工程设计中波纹补偿器的应用

波纹补偿器以其结构紧凑、重量轻、节省钢材、补偿量大、流动阻力小、零泄漏和不用维修等诸多优点在工程设计中的应用越来越普遍。为了管道在热状态下的稳定和运行性,减小管道热胀冷缩时所产生的应力,管道每隔距离应当装设固定支架及补偿装置。当管径较大(150mm以上)及压力较低(0.6MPa以下)时,可采用波纹补偿器进行补偿。波纹管采用金属管经滚压一次成型,并采用多层金属结构,突破了传统的材料和工艺,从而提高了其补偿能力和承压能力。尽管波纹补偿器有很多优点,但它也有自身的缺点,例如:轴向型波纹补偿器对主固定支架产生静压推力,管壁较薄不能承受扭力和设备投资高等。许多设计人员对波纹补偿器的认识还不够,因此在设计中存在计算和补偿管系选定不合理等问题。

1 波纹管补偿器的类型及特点

波纹管补偿器根据位移形式可分为轴向、横向和角向三类,每一类都有各自的优点和缺点,所以须根据不同使用条件恰当地选用,才能使波纹补偿器正常工作,做到波纹补偿器设计选型经济、合理。

1.1轴向型补偿器

该补偿器是应用较多的基本型式,多应用在直管段上,对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量为拉伸、压缩位移的总和,在工作时主要是利用其波纹部分的轴向变形来吸收管道的轴向位移。其对管系及管架设计的要求如下:

1)轴向型补偿器安装在管道的盲端、弯头和变截面处,以及装有截止阀或减压阀的部位和侧支管线进入主管线入口处,并要设置主固定管架。管道除上述部位外,可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑静压推力的作用。

2)在管段的两个固定管架之间仅能设置一个轴向型补偿器。

1.2横向型补偿器该补偿器是在“L”、“Z”、“Ⅱ”型管道中的补偿形式,通过成对的波纹管弯曲变形实现直线补偿。其对管系及管架设计的要求如下:

1)装在管道弯头附近的横向型补偿器两端各设一个导向支座,其中一个是平面导向管座。

2)补偿器两侧的导向支座应接近补偿器,支座的型式应使补偿器能定向运动。

1.3角向型补偿器

    角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用,用以吸收管道的横向位移。对Z形和L形管段的两个固定管架之间只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器,此时平面铰链销的轴线须垂直于弯曲管段形成的平面(一组万向型补偿器或万向铰链补偿器不受此限制)。

1.4铰链型补偿器

该补偿器在结构上由波纹管、活动铰链和销轴组成,它可在同一平面内作角向偏转,因此能吸收管道在同一平面内的角位移。

1.5万向铰链型补偿器

该补偿器在结构上由波纹管、铰链和万向铰链组成,它可以在任意平面内作角向偏转,从而可吸收管道的任意平面内的角位移(空间角位移)。

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