探討熱力管道補償器在供熱管道中的運用

杜正明

（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

探討熱力管道補償器在供熱管道中的運用

杜正明

（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

在設(shè)計供熱管道時，一個必須要考慮到的因素就是熱膨脹問題，如何簡單而有效的設(shè)置熱力補償設(shè)施，確保在加熱狀態(tài)下管道的安全使用，在熱力管道的設(shè)計過程中就顯得尤為重要了。

熱力管道；補償器；波紋補償器

熱力管道建成投入使用后，如果遇到特殊情況，如外部環(huán)境溫度突然升高或是工作介質(zhì)的溫度很高時，會導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)產(chǎn)生大量的熱膨脹以及軸向推力，如果熱膨脹在短時間內(nèi)不能很快消除的話，會嚴(yán)重損壞管道系統(tǒng)，導(dǎo)致熱力管道不能正常工作而造成各種各樣的損失。為了使供熱管道在穩(wěn)定安全的條件下正常運行使用，設(shè)計之初就必須考慮到管道的熱補償問題，在設(shè)計、施工過程中遵循安全、可靠、經(jīng)濟適用的原則，選用合適的補償器就顯得尤為重要。

一、供熱管道設(shè)置補償器的必要性

在生活中我們常發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，一些供熱管道折成了幾字形，旁邊又沒有看到明顯障礙物需要避讓，為什么要折成這個形狀呢？這是因為由于鋼材受熱膨脹的特性，供熱管道在設(shè)計時需要采取措施消除由于管道受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力。幾字形是熱力管道的π型補償彎，屬自然補償?shù)囊环N，較為常見，設(shè)計安裝都很方便；缺點是彎頭處局部阻力大，管道內(nèi)介質(zhì)流經(jīng)時壓降大，多適用于短距離的管道。熱力管道由于溫度高，熱脹冷縮的效應(yīng)很明顯，在管道布置時需增加補償器或自然補償來吸收熱膨脹，否則會造成管道局部應(yīng)力過大，引起管道撕裂等事故。所以在供熱管道中設(shè)置補償器是非常有必要的。

二、補償器安裝使用中存在的問題

目前，一些施工單位在熱力管道施工過程中，不按照施工質(zhì)量驗收規(guī)范正確安裝補償器，部分工程師也不夠重視補償器的選擇，在實際施工中因此引發(fā)的問題層出不窮，集中體現(xiàn)為：在設(shè)計中為降低成本，使用金屬軟管替代波紋管補償器；隨意選擇和安裝補償器（補償量達不到熱膨脹的變形量）；不按照要求設(shè)計、安裝固定支架和活動支架，安裝完畢后不起作用。這些安裝過程中存在的隱患不僅導(dǎo)致補償器失效不起作用，而且會對管道系統(tǒng)帶來諸多安全隱患。所以設(shè)計人員和施工單位在熱力管道設(shè)計施工中必須重視補償器，根據(jù)規(guī)定做好補償器的工作。

三、供熱管道中補償器的選擇

選擇補償器時應(yīng)注意區(qū)分補償器類型，補償器目前主要有自然補償器和人工補償器兩種類型。其中常見的自然補償器有π型補償器、L型補償器、Z型補償器等幾種，其優(yōu)點是安裝制造過程較簡單，能適用于各種惡劣的溫度條件和壓力，熱補償范圍也比較大，損壞率低，且維修也較方便。而波紋補償器、旋轉(zhuǎn)補償器、球形補償器等則屬于常見的人工補償器。其中波紋補償器是目前在供熱管道中使用最普遍的補償器，本文以波紋補償器為例，分析補償器在供熱管道中的運用。

四、波紋補償器在供熱管道中的安裝和運用

1 波紋補償器

波紋補償器適用于供熱管道管徑較大、溫度較高時進行管路補償工作。波紋補償器構(gòu)造并不復(fù)雜，主要由波紋管（彈性元件）和端管，再搭配支架、導(dǎo)管、法蘭等組件構(gòu)成，工作原理是利用變形彈性元件所具有的有效擴張伸縮性，從而使其中的吸收管道、導(dǎo)管因為熱脹冷縮的原因?qū)е鲁叽绱笮∽兓漠a(chǎn)生。所以彈性元件是其工作的核心，一般來說，彈性元件的材質(zhì)大部分都是不銹鋼波紋管，通過波紋管膨脹、彎曲變化，進行管道中橫向、軸向的補償。同時波紋補償器還可以利于管道中閥門的安裝與拆卸工作環(huán)節(jié)。

