О монтаже и особенностях эксплуатации медных труб в системах подачи энергоносителей
рассказывает профессор МГСУ А.Д.Жуков.
Наиболее применяемыми энергоносителями в системах отопления зданий являются мазут, газ, в последние годы - сжиженный газ. Транспортировка горючих жидкостей предъявляет особые требования к трубопроводам и отопительным установкам.
Установки для отопления жидким топливом
В установках для отопления жидким топливом в качестве энергоносителя применяется сверхжидкий мазут. Так как речь идёт о горючей жидкости и об опасной для качества воды среде, соблюдение всех норм и сводов правил по проектированию, монтажу и эксплуатации отопительных установок имеет особую значимость.
Если говорить о нормах, действующих в Германии, то требования закона о регулировании водного режима (WHC) и предписания о горючих жидкостях (VbF) считаются выполненными, если соблюдены предписания TRbF «Технических правил для горючих жидкостей». Требования к трубопроводам для жидкого топлива излагаются в документе TRbF 231 ч.1 «Трубопроводы на территории заводов», включая трубопроводы по обслуживанию топок для сжигания жидкого топлива, которые рассматриваются далее в разделе. Помимо этого следует учитывать «Общие требования техники безопасности» предписания TRbF 200.
Таблица 1
Нормы и своды правил для установок отопления жидким топливом
Топки для сжигания жидкого топлива изготавливают согласно нормам DIN 4755 ч.5 и DIN EN 125 14 ч.1 и 2 «Установки подачи мазута в горелки».
Для установок жидкого топлива могут быть использованы инсталляционные трубы из меди, согласно EN 1057 с жёсткостью меди марки Cu–DHP R 220 (в бухтах) и марки Cu–DHP R 250 (полужёсткие трубы мерной длины). Трубы бесшовные со знаком качества Общества по контролю качества медных труб (G?tegemeinschaft Kupferrohre V).
Таблица 2
Параметры медных труб WICU® и SANCO®, использование которых допустимо в установках отопления жидким топливом
Требуемые в документе TRbF 231 соответствующие обозначения как доказательство качества являются составной частью требований нормы EN 1057 и условий Общества по контролю качества медных труб. Медные трубы WICU® и SANCO® отвечают всем этим требованиям и являются допустимыми в пределах параметров, указанных в табл. 2. Трубы с параметрами 12х1,0 мм и более дополнительно имеют знак технического контроля DVGW.
Проектирование и эксплуатация установок для жидкого топлива
Подача жидкого топлива из бака к горелке осуществляется через одно- или двухлинейную систему. Медные трубы монтируют с использованием разъёмных и неразъёмных соединений.
Смонтированные трубопроводы для жидкого топлива, запорные элементы подвергаются испытанию под давлением с использованием воздуха или инертного газа с повышением рабочего давления в 1,1 раза или испытанию под гидравлическим давлением с повышением рабочего давления в 1,3 раза, однако не менее 5 бар. Установка считается герметичной, если через 10 мин после стабилизации температуры давление в течение одного часа испытаний не падает.
Преимущественно используется однолинейная система (рис. 1). При однолинейной системе жидкое топливо транспортируется только по одному всасывающему трубопроводу и подаётся из топливного резервуара через насос к горелке. Если топливный насос совмещён с горелкой, он должен быть оснащён деаэратором. При негерметичном трубопроводе насос всасывает воздух, что приводит к сбоям в работе горелки. Таким образом могут быть обнаружены неисправности и проведены меры по их устранению.
Рис.1. Схема однолинейной подачи жидкого топлива к горелке с деаэратором (открытая система): 1 – питающая труба; 2 – деаэратор; 3 – трубка для измерения уровня жидкости; 4 – датчик предельного уровня; 5 – аварийный кран; 6 – измерительный прибор; 7 – деаэратор жидкого топлива с фильтром (открытая система); 8 – топливный насос; 9 – горелка; 10 – топливный резервуар (размещённый в грунте)
Всасывающий трубопровод должен подводиться в резервуар под постоянным напором и без использования приемного клапана в резервуаре. Так как мазут подается только в незначительном количестве, то такой трубопровод должен прокладываться в незамерзающей области, чтобы избежать сбоев в работе установки вследствие осаждения парафина.
