Заказать звонок
logo
Продажа теплоизоляции,
огнезащиты и ровинга
собственного
производства
Бесплатная
доставка
Статьи
24 Января 2014
Теперь продукцию марки "Ivotbazalt" можно покупать и в Нижнем Новгороде у нашего диллера ООО "Пирамида". Компания "Пирамида" сотрудничает с ведущими отечественными и зарубежными производителями и имеет большой опыт в работе…
16 Мая 2013
Компания IvotBazalt в мае 2013 года начала поставку матов в кремнеземной ткани ТИБ 6К на Белоярскую атомную электростанцию. Белоярская атомная электростанция им. И.В. Курчатова (БАЭС) — российская атомная электрическая станция, расположена в городе…
тел. (495) 775-89-65
17.02.2012 15:55

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ

Надежность, долговечность теплоизоляционной конструкции их безопасная эксплуатации и необходимый уровень энергосбережения во многом зависит от качества проектирования.

Основными элементами теплоизоляционной конструкции является теплоизоляционный и покровный слои, от правильного выбора материалов которых зависит эксплуатационная надежность конструкции тепловой изоляции. Выбор теплоизоляционных материалов и изделий при проектировании осуществляется с учетом их назначения и области применения.

При выборе теплоизоляционных материалов и конструкций для поверхностей с положительными температурами теплоносителя (20°С и выше) следует учитывать следующие факторы.

-         месторасположение изолируемого объекта;

-         температуру изолируемой поверхности;

-         температуру окружающей среды;

-         теплотехнические характеристики теплоизоляционного материала, среди которых важнейшей является его теплопроводность;

-         допустимую температуру применения теплоизоляционного материала;

-         требования пожарной безопасности;

-         агрессивность окружающей среды или веществ, содержащихся в изолируемых объектах;

-         коррозионное воздействие на изолируемый объект;

-         эксплуатационные свойства материала изолируемой поверхности ;

-         допустимые нагрузки на изолируемую поверхность;

-         наличие вибрации и ударных воздействий;

-         требуемую долговечность теплоизоляционной конструкции;

-         санитарно-гигиенические требования;

-         температурные деформации изолируемых поверхностей;

-         конфигурацию и размеры изолируемой поверхности;

-         условия монтажа (стесненность, высотность, сезонность и пр.).

При выборе  теплоизоляционных материалов и конструкций для тепловой изоляции поверхностей с отрицательными температурами дополнительно следует учитывать относительную влажность окружающего воздуха, влажность теплоизоляционного материала и его паропроницаемость.

Теплоизоляционная конструкция должна быть энергоэффективной – иметь оптимальное соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчетного срока эксплуатации; выдерживать без снижения теплозащитных свойств и разрушения эксплуатационные, температурные, механические, химические и другие воздействия. Теплоизоляционная конструкция должна быть безопасной для окружающей среды и обслуживающего персонала при эксплуатации.

Исходя из этого, большое значение придаётся правильно сформулированному техническому заданию, которое должно содержать все необходимые для проектирования исходные данные. Зачастую проект тепловой изоляции выполняют проектировщики технологической части проекта, слабо представляющие особенности работы теплоизоляционной конструкции в разных условиях, поэтому техническому заданию следует уделять больше внимания.

Техническое задание должно содержать:

-  наименование объекта (цеха, предприятия) или его шифр, номер строительного титула с указанием местонахождения (город, район);

-  стадийность проектирования;

-  перечень изолируемого оборудования, линий трубопроводов, их шифры или маркировки. Должны быть указаны геометрические размеры: для трубопроводов – наружный (или условный) диаметр и длина, для арматуры и фланцевых соединений – диаметр условного прохода, для оборудования (аппаратов) – габаритные размеры или площадь поверхности (в случае сложной конфигурации);

-  характеристику веществ, содержащихся в изолируемом объекте (наименование, температуру, давление и т.п.);

-  расположение изолируемого объекта (на открытом воздухе, в помещении, канале, тоннеле, грунте)  и расчетную температуру окружающего воздуха;

-  если трубопровод или аппарат имеют наружный обогрев – указание об его виде и температуре греющих поверхностей (для трубопроводов-спутников следует указать их количество и наружный диаметр);

- указание о назначении теплоизоляционной конструкции, а именно: обеспечение заданного значения теплового потока с поверхности изоляции; предотвращение конденсации влаги на поверхности изоляции; обеспечение заданной температуры на поверхности изоляции (от ожогов  при обслуживании); предотвращение замерзания вещества, содержащегося в изолируемом оборудовании или трубопроводе в течение определенного времени; предотвращение конденсации влаги из транспортируемых газов на внутренней поверхности газоходов; сохранение заданной температуры транспортируемого вещества  при его хранении; соблюдение заданного перепада температур на входе и выходе транспортируемого вещества; и т.д.;

-  специальные требования к теплоизоляционным конструкциям, если таковые имеются (сейсмостойкость, стойкость к вибрации, и т.п.).

