13330.2016 «СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение»
СП 60.13330.2016 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (с изменением N 1)
СП 61.13330.2012 «СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (с изменением N 1)
СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87* Несущие и ограждающие конструкции» (с изменениями N 1, N 3)
СП 265.1325800.2016 Коллекторы коммуникационные. Правила проектирования и строительства
СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения
СанПиН 2.1.4.2496-09 Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. Изменение к СанПиН 2.1.4.1074-01
СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены термины по [2], [4], а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 автоматизированный узел управления; АУУ: Устройство с комплектом оборудования, устанавливаемое в месте подключения системы отопления здания или его части к распределительным тепловым сетям от центрального теплового пункта и позволяющее изменить температурный и гидравлический режимы систем отопления, обеспечить учет и регулирование расхода тепловой энергии.
3.2 вероятность безотказной работы системы [Р]: Способность системы не допускать отказов, приводящих к падению температуры в отапливаемых помещениях жилых и общественных зданий ниже нормативных.
3.3 квартальные тепловые сети: Распределительные тепловые сети внутри кварталов городской застройки.
коммуникационный коллектор: Протяженное проходное подземное сооружение, предназначенное для совместной прокладки и обслуживания инженерных коммуникаций, с внутренними инженерными системами, обеспечивающими его функционирование.
3.5 коэффициент готовности (качества) системы [
]: Вероятность работоспособного состояния системы в произвольный момент времени поддерживать в отапливаемых помещениях расчетную внутреннюю температуру, кроме периодов снижения температуры, допускаемых нормативами.
3.6 магистральные тепловые сети: Тепловые сети (со всеми сопутствующими конструкциями и сооружениями), транспортирующие горячую воду, пар, конденсат водяного пара, от выходной запорной арматуры (исключая ее) источника теплоты до первой запорной арматуры (включая ее) в тепловых пунктах.
3.7 ответвление: Участок тепловой сети, непосредственно присоединяющий тепловой пункт к магистральным тепловым сетям или отдельное здание и сооружение к распределительным тепловым сетям.
3.8 полупроходной канал: Протяженное подземное сооружение с высотой прохода в свету от 1,5 до 1,8 м и шириной прохода между изолированными трубопроводами не менее 600 мм, предназначенное для прокладки тепловых сетей без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
3.9 проходной канал: Протяженное подземное сооружение с высотой прохода в свету не менее 1,8 м и шириной прохода между изолированными трубопроводами, равной 
мм, но не менее 700 мм, предназначенное для прокладки тепловых сетей без постоянного присутствия обслуживающего персонала.
3.10 распределительные тепловые сети: Наружные тепловые сети от тепловых пунктов до зданий, сооружений, в том числе от центрального теплового пункта до индивидуального теплового пункта.
3.11 система централизованного теплоснабжения; СЦТ: Система, состоящая из одного или нескольких источников теплоты, тепловых сетей (независимо от диаметра, числа и протяженности наружных теплопроводов) и потребителей теплоты.
3.12 срок службы тепловых сетей: Период времени в календарных годах со дня ввода в эксплуатацию, по истечении которого следует провести экспертное обследование технического состояния трубопровода в целях определения допустимости, параметров и условий дальнейшей эксплуатации трубопровода или необходимости его демонтажа.
3.13 тепловой пункт: Сооружение с комплектом оборудования, позволяющее изменить температурный и гидравлический режимы теплоносителя, обеспечить учет и регулирование расхода тепловой энергии и теплоносителя.
3.14 тоннель: Протяженное подземное сооружение с высотой прохода в свету не менее 1,8 м, предназначенное для прокладки тепловых сетей, отдельно или совместно с другими сетями инженерно-технического обеспечения.
3.15 транзитная тепловая сеть: Тепловая сеть, проходящая по земельному участку и (или) через здание, но не имеющая ответвлений для присоединения теплопотребляющих установок на таком земельном участке или в здании.
3.16 трубы, бывшие в употреблении: Трубы, демонтированные после первичной (предыдущей) эксплуатации.
3.17 узел ввода: Устройство с комплектом оборудования, позволяющее осуществлять контроль параметров теплоносителя в здании или секции здания или сооружения, а также, при необходимости, осуществлять распределение потоков теплоносителя между потребителями.
Скользящая опора для трубопроводов
Трубопровод оказывает большую нагрузку на пролеты и опорные инженерные сооружения. Это связано с большим весом труб, фитингов, соединительной арматуры и других комплектующих. Они являются составными частями систем теплоснабжения, магистральных и технологических линий транспортировки.