Двухлинейная система (рис. 2) включает в себя подающий и отводящий трубопроводы. Жидкое топливо всасывается из топливного резервуара через подающую линию и подаётся к горелке. Излишнее количество жидкого топлива и случайно попавший в результате всасывания воздух выводятся обратно в резервуар через отводящую линию. Поэтому система деаэрируется самостоятельно. Отводящий трубопровод должен закачиваться в топливном резервуаре выше поверхности жидкого топлива или выводиться таким образом, чтобы полностью исключить эффект вспенивания топлива.
Рис.2. Схема двухлинейной подачи жидкого топлива к отдельной горелке: 1 – питающая труба; 2 – деаэратор; 3 – трубка для измерения уровня жидкости; 4 – датчик предельного уровня; 5 – аварийный кран; 6 – измерительный прибор; 7 – горелка; 8 – топливный насос; 9 – фильтр; 10 – запорный вентиль; 11 – приёмный клапан; 12 – топливный резервуар (размещённый в грунте)
При негерметичности отводящего трубопровода в двухлинейной системе утечка жидкого топлива может оставаться незамеченной. Для того чтобы в подобном случае в трубопроводах, проложенных в грунте, не происходило загрязнение почвы, топливопроводы должны быть снаружи и изнутри оснащены приборами для контроля за утечкой, или уложены в герметичную просматриваемую защитную трубу. Из-за значительных монтажных затрат двухлинейная система используется редко.
Прокладка трубопроводов
Медные трубопроводы (из труб WICU® и SANCO®) должны прокладываться, по возможности, над землёй, быть лёгко доступными и защищенными от возможных повреждений. Медные трубы, прокладываемые в каналах стен, потолков и полов, защищают от механических повреждений прокладкой в защитной трубе. Следует учитывать температурное расширение труб. Медные трубы должны быть уложены неподвижно и не могут служить в качестве опоры.
При подземной прокладке трубопроводы должны прокладываться таким образом, чтобы не была повреждена изоляция. Укладку необходимо осуществлять в герметичной защитной трубе. Негерметичность должна легко обнаруживаться, например, благодаря прокладке с наклоном к подвальному помещению. Следует сохранять дистанцию не менее 1 м к прочим линиям снабжения. Трасса прокладки трубопроводов под землёй должна быть определена в плане. В нем также следует обозначить места пересечения и близкого расположения их к другим трубопроводам.
Испытание под давлением необходимо провести до засыпки землёй. Следует определить, является ли катодная защита от коррозии действительно необходимой. Отдельные отрезки или трубы из разных материалов, при использовании которых существует опасность коррозии из-за возникновения гальванической пары, необходимо отделить друг от друга при помощи изолирующих деталей.
При надземной прокладке, если вблизи проложены трубопроводы для различных опасных веществ, они должны быть обозначены кольцами или надписью (коричневой краской – RAL 9005).
Системы газоснабжения
В Германии требования к горючим газам для общественного газоснабжения изложены в предписаниях DVGW – Arbeitsblatt G 260/142. Для бытовых целей важным является семейство газов 2, в котором сгруппированы природные газы. Согласно классификации Воббе, они разделяются на группы L (low) – газы под низким давлением и H (high) – газы под высоким давлением. Городские газы (семейство газов 1) и углеводород/воздушные смеси (семейство газов 4) ещё недостаточно распространены.
Трубопроводы газоснабжения для газов из семейств 1,2 и 4 следует монтировать согласно «Техническим правилам монтажа газопроводов, DVGW – TRGI 86/96» (DVGW – Arbeitsblatt G 600), издание 1996г. Для сжиженных газов (семейство газов 3) действуют нормы TRF или TRR 100. Нормы TRGI являются составной частью нормы VOB часть C – DIN 18381. В табл. 3 приведены важнейшие своды правил для установок газоснабжения.
