利用Excel編制方型補償器選型電算表

郭鵬輝

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

利用Excel編制方型補償器選型電算表

郭鵬輝

(大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

利用Excel電子表格提供的功能,可在一張表格中一次完成方形補償器選型及彈性力計算。省去了熱伸長計算、外伸臂及橫梁查表以及彈性力計算等過程,管道多時尤其顯出其優(yōu)越性。表中設計了分組計算功能,當外管架上需要增減管道時,可在表格中預留位置,使得處在同一中心線上的補償器集中顯示,便于觀察調整。表中設計了計算值及實際值,可根據(jù)理論計算結果直接選定實際需要的數(shù)據(jù)。由于設計了分組計算功能,為固定點推力計算提供了方便。表中還給出了所計算管道的固定支架最大間距,便于設計人員確定固定支架的位置。所有計算結果一目了然,使得查找、修改、校核更加方便。

方形補償器;電算表;查表選型;推力計算

管道受熱膨脹會引起變形,這在熱力管道設計過程中,是肯定要遇到的問題,通常的解決辦法就是在管路上設置補償器。通過補償器變形來吸收管道受熱伸長部分。而方形補償器則是其中最常見的一種。方形補償器具有加工方便、軸向推力小、不需經常維修等優(yōu)點。盡管占地面積較大,但還是一種很受歡迎的補償器。

在方形補償器設計過程中,需要計算熱伸長量,再通過查表才能確定補償器的尺寸。如果補償器的個數(shù)不多還可以,假如需要設計的補償器很多,比如在工藝的外管架設計過程中,補償器通常都比較多,這時如果一個一個地計算、查表,工作量會很大,而且容易出錯。能否利用計算機編制一個電算表來解決這些問題呢?作者開始嘗試利用Excel編制方形補償器的電算表,目前已經可以利用該電算表在一定范圍內進行方形補償器的選型計算。

1 傳統(tǒng)選型過程介紹

通常補償器的選型計算包括以下幾個步驟:

1)根據(jù)管道的公稱直徑,查取方形補償器兩端固定支架間的最大距離,從而確定該補償器兩端固定支架的位置。得到計算需要的管段長度L。

2)查取管材在設計溫度時的線膨脹系數(shù)α。

3)根據(jù)熱媒溫度及管道安裝溫度,計算其溫差△t。

4)根據(jù)公式 △L=α·L·△t計算管段的熱伸長量。

5)根據(jù)管道所處的環(huán)境,選擇方形補償器的型號(外伸臂與橫梁之間的比例關系)。

6)根據(jù)計算得到的熱伸長量△L以及所選的型號,從方形補償器選用尺寸表中查取所在管徑對應的補償器的尺寸(橫梁長度a、外伸臂長b及彎頭的曲率半徑R)。

7)按公式 Px=σ·W/b計算補償器的彈性力,或直接查表獲取補償器的彈性力估算值。

8)如果水平敷設的管道不止1根,則須按管道布置的實際情況,將外側布置管道的補償器尺寸進行放大。

可見,當水平布置的管道數(shù)量較多時,(象工藝外管架管道的設計),會出現(xiàn)多次計算、多次查表的過程,對設計人員來說,既繁瑣又容易出錯。

2 方形補償器電算表

首先要說明的是:本文所討論的方形補償器電算表,完全是依照傳統(tǒng)的計算以及選型方式而設計的。利用計算機的方便使得設計人員可以減少很多的工作量,并提高設計質量。

方形補償器電算表是一個具有表頭的空的電子表格文件(如表1所示)。設計人員只要在指定列中輸入所需的已知條件,所有相關的計算結果便立即顯示出來。

在“補償器名稱”列中,設計人員可根據(jù)具體情況給具有相同中心線的補償器統(tǒng)一命名,這樣可方便查找和修改。

在“管道外徑”列中,每個單元格都設置了一個下拉列表,設計人員可從中選擇補償器所處管道的管徑。設置成下拉列表形式,一是可以方便輸入,二是可避免數(shù)字輸入錯誤,因為計算過程中所涉及到的管徑都是與管徑列表中的數(shù)值鏈接的,如果輸入值與管徑列表中的值不符,程序將會出現(xiàn)錯誤。

“管道壁厚”、“管道長度”及“工作溫度”三列均為已知數(shù)據(jù)列,可按實際情況如實輸入。

當前述四列輸入完成后,“溫差”、“熱伸長”兩列的值便自動計算出來了(其中管道的安裝溫度按常規(guī)的-5℃設計)。此時,在“補償器計算尺寸”列中的“類型”單元格中選擇適當?shù)念愋椭?1～4中的任意值),補償器的尺寸就自動的計算完畢,并顯示在“補償器計算尺寸”列中。

若處在同一中心線上的補償器有多個(見圖1),這種情況下需要外側補償器的橫梁加長。實際補償器的尺寸不可能是前列所示的計算值,需要視管道的具體情況確定。電算表中設計了“補償器實際尺寸”列,用來輸入最終確定的補償器尺寸。因為表中的補償器順序可按管道的實際布置情況排列,所以每一個補償器的實際尺寸的確定都可以參考前一個(內側的)補償器來進行,操作起來比較方便。另外“補償器實際尺寸”列還設有糾錯功能,一旦輸入的實際值小于計算值,計算機將會出現(xiàn)提示,限制錯誤數(shù)據(jù)的輸入。

圖1 同一中心線上的多個補償器

當上述內容完成后,彈性力自動計算出來,顯示在“彈性力”列中。因為補償器尺寸有計算值和實際值兩種,所以彈性力也依此分為計算值和實際值兩列。可參考表中的值提出該補償器對固定支架所形成的彈性力。作為土建條件在計算管架綜合受力時使用。

表1中的許用應力“σ”和“斷面抗彎距W”、“內徑”以及“固定點間最大允許距離”均自動生成。

表1 方形補償器電算表

需要指出的是:該電算表編制的依據(jù)是目前手頭能夠查到的手冊上的資料,管徑必須為“管道外徑”下拉列表中的值;電算表中熱伸長最大值為250 mm。如果工作溫度過高造成熱伸長超過此最大值,則該補償器的計算將沒有結果。雖然在一定范圍內可通過減小管道長度的方法來減小熱伸長量,但畢竟有限。所以本程序較適合于管徑不是太大且溫度不是太高的情況。

3 結 論

通過上述介紹可知:利用電算表進行方形補償器選型有以下好處:①計算速度快;②計算結果相對準確,可避免手算出現(xiàn)的計算錯誤;③免去查表過程,電算表中的計算值都是與后臺列表中的值鏈接的,參數(shù)一經選擇(如選擇了某一個管徑)與其相關的數(shù)據(jù)便立即被提取。不必象以往那樣每個補償器都要去查一次表;④可以將同一處的補償器作為一組考慮,這樣橫梁放大比較方便,如果此處增減管道,修改起來也相對容易一些;⑤該電算表有一定的糾錯功能,可避免管徑值輸入錯誤;可防止兩固定支架間距離過大;如果選擇實際尺寸時出現(xiàn)筆誤(如實際選擇的外伸臂比理論計算值小),程序可出現(xiàn)提示,限制錯誤數(shù)據(jù)的輸入。

該程序是利用Excel進行編制的,使用起來非常方便,不必再為計算機添加任何其他軟件。也許在一些大型的綜合性軟件中也包含這部分內容,但大型的綜合性軟件價格較高,且適合自己的內容又可能很少,所以對于沒有此類軟件的設計人員來說,該電算表應該算是一個很小的但比較適用的程序。

TQ055.8

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1005-8370(2010)02-28-03

2009-10-23