Трубы и другие комплектующие преимущественно выполняются из металла и нередко имеют большие установочные размеры. Вес погонного метра труб даже, если они выполнены из облегченных композитных материалов, значительно возрастает при заполнении объема линий технологическими продуктами, которым в случае тепломагистралей является жидкий теплоноситель. Особенно увеличивает нагрузку прокачка жидких веществ (воды для питья и ГВС, воды с антифризом теплотрасс, технологических растворов, суспензий).
Помимо статических нагрузок при эксплуатации возникает тепловое изменение линейных размеров и диаметров компонентов. Оно связано с сезонными колебаниями температуры окружающей атмосферы и климатическими условиями в зонах размещения. Немаловажным фактором является температура самого транспортируемого агента, заполняющего внутреннее пространство трубопровода. Например, повышение на 100°С температуры пара приводит к удлинению одного погонного метра паропровода на 1,2 мм, что ведет к продольному смещению линейно протяженных участков теплопровода.
Кроме того, на трубопроводы при прокачке действуют крутящие моменты, поперечные и осевые и нагрузки. Транспортировка перемещаемой среды осложняется порывами ветра, гидроударами, вибрацией разной амплитуды и цикличности.
Для чего применяются опоры трубопроводов?
Надежность и безопасность трубопроводов в местах установки обеспечивается не только качественным подбором труб и соединительной арматуры, но и надежным удержанием в проектном положении ствола. Предназначенные для этого конструкции должны воспринимать и правильно распределять действующие нагрузки на грунт или специально подготовленное основание.
Немаловажное значение имеет опорная часть конструкции, которая предохраняет трубу от изгибов и размыкания соединительных узлов в местах сочленений. В опорах удерживающее усилие обеспечивается упругими прокладками, зажатыми между трубопроводом и опорой.
В скользящих конструкциях основание не закрепляется на бетонной поверхности и может свободно перемещаться по горизонтальной плоскости. Для поддержания труб используют насыпи, траншеи, стойки и этажерки, специально оборудованные опорными башмаками, часто крепят трубопроводы к стенам и эстакадам кронштейнами.
При прокладке теплотрасс в лотке перед трассировкой теплоцентралей укладывают опорную подушку под основание труб, которая предохраняет конструктив от истирания и деформаций при перепадах температур.
Преимущества установки подвижных опор теплопроводов
Опора считается одной из наиболее ответственных частей систем теплоснабжения. Она воспринимают вертикальное усилие и подбираются под характеристики подвижности конкретного трубопровода. Одновременно опора служит защитным приспособлением, предохраняющим трубы от повреждений в местах соприкосновения с несущей конструкцией, проходным каналом или траверсом.
В зависимости от конструкции опоры относятся к неподвижным либо подвижным. Подвижность ограничена разумными пределами, чтобы не допустить опрокидывания или разворота опоры от механических воздействий.
Опоры, как одни из самых ответственных частей трубопровода, обладают следующими преимуществами:
• максимально точно сохраняют месторасположение трубы на опорном листе, защищая от порывов ветра, сейсмических толчков.
• обеспечивают опирание трубы любого веса/диаметра с минимальным напряжением стенок, не образуя вмятин и повреждений;
• обладают высокой несущей способностью при относительно невысоких ресурсных затратах на сооружение;
• разнообразие стандартизованных исполнений позволяют выбрать модификацию опоры, оптимально подходящей к условиям эксплуатации.
При выборе типа исполнения проектировщики теплосетей учитывают не только расчетные значения усилий, но и процесс взаимодействия элементов системы. Оправданным является применение башмаков опор с антифрикционным покрытием (фторопласт), опирающихся на опорную подушку (бетонную плиту). Это в разы улучшит скольжение обычного для теплотрасс сочетания «сталь-бетон» с коэффициентом трения 0,5. Также целесообразно использовать опоры каткового или шарикового типа с коэффициентом трения 0,1.
Большинство опор трубопроводов состоят из основания, стойки и ложемента.
Основание (стальной уголок или швеллер) крепится к несущей конструкции при помощи анкерных болтов, сварки или заливкой бетонным раствором.
С помощью стойки выставляется высота горизонтального положения трубы при монтаже надземных линий. Конкретный уровень подъема регулируется подвижными скользящими элементами, фиксируемыми с помощью болтовых и цанговых соединений.
