Трубопроводы горячей воды и пара: виды, характеристики и особенности монтажа

Трубопроводы пара и горячей воды используются для отопления зданий, производственных и складских помещений. Самым распространённым материалом для таких коммуникаций является сталь, однако, существуют и другие варианты, из которых производят такие системы. Такие конструкции разделяются на категории и виды, которые имеют уникальные технические характеристики.

Трубопроводы теплосетей могут транспортировать не только горячую воду, но и пар

Особенности трубопроводов для теплосетей

Транспортируемая по таким трубопроводам среда, как правило, имеет температуру выше 115 °C. Показатель избыточного давления в системе может доходить до 1,6 МПа. Трубы для таких сетей выполняются из разных материалов, но лидирующие позиции занимает использование стали. Стальные трубы обладают высокими показателями прочности и надёжны в использовании. Для того, чтобы улучшить их технические характеристики, в большинстве случаев стальные изделия проходят термическую обработку. Такая процедура снижает последствия гидроудара в системе. В документации обязательно должен быть пункт, повествующий о том, какой режим термической обработки использовался при создании труб.

В некоторых случаях термическая обработка не проводится. Это происходит по таким причинам:

• в случае, если необходимые технические характеристики уже достигнуты в процессе изготовления труб;
• если труба уже прошла термическую обработку при изготовлении с помощью горячего формообразования.

Очень важно добиться нужных технических характеристик, чтобы исключить возможность возникновения гидроудара. Эта аварийная ситуация приводит к разгерметизации системы, в результате чего происходит утечка транспортируемой среды (воды, пара).

Помимо стальных сплавов, для производства водяных и паровых трубопроводов используют следующие материалы:

• чугун;
• цветные сплавы.

В сетях, работающих под высокими температурами, чаще всего используются стальные трубы

Правила Государственного технического надзора не принято распространять на коммуникации, которые относятся к I категории с показателем наружного диаметра меньшим, чем 51 мм и конструкции II, III, IV категории с показателями наружного диаметра менее 76 мм. Кроме этого, под эти правила не подпадают трубопроводы, расположенные до задвижки парового котла и временные магистрали, прокладываемые на короткий срок (до 1 года).

Категории трубопроводов

Трубопроводы пара и горячей воды подразделяют на 4 основные категории по рабочим параметрам воды и пара. Основные рабочие параметры, по которым рассчитывается категория той или иной коммуникации, таковы:

• для конструкций, переносящих пар от котлов рабочими параметрами, считаются давление и температура среды на выходе;
• для паровых коммуникаций, осуществляющих работу от турбин — самый высокий показатель противодавления и температуры (на холостом ходу);
• для паровых конструкций различных отборов пара (нерегулируемых, регулируемых) — самое высокое значение давления и температуры среды в отборе.
• для конструкций, транспортирующих пар от редукционных и редукционно-охладительных установок — самый высокий показатель давления и температуры среды.
• для коммуникаций, переносящих питательную воду после диаэраторов увеличенного давления — номинальное давление среды с учётом характеристик системы.
• для горячих водопроводов (подающих и обратных) — самый высокий показатель давления и температуры, учитывая насосные конструкции и рельеф местности.

Каждый трубопровод имеет свою категорию, которая определяется исходя из показателей давления и температуры рабочей среды

Зависимость категорий от температуры представлена в таблице №1.

Таблица 1

Важно! Как правило, категория теплосети, которая вычисляется по рабочим параметрам воды или газа на входе в неё, указывается в технической документации и относится ко всей коммуникации, независимо от её длины.

В некоторых случаях допускается несоблюдение этих правил, однако, для этого требуется чёткое объяснение по отступлению от законов, которое необходимо передать в соответствующие органы на рассмотрение.

Зависимость категорий от давления указана в таблице №2.

Таблица 2

Виды теплосетей

В зависимости от различных факторов все теплосети, к которым относят трубопроводы горячей воды и пара, подразделяются на виды. Рассмотрим основные факторы, по которым осуществляется разделение этих конструкций:

• по теплоисточнику;
• по транспортируемой среде;
• по типу прокладки;
• по проектной схеме.

В зависимости от теплоисточника выделяют:

• централизованные (от тепловой или атомной станции);
• децентрализованные (от автономных котельных).

Сети ГВС и отопления должны иметь парное количество труб

По транспортируемой среде выделяют следующие типы трубопроводов:

• водные;
• паровые.

Конструкции, которые переносят горячую воду, имеют одну отличительную черту — четное количество труб в системе. Это связано с тем, что помимо транспортировки горячей воды, такая система обязательно должна обладать отводом. Кроме этого, трубопроводы, транспортирующие горячую воду, различают по количеству труб (две, четыре и т. д.).