Таблица 3
Нормы и своды правил монтажа газопроводов
Нормы TRGI действуют для проектирования, монтажа, переоснащения и обслуживания установок газоснабжения, а также главных запорных устройств (НАЕ) вплоть до установок для вывода технологических газов в атмосферу.
С целью обеспечения безопасной эксплуатации газопроводов в нормах TRGI 86/96 предъявлены особые требования к применяемым трубам. Все составные части установок газоснабжения должны быть надёжными в эксплуатации. Медные трубы следует использовать согласно DIN EN 1057 и DVGW – Arbeitsblatt GW 392 (табл. 4).
Таблица 4
Минимальная толщина стенки медных труб в установках газоснабжения
Трубы WICU® и SANCO® со знаком технического контроля DVGW соответствуют этим требованиям и поэтому могут использоваться с учётом предписаний о монтаже. Для соединения медных труб КМЕ следует учитывать инструкции DVGW – Arbeitsblatt GW2.
Проектирование и монтаж газопроводов
Газопроводы в зданиях и на земельных участках работают при низком (до 0,1 бар) или среднем давлении (0,1-1,0 бар). В этой области выгодно применять медные трубы, которые обладают высокой надёжностью в эксплуатации и простой техникой соединения. На рис. 3 изображены важнейшие компоненты установки газоснабжения с секциями трубопровода согласно норме TRGI.
Рис.3. Установка газоснабжения с центральным газовым счётчиком в подвале с подключением к внешнему газопроводу: 1 – разводка к другим потребителям; 2 – распределительная линия, в которой не измерен расход газа; 3 – потребительская линия с измеренным расходом газа; 4 – подводка к газовому котлу; 5 – внешние газовые коммуникации; 6 – предохранительный стопор; 7 – изолирующий элемент; 8 – главное запорное устройство (НАЕ); 9 – разъёмное соединение; 10 – регулятор давления газа; 11 – запорное устройство газового счётчика; 12 – газовый счётчик; 13 – запорное устройство [АЕ]; 14 – арматура для присоединения приборов; 15 – термочувствительное запорное устройство [ТАЕ]; 16 – газовый котёл
Внешние газопроводы
Медные трубы в трубопроводах газоснабжения могут прокладываться по штукатурке, либо в грунте на земельных участках согласно правилам техники монтажа. Для прокладки медных труб в почве траншеи должны быть вырыты и заполнены подстилающим слоем в соответствии с инструкцией DVGW – Arbeitsblatt G 462/1. Верхний слой земли должен составлять 0,6–1,0 м, но не более 2 м (рис. 4).
Рис.4. Способы прокладки трубопроводов газоснабжения: А – открытой проводкой; Б – под штукатуркой без свободного пространства; В – или в шахтах и каналах
В обязательном порядке укладывают защитную ленту, а трассу прохождения трубопровода обозначают на общем плане, который передают владельцу трубопровода. При подведении газопровода к зданию необходимо учитывать требования инструкции DVGW – Arbeitsblatt G 459.
Строительство над подземными трубопроводами запрещено. Если трубы проложены не под подвальными помещениями зданий, что возможно только в исключительных случаях, следует учитывать инструкцию DVGW – Arbeitsblatt G 459. В случае прокладки трубопроводов в недоступных зонах, шахтах или каналах они должны иметь трубу-оболочку, изготовленную из коррозионно-стойкого материала. Наружные трубопроводы должны иметь защиту от внешней коррозии, а также от механических повреждений.
Рис.5. Хранилище сжиженного газа на участке
Антикоррозионная защита. Этому требованию отвечают трубы WICU®, изолированные с целью защиты от коррозии. Требования согласно норме DIN 30 672 по защите от внешней коррозии при помощи пластмассовой «рубашки» WICU®, в требованиях нормы DIN 30 672, группа требований В (коррозирующие грунты), выполняются благодаря соответствию следующим пунктам: беспористость, особая стойкость изоляции, стойкость против вмятин, ударная прочность, относительное удлинение и прочность на разрыв.
Возможные места соединений согласно норме DIN 30672 обертывают коррозионно-стойкой изоляцией или термоусадочным рукавом.
