,

+375 (17) 202-44-44

+375 (17) 202-44-45

+375 (17) 202-44-46

-75

-

Полимерные трубы для внешних тепловых сетей: ориентация на температурный режим
2010-06-28 12:33:10

В последние годы полимерные технологии все увереннее проникают в современную теплоэнергетику.

Еще каких-то 10–15 лет назад мы удивлялись применению полимеров во внутридомовых системах ГВС и отопления и с недоверием относились к трубам из сшитого полиэтилена (РЕХ), включая металлопластик. Однако со временем применение труб известных европейских производителей и их правильная, в соответствии с техническими требованиями производителей, эксплуатация на внутридомовых сетях показали высокую жизнеспособность и экономическую целесообразность данных технологий.

А за последние 6–8 лет и на внешних сетях российских городов стали уверенно применяться гибкие полимерные теплоизолированные трубы. Но если для применения на внутридомовых сетях отопления было возможно просто копировать западные технические решения, то в случае внешних тепловых распределительных сетей ситуация оказалась намного сложнее и интереснее.

Р’ специализированной литературе РЅРµ раз обсуждался РІРѕРїСЂРѕСЃ Рѕ невозможности РїСЂСЏРјРѕРіРѕ копирования западных полимерных технологий для широкого применения РЅР° тепловых сетях постсоветского пространства. Кратко напомним, что трубы РёР· сшитого полиэтилена (Р° только Рѕ трубах PEX можно серьезно говорить РІ случае массового применения РЅР° внешних тепловых распределительных сетях применяются РІ Европе РЅР° небольших внутриквартальных сетях СЃ незначительными тепловыми нагрузками (как правило, РґРѕ 6 бар, РґРѕ 70°С Рё РґРѕ 110–125 РјРј РїРѕ диаметру). Для тепловых же сетей больших Рё средних СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёС… РіРѕСЂРѕРґРѕРІ нужны трубопроводные системы Р±óльших диаметров Рё Рє тому же рассчитанные РЅР° Р±óльшие температуры Рё давления. Поняли это СЃРѕ временем Рё ведущие западные компании – производители РіРёР±РєРёС… теплоизолированных труб, переориентировавшись РЅР° СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёР№ рынок коттеджного строительства Рё тепловых сетей поселков Рё небольших РіРѕСЂРѕРґРѕРІ.

В последние годы еще, правда, случаются рецидивы позиционирования недобросовестными дилерами толстостенных РЕХ труб известных западных производителей как труб для тепловых сетей со значительными тепловыми нагрузками, вопреки рекомендациям самих производителей. Однако подобных случаев встречается все меньше, в основном благодаря выросшей за последние годы «полимерной грамотности» технических служб теплосетевых компаний.

Технические же решения по развитию полимерных технологий для российских тепловых сетей нашим производителям пришлось искать самостоятельно.

Как показал опыт компании «Группа РџРћР›Р?МЕРТЕПЛО», РѕСЃРЅРѕРІРѕР№ решения большинства технических РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРІ РїРѕ созданию РіРёР±РєРёС… полимерных теплоизолированных труб для тепловых сетей больших СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёС… РіРѕСЂРѕРґРѕРІ стало применение технологии армирования. Конструкция РіРёР±РєРёС… армированных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС неоднократно описывалась РІ специализированной литературе.

РЎ начала выпуска первых армированных труб РІ 2004 РіРѕРґСѓ проложено уже более 3000 километров труб повышенной надежности Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ. РџРѕ анализу исключительно РЅРёР·РєРѕР№ аварийности РЅР° данных трубах писалось РјРЅРѕРіРѕ. РќРѕ последняя суровая Р·РёРјР° преподнесла разработчикам данной системы приятный СЃСЋСЂРїСЂРёР· – РЅР° трубах Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ последнего поколения РїРѕ РІРёРЅРµ производителя произошла всего РѕРґРЅР° авария. Причина – недостаточная степень сшивки внутреннего слоя РЕХ (РІ настоящее время установлена система Рѕnline контроля, полностью исключающая повторение РїРѕРґРѕР±РЅРѕР№ ситуации РІ будущем).