Ложемент (полукруглый держатель) предназначен для надежной фиксации трубоукладочного комплекта в проектном положении. Трубопровод может не закрепляться плотно, и труба будет свободно перемещаться вдоль оси. Такая опора называется направляющей. На части, соприкасаемые с трубой, ставится прокладка или наносится демпфирующее покрытие. Ложемент состоит из следующих узлов:
• опорного с криволинейной поверхностью для плотного контакта с поверхностью трубы;
• фиксирующего, оборудованного специальными захватами для удержания трубопровода
Какие существуют виды подвижных опор?
Подвижные опоры для трубопроводов имеют идентичную со стационарными сооружениями конструкцию. Отличие состоит в том, что основание неподвижных опор приваривается к строительной конструкции или крепится анкерами. Подвижные опоры свободно лежат на траверсе или ином горизонтальном основании, по которому могут передвигаться. Они предназначены для укладки труб с наружным диаметром от 18 до 1620 мм. Опоры этого типа классифицируются на следующие виды, объединенные в группы по способу крепления к трубопроводу:
Как правильно выбрать скользящие опоры трубопровода?
Скользящие опоры относятся к виду подвижных опор, по типу конструкции эта категория включает хомутовые и роликовые исполнения. Под скольжением понимается возможность продольного перемещения смонтированных труб, сохраняя вертикальную пространственную устойчивость.
Опоры скользящие, используемые на практике, подразделяются на:
1. независимо скользящие;
2. роликовые одно/двухкатковые;
3. диэлектрические хомутовые;
4. жесткие с гибким компенсатором;
5. устанавливаемые на кронштейнах.
Скользящие опоры подвижные бугельные (ОПБ)
Популярностью в теплотехнике пользуются скользящие опоры бугельного типа под трубопроводы диаметром 32–1520 мм. Сверху полукруглый бугель подобно крышке прикрывает теплопровод. Простая деталь по выполняемой функции заменяет несколько скоб из металлического профиля. В опоре предусмотрена установка бугеля на резьбовые шпильки сверху трубы с последующим гаечным креплением. Опора свободно перемещается по подушке футляра или в канале теплотрассы.
В отличие от бугельной корпусной, которая производится в заводских условиях, для изготовления бескорпусной опоры не требуется специального оборудования. Она может собираться сервисными организациями самостоятельно в условиях ремонтной мастерской, для этого:
1. обрезок трубы распиливается симметрично вдоль оси на две равноценные половинки;
2. привариваются по 2 крепежные планки с отверстиями по бокам каждой заготовки, в более простом варианте просто сверлятся сквозные отверстия для шпилек или винтов по краям изгиба;
3. одну половину приваривают к опорному листу и затем размещают на бетонной подушке теплотрассы;
4. другим полухомутом-бугелем закрывают трубу после укладки и стягивают гайками с другой половиной (ложементом).
Для обслуживания перекачки высокотемпературного агента используется опоры в диэлектрическом исполнении. Для перекачки хладагентов используются теплоизолирующие прокладки. Опора может оснащаться дополнительными компонентами: заземлением, теплоспутниками и кронштейнами. В районах с высокой сейсмоактивностью нашли широкое применение опора БКП (бугельная корпусная пружинная) для теплотрасс. От базовой комплектации она отличается оснащением пружинным блоком для демпфирования подземных толчков.
Область применения скользящих опор
Скользящие опоры находят применение в сооружениях по транспортировке продуктов по трубопроводам различных климатических зон и отраслей:
• в трубопроводных системах тепловых и атомных электростанций;
• инженерных сетях и жилищно-коммунальном хозяйстве;
• нефтяной/нефтехимической и газодобывающей промышленности;
• на промышленных предприятиях, использующих в производстве технологические трубопроводы.
Выбор места установки и монтаж
Скользящие опоры размещаются на трубопроводе по возможности ближе к сосредоточенным нагрузкам, арматуре, фасонным деталям, фланцам. Сварные соединения располагаются от ближнего края опоры на расстоянии 5 см для труб диаметром менее 50 мм. Если диаметр трубы больше 50мм, отступать от опоры надо 200 мм или больше.
Сборочные единицы и узлы трубопроводных линий укладываются не менее, чем на две опорные конструкции. Верхние плоскости опор должны выверяться по уровню перед укладкой труб. После разметки осей размечают места установки на трубах задвижек, вентилей, компенсаторов и соединительной арматуры. После окончательного определения места опоры основание крепят на стационарном сооружении.