Внутренние газопроводы
Линии трубопроводной сети следует прокладывать открытой проводкой, под штукатуркой без свободного пространства, или в шахтах и каналах (рис. 4). Трубопроводы газоснабжения с рабочим давлением выше 0,1 бар не могут прокладываться под штукатуркой.
Линии газопровода не могут прикрепляться к другим трубопроводам или служить опорой для них и прочих конструкций. Их следует разместить таким образом, чтобы они не попадали под воздействие капающей воды и конденсата других трубопроводов.
Для крепления труб WICU® и SANCO® следует применять такие кронштейны, как крепёжные захваты с эластичными прокладками (звукоизоляцией). Несущие части кронштейнов должны изготавливаться из негорючих материалов.
Элементы зданий, к которым крепятся трубопроводы, согласно норме DIN 4102 должны соответствовать: при низких постройках классу огнестойкости F 30 и при прочих постройках классу огнестойкости F 90.
Крепёжные элементы (например, дюбеля) должны изготавливаться из негорючих материалов. Трубы следует крепить таким образом, чтобы их положение оставалось стабильным в случае возникновения пожара и чтобы трубы не выскальзывали из мест соединений.
Газопроводы, которые проводятся в проветриваемых помещениях, следует укладывать в трубу-оболочку, защищённую от коррозии или состоящую из коррозионно-стойких материалов. Такая труба-оболочка не может быть заменена пластмассовой оболочкой WICU® .
Газопроводы не должны прокладываться в бесшовном (заливном) полу. Газопроводы, прокладываемые в пазах под бесшовным полом, в каналах железобетонных конструкций, внутри выравнивающего слоя бетона или в изоляции следует защищать от коррозии таким же образом, как и наружные трубопроводы. Благодаря антикоррозионной защите трубы WICU® можно применять и при использовании гипсосодержащих штукатурок.
Испытание трубопроводных установок
В норме TRGI даны подробные инструкции, которые следует выполнять при проведении испытаний под нагрузкой и на герметичность, а также при наполнении или выводе из эксплуатации возможных ненужных трубопроводных установок. Результаты испытаний следует сообщить предприятию газоснабжения (GVU).
Таблица 5
Виды испытаний трубопроводов и регламентные мероприятия
Монтаж трубопроводов сжиженного газа
Под термином «сжиженный газ» подразумевают пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и их смеси. Сжиженный газ в нормальных атмосферных условиях газообразный и характеризуется тем, что он уже при комнатной температуре под сравнительно невысоким давлением разжижается.
При добыче нефти и природного газа сжиженный газ выступает в качестве попутного газа. Дополнительно при переработке сырой нефти его содержание достигает 2-3 % всей рафинированной продукции. Для трубопроводов сжиженного газа необходимо учитывать нормы, приведённые в табл. 6.
Таблица 6
Нормы и своды правил для трубопроводов сжиженного газа
Согласно сводам правил, следует различать, в зависимости от назначения, три исполнения газопроводов с различными требованиями к материалам, по технике их обработки и с техническими условиями для приёмки (табл. 7). В § 30 нормы DruckbehV различаются 2 вида установок среднего давления, а в норме TRF описываются установки низкого давления.
Таблица 7
Критерии для газопроводов низкого и среднего давления
К трубопроводам сжиженного газа промышленного назначения норму TRF следует применять только тогда, когда не учитываются прочие правила, как, например, предписание для напорных резервуаров с его техническими правилами, например, TRF, TRR, TRG, предписания по предотвращению несчастных случаев, например, UVV, VBG 21, и директивы по безопасности взрывоопасных объектов.
Проектирование, монтаж и эксплуатация трубопроводов сжиженного газа
Медные трубы хорошо зарекомендовали себя в трубопроводах для сжиженного газа благодаря легкости обработки. В табл. 8 представлены варианты использования труб SANCO® и WICU® в установках для сжиженного газа низкого и среднего давления. Допускается применение труб, имеющих знак подтверждения качества.