Более того, РІ РѕРґРЅРѕР№ региональной теплосети был выявлен случай ошибочной установки трубы Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ рассчитанной РЅР° рабочую температуру 95°С, РІ зависимую схему системы отопления СЃ температурой 110–115°С. РўСЂСѓР±Р° деформировалась, РЅРѕ выстояла почти неделю!

РџРѕ сравнению СЃ трубами Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ аварийность РЅР° РіРёР±РєРёС… теплоизолированных трубах КАСАФЛЕКС СЃ напорными трубами РёР· спирально-гофрированной нержавеющей стали оказалась несколько выше, однако осталась РЅР° СѓСЂРѕРІРЅРµ 2–3 аварии РЅР° 1000 километров сетей РІ РіРѕРґ. Данное значение аварийности лежит РІ пределах европейских РЅРѕСЂРј Рё практически полностью обусловлено либо неправильным монтажом фитингов (несоосность трубы Рё фитинга), либо ошибками проектирования (отсутствие неподвижной РѕРїРѕСЂС‹ РїРѕРґ запорной арматурой РІ месте сочленения СЃ трубами КАСАФЛЕКС).

Следует отметить, что РІ целом семейство труб Р?ЗОПРОФЛЕКС Рё КАСАФЛЕКС почти полностью покрывает потребность теплосетевых компаний РІ трубах для внутриквартальных тепловых сетей. Для 100 процентов удовлетворения потребности РЅРµ хватает только труб СЃ условными диаметрами 150–200 РјРј РЅР° рабочие температуры РґРѕ 155°С.

Что же касается экономической эффективности применения семейства РіРёР±РєРёС… теплоизолированных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ Рё КАСАФЛЕКС, то РѕРЅР° оказывается разной для разных РІРёРґРѕРІ труб семейства. Если РїРѕ трубам Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ Сѓ теплосетевых компаний РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРІ уже РЅРµ возникает – трубы РІ земле оказываются значительно дешевле, чем металлические РІ РџРџРЈ изоляции, то для труб КАСАФЛЕКС инициальные затраты РёРЅРѕРіРґР° оказываются выше. РџРѕ причине высоких Рё крайне нестабильных европейских цен РЅР° требуемый сортамент нержавеющей стали трубы КАСАФЛЕКС становятся существенно дороже труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ.

Относительно высокая себестоимость труб КАСАФЛЕКС, Р° также невозможность изготовления труб КАСАФЛЕКС больших диаметров РІ РіРёР±РєРѕРј исполнении побудили специалистов Группы РџРћР›Р?МЕРТЕПЛО Рё сотрудников РќРўР¦ «Пластик» Рє РїРѕРёСЃРєСѓ полимерных вариантов высокотемпературных труб. Частично РѕР± этом направлении развития семейства РіРёР±РєРёС… теплоизолированных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС уже писалось. Последние результаты совместной работы ученых РќРўР¦ «Пластик» Рё наших коллег РёР· американских Рё европейских компаний – ведущих мировых производителей специальных полимерных высокотемпературных материалов – позволили сформулировать принципиально новый РїРѕРґС…РѕРґ Рє развитию всего направления полимерных армированных высокотемпературных труб.

Подобный высокотехнологичный проект не может быть реализован в рамках одного, даже очень высокопрофессионального коллектива. В данном случае следует говорить о проведении целой программы исследований, лежащих на стыке трех различных направлений:

  • научно-исследовательского, включающего РІ себя разработку новых марок высокотемпературных полимеров;
  • инженерно-технологического, отвечающего Р·Р° разработку оптимальной конструкции многослойной армированной системы Рё технологию ее производства;
  • внедренческого, позволяющего правильно поставить задачу Рё провести полный комплекс долговременных испытаний РЅР° реальных тепловых сетях СЃ реальными тепловыми нагрузками.
  • Отдельно хотелось Р±С‹ остановиться РЅР° третьем, внедренческом направлении данного проекта. РќРµ часто РІ создании высокотехнологичной системы, предназначенной для широкого внедрения РЅР° предприятиях теплоэнергетики, принимает участие потребитель, пусть даже самый крупный. Однако РІ данном случае, учитывая абсолютно нетрадиционный РїРѕРґС…РѕРґ Рє самой постановке задачи, Р° также большую ответственность Р·Р° РІСЃРµ принимаемые технические решения, СЃ самого начала Рє работе над проектом были привлечены ведущие технические специалисты РњРѕСЃРєРѕРІСЃРєРѕР№ объединенной энергетической компании (РњРћР­Рљ) – стратегического партнера Группы РџРћР›Р?МЕРТЕПЛО.