К техническому заданию на проектирование тепловой изоляции должны прилагаться чертежи общих видов подлежащего изоляции оборудования и наиболее сложных его узлов.

Указание о назначении тепловой изоляции определяет толщину теплоизоляционного слоя и имеет большое значение при выборе материала покрытия.

На основании анализа исходных данных, приведенных в техническом задании, принимаются технические решения, по которым разрабатывается рабочая документация по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов..

Рабочая документации по тепловой изоляции включает:

-         основной комплект рабочих чертежей теплоизоляционных конструкций;

-         техномонтажную ведомость;

-         спецификацию оборудования.

Для сложных теплоизоляционных конструкций в составе рабочей документации дополнительно разрабатываются  чертежи изделий и деталей, входящих в состав теплоизоляционной конструкции или привариваемых к изолируемой поверхности.

Рабочие чертежи теплоизоляционных конструкций, по которым выполняются теплоизоляционные работы, должны разрабатываться для каждого аппарата технологических установок и трубопроводов. Чертежи разрабатываются в системе СПДС. Если теплоизоляционная конструкция (или её элементы подлежат изготовлению на заводах, чертежи конструкций следует разрабатывать по ЕСКД). На чертежах указывают расположение приварных крепежных элементов, теплоизоляционного и покровного слоя и других слоев с указанием способов крепления, размеров и привязок к элементам аппарата, трубопровода или теплоизоляционной конструкции. Если таковые имеются, показывают съемные конструкции для люков, фланцевых соединений, арматуры и т.д. На чертежи должны быть четко показаны все элементы конструкции, во избежание ошибок при её монтаже.

Важнейшим документом в составе рабочей документации является техномонтажная ведомость, которая, по сути, заменяет собой рабочие чертежи теплоизоляционных конструкций для трубопроводов.

В техномонтажной ведомости приводятся: наименование изолируемого объекта: для аппаратов - цилиндрическая часть, днище, люки, фланцевое соединение; далее трубопроводы, фитинги, арматура, фланцевые соединения трубопроводов и т.д. и их геометрические размеры. Указываются месторасположение и температура изолируемого объекта, назначение теплоизоляционной конструкции, поэлементный состав теплоизоляционной конструкции (теплоизоляционный слой, если требуются, пароизоляционный и предохранительный слои, покрытие, окраска и т.д.). Указывается толщина теплоизоляционного слоя в конструкции и заказная толщина для волокнистых уплотняющихся материалов, толщина металлического защитного покрытия, объем теплоизоляционного слоя в конструкции, м3, поверхность тепловой изоляции, м2, поверхность пароизоляционного и других входящих в конструкцию элементов со ссылками на разработанные чертежи теплоизоляционных конструкций.

На основании техномонтажной ведомости рекомендуется разрабатывать ведомость объемов теплоизоляционных работ, являющуюся по сути своей заданием на составление сметы, определяющей стоимость материалов и работ, и основой для разработки проекта производства работ.

При этом, как правило, определяется объем теплоизоляционных работ по каждому виду используемого теплоизоляционного материала (плиты или маты из минеральной ваты или стекловолокна по маркам, формованные изделия – цилиндры сегменты, скорлупы из минеральной ваты, стекловолокна, известково-кремнеземистые, перлитоцементные, на основе ФРП или пенополистирольные, изделия из вспененного каучука, пенополиэтилена, пенополиуретана заливочного и напыляемого, пеностекла и других видов теплоизоляционных материалов по маркам и типоразмерам). Определяются: поверхность покровного слоя на изготовление и установку, при этом для металлического покрытия - в зависимости от его толщины; поверхность и материал пароизоляционного слоя с указанием о его герметизации; поверхность окраски поверхности трубопроводов с отрицательными температурами; поверхность окраски покрытия изнутри (например, для алюминиевого покрытия), и снаружи; поверхность установки каркаса из металлической сетки или проволочного для крепления теплоизоляционного слоя на вертикальных трубопроводах и оборудовании; поверхность приварки штырей. Указывается необходимое количество металлоконструкций (опорных колец и разгружающих устройств), требуемое количество инвентарных лесов.

