Drgania rurociągów przemysłowych powstają najczęściej za pompami, sprężarkami, wentylatorami, agregatami hydraulicznymi i armaturą regulacyjną. Problemem nie jest wyłącznie hałas, lecz cykliczne obciążanie spoin, króćców maszyn, kołnierzy i podpór. Gdy częstotliwość wymuszenia zbliży się do częstotliwości własnej odcinka instalacji, pojawia się rezonans i gwałtowny wzrost amplitudy przemieszczeń.

W takich warunkach kompensatory mieszkowe pełnią funkcję sprężystego elementu rozdzielającego drgania źródła od reszty rurociągu. 

Kompensatory mieszkowe stalowe – mechanizm tłumienia drgań

Mieszek kompensatora jest falistą powłoką cienkościenną. W przeciwieństwie do sztywnej rury nie przenosi przemieszczeń głównie przez rozciąganie materiału, lecz przez sprężystą zmianę geometrii fal. Dzięki temu jego sztywność osiowa jest znacznie niższa niż sztywność rurociągu o tej samej średnicy.

Dobór kompensatora: PN, temperatura, medium i cykle pracy

Dobór nie powinien ograniczać się do DN i PN. Projektant musi określić rzeczywiste ciśnienie robocze w miejscu montażu, temperaturę minimalną, montażową i maksymalną, rodzaj medium, amplitudę oraz częstotliwość drgań, wymaganą kompensację, liczbę cykli pracy oraz rozmieszczenie podpór stałych PS i kierunkowych PK.

Powierzchnia czynna i siła rozpierająca

Jednym z kluczowych parametrów jest powierzchnia czynna mieszka. Ciśnienie medium działające na tę powierzchnię generuje siłę rozpierającą, która obciąża podpory stałe. Nie można jej pominąć tylko dlatego, że kompensator jest elementem elastycznym.

Podpory stałe i kierunkowe muszą przejąć siły od ciśnienia, ciężaru rurociągu, masy medium, tarcia, sprężystości mieszka oraz siły odśrodkowe występujące na łukach. W rurociągach pionowych należy dodatkowo uwzględnić zmienność ciśnienia statycznego wraz z wysokością słupa cieczy. Dlatego producent kompensatorów mieszkowych powinien otrzymać nie tylko DN i PN, lecz także schemat instalacji, lokalizację podpór oraz dane o warunkach dynamicznych.

Błędy montażowe, które niszczą efekt tłumienia

Najczęstszy błąd wykonawczy polega na wykorzystaniu kompensatora do korygowania niedokładności montażu. Mieszek nie służy do prostowania rurociągu. Końcówki instalacji muszą być współosiowe przed spawaniem lub skręcaniem połączeń.

Krytyczne błędy to pozostawienie żółtych naciągów transportowych po zakończeniu montażu, brak osiowości króćców, skręcanie mieszka przy dopasowywaniu kołnierzy, niewłaściwe rozmieszczenie podpór stałych i kierunkowych oraz brak ochrony mieszka przed odpryskami spawalniczymi. Więcej praktycznych zaleceń opisują zasady montażu kompensatorów. Podpory kierunkowe powinny prowadzić rurociąg w osi i chronić mieszek przed wyboczeniem.

Producent kompensatorów stalowych a odpowiedzialność projektowa

W układach z drganiami wysokiej częstotliwości warto skonsultować dobór bezpośrednio z producentem.

Poprawnie dobrane kompensatory stalowe redukują przenoszenie wibracji, odciążają króćce maszyn i zwiększają bezpieczeństwo pracy rurociągu. Błędnie dobrany lub źle zamontowany kompensator może natomiast stać się najsłabszym punktem instalacji.