    Прежде чем углубиться в особенности конструкций тех или иных полимерных армированных систем, попробуем разобраться в температурных режимах, которые применяются на тепловых распределительных сетях России и стран СНГ. Данный вопрос не является определяющим при использовании металлических труб – ограничения в этом случае возникают только по системе теплоизоляции (для пенополиуретана – 135°С). В случае же использования полимерных труб в тепловых сетях температурные режимы начинают играть принципиальную роль. В этой связи хочется еще раз отметить, что инженерные и эксплуатирующие службы теплосетевых компаний, в которых активно применяются полимерные армированные трубы, стали это хорошо понимать, и общение с ними на тему применения полимерных систем становится все более конструктивным.

    В таблице 1 сведены температурные режимы теплоносителя, установленные для теплосетей крупных российских городов (для примера взяты тепловые сети Москвы, Санкт-Петербурга и Омска).

    Таблица 1
    Температурные графики, установленные для тепловых сетей российских городов
    Температурный режим
    (температура прямой и обратной труб)
    Назначение
    95°/70°C Сети ГВС
    Сети отопления (вторичный контур)
    105°/70°C Сети отопления (вторичный контур)
    110°/70°C Срезка температурного графика сети отопления (первичный контур)
    115°/70°C Сети отопления (вторичный контур)
    120°/70°C Сети отопления (вторичный контур)
    125°/70°C Сети отопления (вторичный контур)
    130°/70°C Срезка температурного графика сети отопления (первичный контур)
    135°/70°C Температурный график сети отопления (первичный контур)
    155°/70°C Температурный график сети отопления (первичный контур)

    Р?Р· таблицы следует, что разнообразие используемых РІ тепловых сетях температурных графиков довольно велико Рё что РІ диапазоне температур 95–135°С графики РёРґСѓС‚ почти СЃ одинаковым шагом РІ 5°С.

    Приведенные графики являются довольно формальными и не отражают в полной степени ситуацию на теплосетях. В реальности тепловые нагрузки в сетях намного ниже и достигают своих максимальных значений в течение всего нескольких дней, да и то только в самые холодные зимы. Тем не менее при создании полимерных труб ориентироваться надо именно на эти формальные температурные графики. Другое дело, что наличие надежных труб по разумной цене может само по себе способствовать изменению технической политики теплосетевой компании и привести, в конечном счете, к соответствующему снижению температуры теплоносителя, как это произошло в большинстве европейских стран.

    На какие же температурные нагрузки следует ориентироваться разработчикам новых полимерных труб, учитывая такое разнообразие применяемых температурных графиков в тепловых сетях? До последнего времени в научном полимерном сообществе существовал крепко устоявшийся стереотип, по которому задача состояла в том, чтобы найти материалы и конструкции труб, которые позволили бы обеспечить транспортировку теплоносителя с постоянной максимальной температурой. Другими словами, искались материалы и конструкции для универсальной полимерной трубы, которая полностью заменила бы металлические трубы в тепловых сетях.

    С первого взгляда подобная задача казалась вполне выполнимой – существуют же фторсодержащие полимеры, которые выдерживают рабочие температуры до 300°С. Однако, как показали дальнейшие исследования, ориентация на создание универсальной полимерной трубы оказалась в корне неверной.

    Помимо чисто технологических проблем, здесь существуют и соображения экономической целесообразности. К примеру, себестоимость одного метра трубы диаметром 110 мм из фторопласта должна была быть на уровне 200 долларов США. Видимо, и такие трубы имеют право на существование, но только для очень специальных применений.

