热力管道补偿分类概述

热力管道补偿分类概述前言热力管道输送的介质温度很高，投入运行后，将引起管道的热膨胀，使管壁内或某些焊缝上产生巨大的应力，如果此应力超过了管材或焊缝的强度极限，就会使管道造成破坏。本文就热力管道的热膨胀、热应力、轴向推力的理论分析计算，针对各种补偿器的选用原则和安装要点进行了简述。通常讲的热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。1．自然补偿自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性，来吸收管道的热变形。管道弹性，是指管道在应力作用下产生弹性变形，几何形状发生改变，应力消失后，又能恢复原状的能力。实践证明，当弯管角度大于30°时，能用作自然补偿，管子弯曲角度小于30°时，不能用作自然补偿。自然补偿的管道长度一般为15～25m，弯曲应力бbw不应超过80MPa。管道工程中常用的自然补偿有：L型补偿和Z型补偿。2．管道补偿器补偿热力管道自然力补偿不能满足，应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。管道补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。（1）方形补偿器。方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形，从其工作原理看，方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成。方形补偿器是由4个90°弯头组成，其优点是：制作简单，安装方便，热补偿量大工作安全可靠，一般不需要维修；缺点是：外形尺寸大，安装占用空间大，不太美观。方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h），Ⅱ型－等边式（c＝h），Ⅲ型—长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0），其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。焊制方形补偿器时，当DN≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。（2）波纹管补偿器。波纹管补偿器又称波纹管膨胀节，由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道或设备尺寸变化的装置。波纹管补偿器具有结构紧凑、承压能力高、工作性能好，配管简单、耐腐蚀、维修方便等优点。波纹管补偿器是采用疲劳极限较高的不锈钢板或耐蚀合金板制成的，不锈钢板厚度为0.2～10mm，适用于工作温度在550℃以下，公称压力PN为0.25～25MPa，公称直径为DN25～DN1200mm的弱腐蚀性介质的管路上。（3）套筒式补偿器。套筒式补偿器又称填料式补偿器，它由套管、插管和密封填料等三部分组成，它是靠插管和套管的相对运动来补偿管道的热变形量的。套筒式补偿器按壳体的材料不同分为铸铁制和钢制两种，按套筒的结构分为单向套筒和双向套筒，按连接方式的不同分为螺纹连接，法兰连接和焊接。套筒式补偿器结构简单、紧凑、补偿能力大，占地面积小，施工安装简便，这种补偿器的轴向推力大，易渗漏，需经常维修和更换填料；当管道稍有径向位移和角向位移时，易造成套筒被卡住现象，故使用单向套筒式补偿器，应安装在固定支架附近，双向套筒式补偿器应安装在两固定支架中部，并应在补偿器前后设置导向支架。（4）球形补偿器。球形补偿器是利用补偿器的活动球形部分角向转弯来补偿管道的热变形，它允许管子在一定范围内相对转动，因而两直管可以不保持在一条直线上。二、补偿器安装1．补偿器安装前的检查1）按设计图纸的要求核对补偿器的规格、型号和安装位置。2）对补偿器进行外观检查，检查补偿器有无伤损、缺陷。3）检查产品安装长度是否符合管网设计要求。4）校对产品合格证。2．补偿器安装（1）方形补偿器安装方形补偿器安装应符合下列规定：1）方形补偿器水平安装时，伸缩臂应水平安装，水平臂的坡度应与管道坡度一致。2）方形补偿器垂直安装时，不得在弯管上开孔安装放气阀和泄水阀。3）方形补偿器安装前，应按设计要求进行冷拉。冷拉应在补偿器两侧同时均匀进行，并记录补偿器的预拉伸量。4）方形补偿器安装时，应防止各种不规范操作损伤补偿器。5）方形补偿器安装完毕后，应按设计要求拆除运输、固定装置，并按要求调整限位装置。（2）波纹管补偿器安装波纹管补偿器安装应满足以下要求：1）波纹管补偿器应与管道同轴。2）有流向标记（箭头）的补偿器，箭头方向代表介质流动的方向，不得装反。3）波纹管补偿器安装。波纹管补偿器无论是钢管焊接还是法兰连接的，通常采用后安装的方法。即在管道安装时，先不安装波纹管补偿器，在要安装的位置上先用整根直管直接过去，并按设计要求和补偿器生产厂对补偿器附近支架设置的要求安装好导向支架和固定支架，待支架达到设计要求，再开始安装补偿器。波纹管补偿器安装的程序、步骤、方法如下：1先丈量已准备好的波纹管补偿器的全长（含连接法兰），在管道上为补偿器安装画出定位中线，按补偿器长度画出补偿器的边线（至连接法兰的边缘）。2依线切割管道，当法兰连接时要考虑法兰及垫片所占长度。3连接焊接接口的补偿器：用临时支吊架将补偿器支吊起进行对口，补偿器两边的接口要同时对好，同时进行点焊，检查补偿器位置合适后，顺序进行焊接。4连接法兰接口的补偿器：先将两个法兰垫片临时安装在补偿器上，用临时支、吊架将补偿器支吊起来，进行对口，同时进行点焊，检查补偿器位置合适后，卸开法兰螺栓，卸下补偿器，对两个法兰进行焊接，焊好后清理焊渣，检查焊接质量，合格后再对内外焊口进行防腐处理，最后将补偿器抬起进行法兰的正式安装。4）波纹管补偿器安装时应注意的技术问题1安装波纹管补偿器时应设临时固定，待管道安装完后（包括系统试压、吹洗合格后），方可拆除临时固定装置。2波纹管补偿器的预拉伸问题比方形补偿器显得更为重要，不可忽视。在向厂家订购补偿器时，应向厂家提供供热管道的介质温度、压力参数、安装时可能的环境温度参数和补偿器的布置图，以便生产厂能了解所需的补偿器应有的补偿能力，或者直接向生产厂提出补偿能力的要求。3波纹管补偿器前后的管子应在同一轴线上。（3）套筒补偿器套筒补偿器安装应符合下列下列规定：1）套筒补偿器应与管道保持同心，不得倾斜。2）套筒补偿器的管路上安装的导向支架应确保补偿器运行时自由伸缩，不得偏离中心。3）应按设计文件规定的安装长度及温度变化留有剩余的收缩余量，设计文件无规定时，剩余收缩余量应进行计算