Поскольку ведомость объемов работ не является обязательным документом в составе рабочей документации, её рекомендуется приводить в общих данных по рабочим чертежам.

В составе общих данных по рабочим чертежам приводятся основные исходные данные, описание теплоизоляционных конструкций, способов крепления, коэффициенты уплотнения деформируемых материалов.

На основе выполненных проработок составляется спецификация оборудования (СО).

Ранее до 1997г. в практике проектирования тепловой изоляции отраслевыми институтами использовались альбомы типовых конструкций тепловой изоляции оборудования и трубопроводов (например, серия 7.903.9 – 2, 3; 7.906.9 - 2 и др.), разработанные институтом «Теплопроект». В 1997г. указанные альбомы были отменены, как устаревшие и не отвечающие современным требованиям. Эти альбомы до настоящего времени пользуются большим спросом у проектировщиков, однако, ссылка на них в проектах не допускается, а их переработка признана нецелесообразной в связи с разнообразием представленных на отечественном рынке теплоизоляционных материалов и изменившимися требованиями к теплоизоляционным конструкциям.

В связи с этим в 2011 году ОАО "Теплопроект" совместно с ОАО "ЦПП" и ·ООО "Внедренческий Центр Инсофт Сервис" (ВЦИС) ·выпустили новейшую типовую серию 7.903.9-6.11 (Тепловая изоляция трубопроводов с положительными температурами) , действующую взамен 7.903.9-2 Выпуск 1,2; 7.903.9-3 Выпуск 0,1 ; 3.903-11.

В альбомах приводятся рекомендации по применению, конструктивные решения, расчетная толщина тепловой изоляции в зависимости от назначения и условий применения теплоизоляционных конструкций, расход материалов на изоляцию 10 п.м. трубопровода в зависимости от диаметра и толщины изоляции или на 1 м3 изоляции для оборудования. Для волокнистых материалов даны рекомендации по оптимальным коэффициентам уплотнения. Такие альбомы уже разработаны для теплоизоляционных изделий компаний ОАО «Ивотстекло» («IvotBazalt»), а также по использованию теплоизоляционных плит «ТЕРМО» и матов из тонкого базальтового волокна производства ОАО «Термостепс».

При выборе теплоизоляционного материала необходимо стремиться применять материалы с низкой теплопроводностью, что обеспечит требуемый тепловой поток при минимальной для этих условий толщине. Новый СНиП в диапазоне от 20оС до 300оС рекомендует применять теплоизоляционные материалы и изделия со средней плотностью не более 200 кг/м3 и теплопроводностью при температуре 25оС не более 0,05 Вт/(м×К). Теплоизоляционные материалы, применяемые во втором слое двухслойных конструкций теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурой от 300оС до 600оС, должны иметь коэффициент теплопроводности при температуре 125оС не более 0,08 Вт/(м×К), что соответствует теплопроводности изделий с гофрированной структурой или плитам минераловатным на синтетическом связующем.

В качестве первого слоя двухслойных конструкций теплоизоляции оборудования и трубопроводов с температурами содержащихся в них веществ в диапазоне от 300°С до 600°С могут быть применены теплоизоляционные материалы и изделия со средней плотностью не более 350 кг/м3 и теплопроводностью при температуре 300оС не более  0,12 Вт/(м×К), что соответствует возможностям известково-кремнезёмистых и перлитоцементных.

Для теплоизоляционного слоя теплоизоляционных конструкций для оборудования и трубопроводов с отрицательными температурами теплоносителя рекомендуется применение материалов и изделий с плотностью не более 200 кг/м3 и коэффициентом теплопроводности не более 0,05 Вт/(м×оС) при температурах не ниже минус 40оС. При более низких температурах необходимо применять теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности не более 0,04 Вт/(м×оС). Выполнение этих требований позволит снизить толщину теплоизоляционного слоя, что существенно влияет на стоимость конструкций и трудоемкость монтажа тепловой изоляции.

Для поверхностей с отрицательными температурами следует преимущественно применять материалы с закрытыми порами, такие как вспененный синтетический каучук, пенополиэтилен, пенополиуретан или пеностекло Фомглас.