    Гораздо более продуктивным оказался РїРѕРґС…РѕРґ, предполагающий создание целой линейки многослойных армированных теплоизолированных труб, предназначенных для разных температурных диапазонов. Другими словами, речь идет Рѕ значительном расширении номенклатуры труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ РІ сторону высоких температур. Понятно, что РІ линейке труб должны присутствовать трубы разной конструкции СЃ использованием различных высокотемпературных материалов. Р’ этом случае конструкция РіРёР±РєРёС… многослойных полимерных теплоизолированных труб представляет уникальную возможность создания труб СЃРѕ специфическими свойствами РІ соответствии СЃ конкретными техническими требованиями.

    Понятно также, что Рё стоимость разных труб РІ предлагаемой РЅРѕРІРѕР№ линейке труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ должна быть различной, РІ зависимости РѕС‚ стоимости используемых материалов Рё РѕС‚ сложности производственного процесса. Очевидно, что трубы, рассчитанные РЅР° более высокие температуры, должны стоить дороже РїРѕ причине использования более РґРѕСЂРѕРіРёС… полимерных материалов.

    Предлагаемый подход с технической и экономической точек зрения позволяет очень гибко подойти к решению задач по перевооружению парка тепловых сетей каждой конкретной теплосетевой компании. В конечном счете, речь идет об оптимальном расходовании средств, выделяемых на ремонт или реконструкцию тепловых сетей.

    Упрощенно предлагаемый РїРѕРґС…РѕРґ можно сформулировать как тезис: каждому тепловому режиму – СЃРІРѕСЏ труба. Однако сколько труб РІ расширенном семействе Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ должно быть Рё РЅР° какие температурные диапазоны должна быть рассчитана каждая труба – РЅР° эти РІРѕРїСЂРѕСЃС‹ еще предстояло ответить.

    После тщательного анализа всех применяемых в сетях отопления в России и странах СНГ температурных графиков было принято решение о разбивке всего используемого температурного диапазона на четыре градации – до 95°С, 95–115°С, 115–135°С и 135–155°С.

    Данные граничные значения температуры были выбраны по следующим причинам:

  • подобная разбивка температурных графиков логично разделяет тепловые сети РїРѕ назначению;
  • РІСЃРµ пограничные значения температуры имеют определенный физический смысл Рё прописаны РІ том или РёРЅРѕРј нормативном документе:
    • 95°С – предельная температура сетей ГВС;
    • 115°С – предельная температура теплосетей, РЅРµ поднадзорных Ростехнадзору;
    • 135°С – часто встречающаяся максимальная температура первичного контура, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РІ сетях РѕС‚ Р РўРЎ;
    • 155°С – часто встречающаяся максимальная температура первичного контура, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј РІ сетях РѕС‚ РўР­Р¦.

  • РІСЃРµ граничные температурные значения следуют строго через 20°С, что РІРЅРѕСЃРёС‚ определенную системность РІ разделение температурного диапазона.
  • РќРѕ главной причиной РїРѕРґРѕР±РЅРѕРіРѕ СЃРїРѕСЃРѕР±Р° разделения температурного диапазона явилась техническая возможность создания расширенного семейства РіРёР±РєРёС… армированных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ СЃ подобным СЂСЏРґРѕРј РїРѕ рабочим температурам теплоносителя. Фактически, для создания данной линейки труб была решена сложная многопараметрическая задача, РіРґРµ РІ качестве параметров выступали РЅРµ только технические характеристики многослойной армированной системы, РЅРѕ Рё стоимостные показатели специально разрабатываемых марок высокотемпературных полимеров.

    Р’ результате многолетней работы (первые работы РїРѕ проекту были начаты еще РІ 2005 РіРѕРґСѓ) родилась линейка расширенного семейства армированных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ, приведенная РІ таблице 2.

