工程設計中波紋補償器的應用

波紋補償器以其結構緊湊、重量輕、節省鋼材、補償量大、流動阻力小、零泄漏和不用維修等諸多優點在工程設計中的應用越來越普遍。為了管道在熱狀態下的穩定和運行性,減小管道熱脹冷縮時所產生的應力,管道每隔距離應當裝設固定支架及補償裝置。當管徑較大(150mm以上)及壓力較低(0.6MPa以下)時,可采用波紋補償器進行補償。波紋管采用金屬管經滾壓一次成型,并采用多層金屬結構,突破了傳統的材料和工藝,從而提高了其補償能力和承壓能力。盡管波紋補償器有很多優點,但它也有自身的缺點,例如:軸向型波紋補償器對主固定支架產生靜壓推力,管壁較薄不能承受扭力和設備投資高等。許多設計人員對波紋補償器的認識還不夠,因此在設計中存在計算和補償管系選定不合理等問題。

1 波紋管補償器的類型及特點

波紋管補償器根據位移形式可分為軸向、橫向和角向三類,每一類都有各自的優點和缺點,所以須根據不同使用條件恰當地選用,才能使波紋補償器正常工作,做到波紋補償器設計選型經濟、合理。

1.1軸向型補償器

該補償器是應用較多的基本型式,多應用在直管段上,對沿膨脹節及管段的軸向方向拉伸與壓縮進行補償。膨脹節給出的額定補償量為拉伸、壓縮位移的總和,在工作時主要是利用其波紋部分的軸向變形來吸收管道的軸向位移。其對管系及管架設計的要求如下:

1)軸向型補償器安裝在管道的盲端、彎頭和變截面處,以及裝有截止閥或減壓閥的部位和側支管線進入主管線入口處,并要設置主固定管架。管道除上述部位外,可設置中間固定管架。中間固定管架可不考慮靜壓推力的作用。

2)在管段的兩個固定管架之間僅能設置一個軸向型補償器。

1.2橫向型補償器該補償器是在“L”、“Z”、“Ⅱ”型管道中的補償形式,通過成對的波紋管彎曲變形實現直線補償。其對管系及管架設計的要求如下:

1)裝在管道彎頭附近的橫向型補償器兩端各設一個導向支座,其中一個是平面導向管座。

2)補償器兩側的導向支座應接近補償器,支座的型式應使補償器能定向運動。

1.3角向型補償器

    角向型補償器宜兩個或三個為一組配套使用,用以吸收管道的橫向位移。對Z形和L形管段的兩個固定管架之間只允許安裝一個橫向型補償器或一組角向型補償器,此時平面鉸鏈銷的軸線須垂直于彎曲管段形成的平面(一組萬向型補償器或萬向鉸鏈補償器不受此限制)。

1.4鉸鏈型補償器

該補償器在結構上由波紋管、活動鉸鏈和銷軸組成,它可在同一平面內作角向偏轉,因此能吸收管道在同一平面內的角位移。

1.5萬向鉸鏈型補償器

該補償器在結構上由波紋管、鉸鏈和萬向鉸鏈組成,它可以在任意平面內作角向偏轉,從而可吸收管道的任意平面內的角位移(空間角位移)。

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