При выборе теплоизоляционных материалов и защитных покрытий следует учитывать совместимость элементов теплоизоляционной конструкции между собой и материалом изолируемого объекта, с агрессивными факторами окружающей среды, включая возможное воздействие веществ, содержащихся в изолируемом объекте.

Например, не допускается применение металлопласта с полимерным покрытием в условиях прямого воздействия солнечной радиации или применение покрытий из алюминиевых сплавов без защиты от коррозии при соприкосновении с изделиями и деталями теплоизоляционных конструкций, изготовленных из углеродистой стали (сетка, проволочные кольца, штыри, опорные кольца и т.п.) и штукатуркой, содержащей цемент. Нежелателен контакт известково-кремнеземистых изделий с поверхностью алюминиевого покрытия из-за возможности возникновения щелочной коррозии.

Не могут применяться элементы конструкции из оцинкованной стали, например подвески из оцинкованной проволоки или скобы из оцинкованной стали, касающиеся поверхности с температурой более 350оС.

Расчет толщины теплоизоляционного слоя в конструкциях промышленной тепловой изоляции выполняется в зависимости от её назначения и условий применения.

Практические расчеты толщины тепловой изоляции выполняются по формулам стационарной и нестационарной теплопередачи через плоскую, цилиндрическую и сферическую стенки, адаптированным для конкретных условий применения. В расчетах используются  инженерные методики, учитывающие теплофизические свойства материалов, термическое сопротивление изолированной стенки, температуру теплоносителя и окружающей среды, условия теплообмена на внутренней и внешней поверхностях изоляции,

В расчетах учитывается зависимость теплофизических свойств теплоизоляционного материала от температуры и влажности, степень черноты или коэффициент излучения материала наружной поверхности изоляции, деформативные свойства и степень уплотнения материала в конструкции и др.

При расчете тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей двухтрубной бесканальной и канальной прокладки нормируются суммарные тепловые потери подающего и обратного трубопроводов. При этом толщина теплоизоляционного слоя принимается одинаковой для подающего и обратного трубопроводов. Чаще всего толщина тепловой изоляции определяется по нормам плотности теплового потока или с целью обеспечения безопасной для человека температуры на поверхности изоляции. При этом должны быть обеспечены требуемые параметры технологического режима.

Институтом «Теплопроект» для проведения указанных расчетов разработана компьютерная программа на базе программного пакета Excel c  использованием элементов языка программирования Visual Basic, облегчающая проведение трудоемких расчетов и анализ их результатов.

В 2003г. НТП «Трубопровод» (программное обеспечение) и ОАО «Теплопроект» (расчетные методики и информационная база) разработана компьютерная программа автоматизированного проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Программа в автоматическом режиме полностью формирует теплоизоляционную конструкцию, рассчитывает и генерирует техномонтажную ведомость для строительного подразделения, ведомость объемов работ для сметного отдела и спецификацию в отдел материального обеспечения.

Программа Изоляция включает решение следующих задач:

-          оптимальный выбор теплоизоляционных конструкций и материалов;

-          расчет минимально необходимой толщины теплоизоляционного слоя;

-           подбор типоразмеров изделий;

-          расчет объемов работ и общего количества материалов;

-           выпуск проектной документации.

Предусмотрена возможность использования типоразмеров материалов изоляции конкретного производителя, указанного проектировщиком.

Исходными данными являются: тип и размер изолируемого объекта, его температура и расположение, прочие данные задаются по умолчанию и могут быть изменены пользователем. Геометрические размеры теплоизоляции рассчитываются в зависимости от назначения изоляции, типа изолируемого объекта, его размеров, температуры продукта, параметров окружающей среды, характеристик материала изоляции с учетом его уплотнения.

Программа Изоляция может производить расчеты в соответствии со следующими нормативными документами:

  • СНиП 41-03-2003
  • НР 34-70-118-87 (для атомных и тепловых станций).

Программа рассчитывает изоляцию трубопроводов наземной прокладки и проложенных в грунте (канально и бесканально), включая прямые участки, отводы, переходы, арматуру и фланцевые соединения; трубопроводов двухтрубной прокладки (канальной и бесканальной), в том числе теплосетей; различных видов оборудования – как стандартных (насосов, емкостей, теплообменников и др.), так и сложных составных аппаратов, включающих  различного вида обечайки, днища, штуцера, люки и фланцевые соединения.