Трубопровод для пара является более сложной системой(с инженерной точки зрения). Это связано с тем, что пар, передвигающийся по ней, нагревается до температуры, которая превышает температуру воды. При неправильном производстве или обустройстве парового трубопровода, трубы могут подвергнуться деформации под воздействием сильного нагрева. Кроме этого, необходимо брать во внимание ещё один фактор — возникновение конденсата на стенках труб. Определение расхода пара по диаметру трубы и давлению проводится с учётом скорости. В случае необходимости этот показатель можно определить по таблице в интернете или высчитать самому.

По типу прокладки все теплосети принято дифференцировать на:

• надземные (открытые);
• подземные (скрытые);

Подземные, в свою очередь, подразделяются на:

• канальные;
• бесканальные.

Магистрали прокладываются наземным или подземным способом

Надземные конструкции, как правило, прокладывают в тех случаях, когда необходимо обезопасить трубопровод от сейсмически активных (подвижных) подземных грунтов, а также в случаях, когда скрытая прокладка затруднительна из-за густозастроенного района, который уже обладает широкой сетью подземных коммуникаций. Установка трубопровода должна проходить в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) на надёжные металлические опоры, которые способны фиксировать коммуникацию над землёй по всей её длине.

Подземные (скрытые) магистрали выполняют с учётом СНиП канальным или бесканальным методом. Канальный метод подразумевает прокладку трубу в бетонный канал. Это мероприятие позволяет защитить коммуникацию от температурных и коррозийных воздействий, а также от передвижения грунтов. Все каналы подразделяют по конструктивным особенностям на:

• лотковые;
• монолитные.

Прокладка бесканальным методом является самой популярной из-за своей экономической целесообразности. В этом случае происходит укладка труб непосредственно в предварительно подготовленную траншею. Как правило, такой вариант подразумевает использование конструкций из материалов, обладающих отличными антикоррозийными показателями: поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ) и т. д.

Виды трубопроводов по схеме проектирования

По схемам проектирования все теплосети, в состав которых входят водные и паровые трубопроводы, можно дифференцировать на:

• магистральные;
• распределительные;
• ответвления.

Полезная информация! Кроме этого, существует специальный подвид теплосетей, который называют квартальным. Квартальная сеть является переходным элементом между распределительной системой и потребителями.

Магистральные трубопроводы не имеют ответвлений, они являются транзитными

Магистральные трубопроводы являются транзитными и не обладают ответвлениями. Перенос среды по таким коммуникациям осуществляется от источника до распределительных систем. Показатель температуры в таких конструкциях колеблется от 90 до 150 °C, а сечение труб бывает от 525 до 1020 мм.

Распределительные системы транспортируют тепло от магистральных коммуникаций до конечного потребителя (в дома и квартиры). Показатели диаметра таких трубопроводов доходят до 525 мм, а температура колеблется от 85 до 110 °C.

Ответвления — это сегмент теплосети, который стыкует тепловой пункт с магистральным трубопроводом или жилую постройку с распределительной системой.

Проектирование трубопроводов: основные положения

Проекты для трубопроводов, транспортирующих горячую воду или газ, выполняются только компетентными органами. Существуют определённые нормы, прописанные в технической документации, по которым должно происходить проектирование этих конструкций. При расчётах обязательно нужно учитывать следующие параметры:

• показатели температуры;
• температурное расширение материала, из которого выполняется коммуникация;
• рабочее и максимальное давление;
• вес конструкции.

С учётом полученных данных специалисты определяют срок службы трубопровода и прописывают его в паспорта конструкций. Кроме этого, в документации обязательно должно указываться установленное в процессе проектирования число запусков. Конструкция должна быть спроектирована максимально удобно для проведения профилактических осмотров и контроля.

Конструкция сети должна позволять инспектировать и обслуживать трубы без проблем и трудностей

Стыковка деталей и соединительных элементов конструкции проводится методом сварки. Фланцевые и резьбовые соединения допускаются только в тех случаях, когда: конструктивные элементы коммуникации имеют фланцы, устанавливаются чугунные трубы диаметром не более 100 мм, относящиеся к IV категории. Сцепление с помощью тройников допускается только в том случае, если конструкция относится к III или IV категории.

Все элементы трубопроводной конструкции в обязательном порядке должны иметь защиту от губительного воздействия коррозии. А также все части коммуникации, которые обладают температурой выше 55 °C и находятся в открытом доступе для обслуживающего персонала, должны иметь необходимую теплоизоляцию.