Таблица 8
Применение труб SANCO® и WICU® в трубопроводах сжиженного газа низкого и среднего давления
Установки для сжиженного газа, используемые в домашнем хозяйстве для отопления, приготовления пищи и подогрева воды работают, как правило, под низким давлением с номинальным давлением при подключении 50 мбар.
Проектирование и прокладка трубопроводов
Выбор параметров трубопроводной сети следует осуществлять таким образом, чтобы падение номинального давления по всей длине трубопровода, включая арматуру, не превышало 5 % (2,5 мбар). Если резервуар для сжиженного газа установлен на большом расстоянии от здания, может стать более экономичным использование трубопровода среднего давления.
Трубы SANCO® и WICU® , которые применяются для трубопроводов сжиженного газа, могут соединяться путем пайки твердым припоем, сварки или опрессовки. Пайка мягким припоем недопустима.
Рис. 6. Установка для сжиженного газа с наземным резервуаром и подведенным к зданию трубопроводом среднего давления: 1 – запорный клапан установки; 2 – испытательное и контрольное устройство; 3 – подвод к дому; 4 – регулирующая арматурная группа (RAG) с главным запорным устройством; 5 – предупреждающая лента газопровода; 6 – труба WICU® , проложенная в грунте; 7 – песчаный слой (со всех сторон по 10 см); 8 – ограждение или защита от переезда (при необходимости); 9 – регулятор давления с предохранителем; 10 – газовая плита; 11 – газовый котел
Трубопроводы для сжиженного газа могут быть внутренними, наружными и подземными. В зависимости от места прокладки может оказаться необходимой защита медных труб от внешней коррозии. Согласно норме TRF, подземные трубопроводы принципиально должны иметь защиту от внешней коррозии. Наружные трубопроводы следует дополнительно защищать от механических повреждений.
Трубопроводы, прокладываемые в грунте
Подземные трубопроводы должны иметь минимальную глубину прокладки 60 см и не должны проходить в зонах каких-либо строений (рис. 7). Песчаный слой со всех сторон должен достигать 10 см и трубы должны прокладываться таким образом, чтобы они не могли быть повреждены вследствие механической нагрузки. Минимальное расстояние к электропроводке должно составлять 80 см. При защищенной укладке, например, под защитными плитами, а также около линий связи и управления это расстояние можно сократить до 30 см. Трасса трубопровода должна быть отмечена лентой, расположенной над трубопроводом на высоте 20 см и задокументирована в масштабном плане трубопроводной сети.
Рис.7. Прокладка трубопровода в грунте: 1 – предохраняющая лента; 2 – песчаный слой, 10х10 см; 3 – газопровод; 4 – телефонный кабель; 5 – электрический кабель
Внутренние трубопроводы
Трубопроводы по штукатурке должны крепиться свободно при помощи зажимов. При прокладке под штукатуркой пространство вокруг трубопроводов следует полностью заполнить строительным материалом. Трубопроводы, прокладываемые под штукатуркой, должны иметь защиту от коррозии.
Если трубопроводы прокладываются в помещении с агрессивной средой и существует возможность контакта медных труб со стройматериалами, содержащими нитрит или аммоний, то медные трубы в таком случае должны иметь такую же защиту, как и наружные трубопроводы. Медные трубы не должны прокладываться в бесшовном (заливном) полу. Медные трубы, прокладываемые в пазах под бесшовным полом, в каналах железобетонных конструкций, внутри выравнивающего слоя бетона или в изоляции, следует защищать от коррозии таким же образом, как и наружные трубопроводы.
Антикоррозионная защита осуществляется аналогично защите газопроводов с применением труб WICU®. При этом, пластмассовая рубашка WICU® не заменяет защитную трубу - «оболочку», которая требуется при прокладке трубопровода в непроветриваемых помещениях.
При прокладке трубопроводов выбирают такое размещение захватов, чтобы даже в случае возникновения пожара трубы не могли выскользнуть из мест соединения. Несущие детали кронштейнов, включая дюбели, изготавливают из негорючих материалов.
Фотоматериалы предоставлены KM Europa Metal AG