    Таблица 2
    Расширенное семейство труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ Рё КАСАФЛЕКС
    Трубы Максимальная рабочая температура
    Р?ЗОПРОФЛЕКС-95Рђ 95°C
    Р?ЗОПРОФЛЕКС-115Рђ 115°C
    Р?ЗОПРОФЛЕКС-135Рђ 135°C
    КАСАФЛЕКС-155 155°C

    Как РІРёРґРЅРѕ РёР· таблицы, представленное семейство труб Р?ЗОПРОФЛЕКС-Рђ Рё КАСАФЛЕКС полностью перекрывает весь диапазон применяемых РІ тепловых сетях температурных графиков. Что касается труб КАСАФЛЕКС, то начиная СЃ 2010 РіРѕРґР° РѕРЅРё выпускаются РІ высокотемпературном варианте РЅР° рабочие температуры РґРѕ 155°С (кратковременно РґРѕ 180°С) СЃ теплоизоляцией РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ полиизоцианурата.

    С введением новых позиций в номенклатуру выпускаемых гибких труб было решено в корне изменить как цветовую гамму напорных труб, так и внешних оболочек (чтобы легко отличать трубы с разными рабочими температурами). Наименование труб будет включать значение предельной температуры, на которую рассчитана данная труба.

    Р’ результате полное семейство РіРёР±РєРёС… полимерных труб Р?ЗОПРОФЛЕКС Рё КАСАФЛЕКС, выпускаемое заводами Группы РџРћР›Р?МЕРТЕПЛО, РІ СЃРєРѕСЂРѕРј времени будет состоять РёР· шести типов труб – РѕРґРЅРѕРіРѕ для холодного водоснабжения Рё пяти для ГВС Рё отопления.

    Что же представляет РёР· себя конструкция РґРІСѓС… новых труб семейства Р?ЗОПРОФЛЕКС – Р?ЗОПРОФЛЕКС-115Рђ Рё Р?ЗОПРОФЛЕКС-135Рђ? РћР± общем РїРѕРґС…РѕРґРµ Рє конструированию многослойных армированных полимерных труб, РІ том числе Рё РЅР° высокотемпературные применения, можно прочесть РІ упомянутых выше публикациях. Конкретные же детали конструкции труб – общее количество Рё последовательность слоев, РёС… толщины, применяемые специальные высокотемпературные полимерные материалы основных Рё вспомогательных слоев, Р° также параметры армирования – представляют интерес для СѓР·РєРѕРіРѕ РєСЂСѓРіР° специалистов – производителей полимерных труб. РљСЂРѕРјРµ того, эти особенности конструкции являются предметом РЅРѕСѓ-хау, проходящим РІ настоящее время процесс патентования Рё попадающим РїРѕРґ несколько соглашений Рѕ конфиденциальности СЃ компаниями – разработчиками специальных марок высокотемпературных полимерных материалов.

    Для потребителей же, которыми в основном являются теплосетевые и теплоснабжающие компании, интерес должны представлять лишь технические параметры труб и результаты полного комплекса лабораторных и полевых испытаний в соответствии с нормативными требованиями. У заказчика при этом должна быть полная уверенность в достоверности и корректности всех представленных данных. Гарантией же последних могут служить репутация разработчика и производителя, а также опыт безаварийной эксплуатации труб в тепловых сетях.

    Аналогичная ситуация Рё СЃ фитингами для новых труб семейства Р?ЗОПРОФЛЕКС, Рё СЃ оборудованием для РёС… монтажа. Рћ некоторых особенностях процесса запрессовки фитингов можно прочесть РІ упоминавшейся статье. Отметим только, что новые фитинги Рё запрессовочное оборудование сконструированы таким образом, что РѕРЅРё РїРѕРґС…РѕРґСЏС‚ Рё для всех предыдущих труб семейства, Р° стоимость новых фитингов РЅРµ превысит стоимости применяемых РІ настоящее время.

    РЎ появлением фитингов РЅРѕРІРѕР№ конструкции станет возможным переход РЅР° единые фитинги Рё единое запрессовочное оборудование для всех труб семейства Р?ЗОПРОФЛЕКС, армированных Рё неармированных. Это совсем РЅРµ означает, что подрядным организациям, РјРЅРѕРіРѕ лет работавшим СЃ трубами Р?ЗОПРОФЛЕКС Рё имеющим Сѓ себя фитинги Рё оборудование предыдущего Р















     
    © . 220020 , ., 89, .3. : - 8.30 17.30
    190638721. 0108377 14.07.2005 1216