Подземный (скрытый) монтаж трубопроводов

Проект, по которому будет проводиться монтаж трубопроводной коммуникации, транспортирующей горячую воду или пар, должен выполняться с учётом строительных норм и правил (СНиП) компетентными организациями.

Согласно СНиП, запрещается совместный монтаж трубопроводов в грунте, если хотя бы один из них относится к I категории. Также, монтируя систему в полупроходной траншее, нужно учитывать, что её высота должна быть не менее 1,5 метра, а дистанция между изолированными трубами — минимум 60 см.

Отрезки, на которых монтируется различная запорная арматура, должны располагаться в утолщениях тоннеля, для того, чтобы без проблем осуществлять профилактический осмотр или ремонт оборудования.

Размеры тоннеля для подземной магистрали должны отвечать требованиям принятых стандартов

Кроме этого, стоит обращать внимание на то, что при монтаже труб в проходных траншеях высота тоннеля должна быть не менее 2 м, а показатель ширины между изолированными трубами — минимум 70 см.

Надземный (открытый) монтаж трубопроводов

В случае, если необходимо провести открытую прокладку коммуникации, транспортирующей горячую воду или пар, необходимо учитывать некоторые строительные нормы и правила. В отличие от скрытого монтажа, открытая установка коммуникации допускает совместное расположение трубопроводов любых категорий.

Такой вариант прокладки, как правило, ограничен планом застройки города и выполняется гораздо реже. Открытая проводка трубопроводных коммуникаций часто используется на территории промышленных предприятий различной направленности.

Такой способ имеет свои преимущества, например, его можно использовать в тех случаях, когда подземный вариант исключается из-за различных факторов. Условия, когда прокладка открытого трубопровода обязательна, таковы:

• высокий показатель застоя грунтовых вод;
• сейсмоактивные районы;
• область вечной мерзлоты.

Очень важным моментом, считается оснащение трубопроводной коммуникации открытого типа необходимой теплоизоляцией. Изоляция, которая расположена на открытой магистрали не испытывает давления почвы, а также не подвергается воздействию влаги и активных химических соединений, что влияет на её эксплуатационный срок и рабочие характеристики.

Помимо этого, стоимость надземной прокладки существенно ниже, чем подземной. В некоторых случаях экономия средств достигает 40%.

Наземные магистрали требуют утепления, для этого используют различные материалы и изоляцию

Арматура и другие устройства трубопроводов горячей воды и пара

В соответствии со строительными нормами и правилами все трубопроводы, входящие в состав теплосетей, должны быть оснащены необходимыми измерительными приборами, запорной и регулирующей арматурой. Стоит учитывать, что настройка приборов должна отвечать необходимым параметрам, например, показатель давления в защитном элементе не должен быть выше расчётного более чем на 10%. В случае если система функционирует на пониженном давлении, то предохранительные приборы должны проходить индивидуальную настройку, подходящую для условий в системе.

Обратите внимание! Защитные клапаны должны оснащаться отводящими системами, чтобы в случае необходимости перенаправить среду и защитить обслуживающий персонал от возможного ожога при срабатывании клапана. Отводящие трубопроводы обязательно должны защищаться от замерзания и оснащаться системой слива конденсата.

Помимо этого, любая арматура должна иметь специальные обозначения на корпусе. Маркировка описывает следующие параметры:

• товарную маркировку производителя;
• диаметр условного прохода (Ду);
• условное давление и температуру транспортируемой воды или пара;
• направление, указывающее движение среды;
• марка стали.

Выбор манометра

Подбор манометра для трубопроводной системы — это очень ответственное мероприятие, так как данный прибор осуществляет контроль давления воды или пара в трубопроводе и может дать информацию об аварийной ситуации.

По точности манометр должен соответствовать такому классу:

• 2,5 — при показателях давления среды, не превышающих 2,5 МПа;
• 1,5 — при показателях давления среды больше чем 2,5 МПа;
• 1,0 — при показателях давления среды больше чем 14 МПа.

Шкала прибора должна содержать красную черту, по которой можно определить допустимое давление в системе. Монтаж приспособления выполняется на отрезке трубопровода, который располагается в доступном месте. Манометр монтируют или строго вертикально или с допустимым уклоном вперёд до 30°.

Трубопроводы, транспортирующие пар и горячую воду – особый тип конструкций, которые должны проектироваться и эксплуатироваться в строгом соответствии с правилами СНиП. Такие магистрали различаются по уровню давления и температуры и для каждого типа используются трубы, имеющие соответствующие технические характеристики.