熱力管道波紋補(bǔ)償器的設(shè)計選用淺析

【摘 要】波紋補(bǔ)償器是熱電廠普遍使用的一種補(bǔ)償設(shè)備，這種補(bǔ)償設(shè)備實際上是對熱電廠中自補(bǔ)償?shù)囊环N補(bǔ)充。因為熱電廠的工作環(huán)境的影響，需要選擇高溫性能好的薄壁管，而波紋補(bǔ)償器是做好的選擇。本文首先對波紋補(bǔ)償器的主要形式的應(yīng)用進(jìn)行了分析；其次概述了其設(shè)計選用的原則；最后探討了其設(shè)計布置原則，希望對波紋補(bǔ)償器的設(shè)計選用人員有所幫助。

【關(guān)鍵詞】熱力管道；波紋補(bǔ)償器；設(shè)計選用

波紋補(bǔ)償器類型多樣，而且其應(yīng)用的場合也比較廣，這是其被廣泛應(yīng)用的最為重要的原因。不同類型的波紋補(bǔ)償器，其補(bǔ)償功能存在著比較大的差異，而在熱力管道中，設(shè)計人員應(yīng)該按照管道中管路結(jié)構(gòu)以及工程要求的各個設(shè)計參數(shù)來具體的選型，比如在直管段中，因為只會發(fā)生軸向位移，因此選擇使用軸向型的波紋補(bǔ)償器即可，其他波紋補(bǔ)償器的選擇也可以依照以此方法。

1.波紋補(bǔ)償器的主要型式的應(yīng)用分析

波紋補(bǔ)償器，亦稱波紋管膨脹節(jié)，是由金屬波紋管和構(gòu)件組成的具有伸縮功能的器件。它能夠補(bǔ)償管道的熱變形、機(jī)械變形和吸收各種機(jī)械振動，起到降低管道變形和提高管道使用壽命的作用。按波紋管的位移型式，可分為軸向型、橫向型、角向型及壓力平衡型幾種。目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家一般是依據(jù)《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》（GB/T12777-1999）來分類的，產(chǎn)品類型主要有單式軸向型、外壓單式軸向型、單式鉸鏈型、單式萬向鉸鏈型、復(fù)式鉸鏈型、復(fù)式萬向鉸鏈型、復(fù)式自由型、復(fù)式拉桿型、直管壓力平衡型和彎管壓力平衡型等幾種。按是否能吸收管道內(nèi)介質(zhì)壓力所產(chǎn)生的壓力推力，可分為無約束型和有約束型。其中：單式軸向型、外壓單式軸向型、復(fù)式自由型為無約束型；單式鉸鏈型、單式萬向鉸鏈型、復(fù)式鉸鏈型、復(fù)式萬向鉸鏈型、復(fù)式拉桿型、直管壓力平衡型和彎管壓力平衡型為約束型。

2.熱力管道波紋補(bǔ)償器的設(shè)計選用原則

波紋管道補(bǔ)償器是熱力管道工程中普遍使用的一種補(bǔ)償器，通常而言，熱力管道工程主要有使用三種補(bǔ)償方式，一是L形直角彎補(bǔ)償方式，二是Z形折角彎補(bǔ)償方式，三是空間立體彎，但是在實踐中，無論是選擇那種補(bǔ)償方式，都難以滿足全部熱補(bǔ)償要求，因此多數(shù)情況下，熱力管道工程中都需要增加設(shè)置補(bǔ)償器。補(bǔ)償器類型多樣，在選擇既要遵循安全合理的原則，還應(yīng)該遵循經(jīng)濟(jì)可靠的原則。因為熱電廠所選擇的配管一般情況下都是耐高溫，而且其管徑也比較薄，為了確保補(bǔ)償器安全穩(wěn)定，不會出現(xiàn)熱脹冷縮，因此大多數(shù)熱電廠都會選擇使用波紋補(bǔ)償器。在設(shè)計選用波紋補(bǔ)償器時，相關(guān)人員除了要遵循上述的經(jīng)濟(jì)安全等原則外，還應(yīng)該遵循上述具體的原則：

首先，公稱直徑以及連接形式都要達(dá)到實際標(biāo)準(zhǔn)要求；其次，壓力與溫度要滿足基本需求；大；再次，設(shè)計人員應(yīng)該充分的考慮到介質(zhì)所能產(chǎn)生的壓力推力；第四，注重合理選擇波紋管的材料，除此之外，還需要考慮到其附件材料；第五，掌握波紋管的使用壽命；第六，使用吸收位移形式。