2 波紋補償器的分類

在供熱管道設(shè)計施工過程中，應(yīng)根據(jù)管道周圍環(huán)境溫度因素以及具體補償需求，在安全第一、確保質(zhì)量、經(jīng)濟實用原則前提下，合理選用適當(dāng)?shù)牟y補償器。波紋補償器主要依據(jù)吸收熱位移的方式進行分類，主要分為三類：一是軸向型補償器，其中包括平衡式、內(nèi)壓式、直埋式、外壓式等；二是角向型補償器，包括鉸鏈補償器以及萬向鉸鏈補償器等；三是橫向型補償器，主要包括大拉桿式橫向補償器和萬向鉸鏈?zhǔn)綑M向型補償器等。

3 波紋補償器的優(yōu)缺點

①波紋補償器優(yōu)點：眾所周知的是，與小區(qū)供熱網(wǎng)相比較，城市供熱管網(wǎng)的影響面更大，所以這就要求熱網(wǎng)的運行也必須更可靠。波紋補償器在不斷更新?lián)Q代過程中，漸漸適應(yīng)了城市熱網(wǎng)的發(fā)展方向，受到城市規(guī)劃和地理位置的影響越來越小，具有了不泄露、結(jié)構(gòu)緊湊、維修率低、吸收設(shè)備振動幅度大，減少因設(shè)備振動對管道造成的損耗、流動阻力小、減少地震、地陷對管道的影響等一系列優(yōu)點，波紋補償器已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用于城市供熱網(wǎng)中。

②波紋補償器缺點：同樣，我們也注意到波紋補償器存在的缺點與不足也有很多，集中表現(xiàn)為制造過程中耗費鋼材，管壁較薄，承受扭力、振動的能力較弱，安全性差，在安裝波紋補償器的過程中，因其投資高、施工要求嚴(yán)格、設(shè)計安裝準(zhǔn)確度高，只要稍有差錯，就往往達不到預(yù)期的使用壽命。目前，在大口徑的供熱主干線上，補償設(shè)備唯一的選擇就是波紋補償器，一旦發(fā)生問題會造成十分嚴(yán)重的影響，所以必須引起高度重視。

4 波紋補償器的安裝

安裝波紋補償器的過程中，首先應(yīng)該使用外力拉伸波紋補償器，逐漸增大拉伸作用力，以保證圓周面節(jié)點受力均勻，在拉伸到補償量二分之一時，利用補償器自帶的螺母或固定裝置進行固定，所有的管道支架安裝完畢和管道壓力測試合格后，才可以松開螺母及固定裝置。波紋補償器應(yīng)不偏不倚的與管道相連接，對于帶內(nèi)套筒的波紋補償器內(nèi)套筒安裝的方向應(yīng)與管道介質(zhì)流向一致，鉸鏈型補償器的鉸鏈轉(zhuǎn)動平面應(yīng)與位移動平面一致，防止介質(zhì)沖刷，波紋補償器的兩端應(yīng)安裝支架，確保管道軸向不位移。安裝時防止焊渣飛濺到波殼表面，防止安裝時損壞波殼；波紋補償器的所有活動原件不得卡死或限制其活動范圍，以保證波紋補償器的正常使用

結(jié)語

熱力管道在工作運行時溫度一般都比較高，管道系統(tǒng)就會產(chǎn)生很大的熱膨脹和軸向推力。為確保管道系統(tǒng)的安全，應(yīng)確保系統(tǒng)有足夠的伸縮余量。在補償器安裝過程中，充分考慮實際中所應(yīng)用介質(zhì)的壓力、承受溫度范圍、安裝位置、后期維護等問題，科學(xué)合理選擇適當(dāng)?shù)难a償器，確保熱力管道安全穩(wěn)定運行是十分重要的。

[1]李漢明.波紋補償器在管系工程中應(yīng)用[J].冶金設(shè)備，2006（03）：38.

[2]陳潔.熱力管道補償器在采暖項目中的應(yīng)用[J].科技信息，2010（01）：626.

[3]龍躍.熱力管道波紋補償器的設(shè)計選用淺析[J].中國水運，2011（03）：96.

TU995

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.028