上述六點(diǎn)內(nèi)容都考慮到之后，設(shè)計人員根據(jù)生產(chǎn)廠家所提供的資料來明確所選擇的波紋補(bǔ)償器的型號，其各項參數(shù)數(shù)據(jù)必須有所保證。設(shè)計人員拿到生產(chǎn)廠家的資料之后，要具體看看該廠家是在何種溫度下計算出來的各項參數(shù)，通常而言，廠家都是以20℃為標(biāo)準(zhǔn)，來計算各種參數(shù)，而設(shè)計人員則需要依據(jù)波紋補(bǔ)償器具體的使用溫度再進(jìn)行重新的計算，尤其是剛度的計算最為重要。此外，一般的廠家在提供的樣本資料中，都會告知用戶波紋補(bǔ)償器在各種疲勞狀態(tài)下所形成的各種補(bǔ)償量，設(shè)計人員可以按照波紋補(bǔ)償器工作環(huán)境來具體的確定其補(bǔ)償量， 如果實際需要的補(bǔ)償量與樣本中所提供的補(bǔ)償量有比較大的差別，設(shè)計人員應(yīng)該給予適當(dāng)?shù)男拚?/p>

熱力管道工程中，管路的設(shè)計并不是一件簡單的工作，盡管其影響因素非常多，但是只要設(shè)計人員掌握了基本的設(shè)計布置方法都能夠順利的完成工作，這主要是因為無論多么復(fù)雜的管系，設(shè)計人員都能夠?qū)⑵淅霉潭ü芗軄磉M(jìn)行設(shè)計，利用這種方式將管系分為單獨(dú)管段，最終設(shè)計人員根據(jù)各個管段來進(jìn)行補(bǔ)償，依據(jù)不同的補(bǔ)償要求來選擇不同的補(bǔ)償器。一般而言，以下幾種管段會選擇使用波紋補(bǔ)償器，其主要的布置方式如下：

3.波紋補(bǔ)償器的設(shè)計布置原則

首先，直管段中波紋補(bǔ)償器的布置，因為在直管段中，一般都會發(fā)生熱膨脹的現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象時，直管段會產(chǎn)生軸向位移，也不會出現(xiàn)其他明顯的變化，因此只要選擇使用軸向型波紋補(bǔ)償器即可。在直管段的兩個固定管架之間，只能設(shè)置一個軸向型波紋補(bǔ)償器：軸向型波紋補(bǔ)償器在工作狀態(tài)下會產(chǎn)生較大的內(nèi)壓力及反彈力，而其自身不能吸收內(nèi)壓力所產(chǎn)生的壓力推力，會增大對固定管架的軸向推力。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，對于管道直徑小，固定管架易于設(shè)置的管線，應(yīng)優(yōu)先采用。補(bǔ)償管道直管段的軸向位移，也可選用直管壓力平衡型波紋補(bǔ)償器。該型補(bǔ)償器能平衡介質(zhì)內(nèi)壓力所產(chǎn)生的壓力推力，減少對固定管架的軸向推力。適用于不易或很難設(shè)置主固定管架的高位直管線或大直徑管線。對于公稱直徑DN≥200mm，公稱壓力 PN≥1.6MPa 的熱力管道，選用平衡型波紋補(bǔ)償器，有相對合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

其次，L 型管段中波紋補(bǔ)償器的選用與布置，對于 L 型管段可選用橫向型補(bǔ)償器或角向型補(bǔ)償器來吸收管道的橫向位移。兩個固定管架之間，只允許安裝一個橫向型補(bǔ)償器或一組角向型補(bǔ)償器。

最后，Z 型管段中波紋補(bǔ)償器的選用與布置，對于 Z 型管段推薦采用將復(fù)式拉桿型波紋補(bǔ)償器或鉸鏈型波紋補(bǔ)償器安裝在呈 90°的 Z 形管道的中間短管臂內(nèi)以補(bǔ)償兩端長管線軸向位移。在某些情況下，可能有幾種波紋補(bǔ)償器都適合同一項應(yīng)用，這時可以單純根據(jù)經(jīng)濟(jì)性來考慮選擇哪一種。然而，更為常見的是在各種可行的設(shè)計之中，應(yīng)考慮到那一種具有獨(dú)到之處，更適合在某些特定的場合下使用。

4.結(jié)語

綜上所述，可知對熱力管道波紋補(bǔ)償器的設(shè)計選用進(jìn)行分析十分必要，作為常用的設(shè)備，其類型復(fù)雜，設(shè)計時需要考慮的具體問題也比較多，因此這并不是一項簡單的工作，筆者對其設(shè)計選用進(jìn)行介紹，對有關(guān)人員能夠起到借鑒作用，但是實際上，波紋補(bǔ)償器設(shè)計選用所涉及到的問題還遠(yuǎn)不止上述這些，還包括很多方面的內(nèi)容，而更深層次的內(nèi)容，則需要有關(guān)人員進(jìn)一步的分析。 [科]

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