熱網工程中波紋補償器應用問題

本文闡述了不同波紋補償器的特點，以及在熱力網使用和設計中可能碰到的問題。根據不同波紋補償器的自身構造，配合相應的熱力管網，對其設計選型提出合理建議。配合選型，分析針對不同設計要求中波紋補償器的補償能力。同時，針對現實使用中碰到的問題以及錯誤使用可能產生的嚴重后果，提出正確使用的方法。由此，引出針對熱力管網中波紋補償器提供不同的設計方案。

波紋補償器在熱力網上   了廣泛的應用。尤其是在蒸汽管網上采用波紋管補償器，使熱網供熱半徑由5公里提高到10公里至15公里。在直埋敷設熱網中   是因為有了波紋補償器，技術上才成為可能。但是波紋補償器因自身構造原因相對比較薄弱。但熱網中成為事故多發部件，在直埋敷設熱力網中尤其。如何提高波紋補償器工作   性，提高其使用壽命是業內人士很關心的問題。本文將根據從事熱網工程建設的經驗，就如何選型，如何正確進行熱網設計和使用波紋補償器提供一些建議。

一、選型

熱力網中應用的波紋補償器大體有普遍軸向型、外向型、橫向拉桿型、角向型、也有設計人員選用壓力平衡型。此外還有軸向型的衍生品種如一次性補償器和（熱水）直埋補償器。

上述各類中一次性補償器應用在熱水供暖網中。熱水網中直埋補償器配合傳統的聚氨酯泡沫保溫管使用，其問題的關鍵在于不可能   。在無地表水地區使用自然無問題；在地表水位高的地區該種補償器不可能   。因熱網系統   不善導致熱網報廢的事件并不鮮見。其實在很多情況下采用冷安裝技術，不使用波紋補償器應使可行的。恰恰使一些設計者在   性上的保守思維使熱網   性級降低。退一步講，大口徑、高水溫熱水網，如果   要采用波紋補償器，可以將保溫管做成內管――泡沫脫開式。這樣外防護殼可以作為完整的全封閉型。地下水浸蝕波紋管的問題就不存在了。相關的問題是要在設固定墩承受盲板力。

壓力平衡型波紋補償器也是一些對   問題擔心的設計者選用的品種。從理論上講該補償器了盲板力，減少了固定支架或固定墩的荷載。但熱網中這種補償器一旦失效，盲板力出現，如果設計中支架或支墩未考慮承受盲板力，則后果是嚴重的。該種補償器價格昂貴，結構負責，在一般情況下，弊大于利。對鋼外套保溫管（蒸汽直埋保溫管）吸收盲板力是輕而易舉的事。包括架空管道，如果采用鋼外套管則可以解脫支架或支墩的盲板力，技術上是可能的。

橫向拉桿補償器和角型補償器補償量大，如果熱網滿足使用條件，可以考慮采用。軸向型波紋補償器結構簡單，便宜，占用空間小，阻力小，在熱網中   了   廣泛的應用。外向型在抗沖擊、防失穩、波紋間不藏匿泥沙等性能上優于普通軸向型。在重要場合當   外壓型。

二、補償能力

熱網設計中要確定波紋補償器的補償能力。理論上軸向型波紋補償器的補償能力是   的。只要波數多補償能力就大。但從穩定性角度，軸向波紋補償器波數是有限的。通常8個波一個波段。可以做成一波段，兩波段，   多做成三波段。設計中兩波段應用   多。根據選定的補償器能力，將熱網分隔成若干補償段。補償器產品樣本中補償能力（例如伸長量150mm）指的是在考慮了   系數的前提下，補償器達到該負荷（伸長量或壓縮量），補償器可以   工作   次數（例如1000次）。熱網在工作中參數（壓力、溫度）經常變化，補償器的波紋管幾乎每時每刻都在縮短或伸長。但每次變化   少達到補償器額定伸縮距離。若干不滿額的伸縮折合為一次額定的伸縮。根據上述理由，設計者可按用戶性質和管線分類來確定補償器的荷載?；蛳榷ㄑa償器，依據補償器的能力合理確定補償段長度。

對于介質溫度較穩定的管線，如連續采暖管網和城市干線蒸汽網，補償器的熱網設計   系數可適當小些。例如取0.7、0.8或0.9。相反對于介質溫度頻繁變化的線路，補償器的使用   系數應取較大值。例如食堂的供蒸汽管線，可能每日三開三停，且開啟時間短間歇時間長。管線伸縮幅度大。系數可取0.5、0.6或0.7。像食堂類用戶，如果可能應采用彎管補償。波紋補償器不太適合選用。

三、合理操作

波紋補償器的波紋管壁厚只有1毫米左右。盡管采用雙層或三層，但相對管道而言其壁厚要薄很多。因而在熱網中成為薄弱的部件。在各種破壞事故中，補償器損壞的概率   高。直埋敷設熱網波紋補償器損壞引起的麻煩   嚴重。

熱力網中波紋補償器損壞的原因主要為疲勞損壞、腐蝕、水錘或汽水沖擊。如何對應前兩種原因損壞，本文已略有敘述。第三中損壞通常因為不合理操作造成。因此用戶正確使用補償器是需要有所交待的。

對于熱水系統，管路中水處于循環流動狀態。如果切斷循環水泵電源，水將停止流動；關閉管路中閥門水電停止循環流動。流動的水具有動能。水從流動狀態轉變成靜止狀態，水的動能將轉換成熱能。熱網中水的動能大小與水的流速平方成正比。熱網規模越大，其中水量越多。如果在一瞬間熱網中的水流速度轉變成零。則在此瞬間熱網中水具有的動能將向首先讓水流停止的地點集聚并轉化為壓力能。此時此地管道中水壓會千百倍的上升。管網中鑄造加工的部件可被炸裂。壁薄的波紋管也逃不過這一劫。正確的操作是緩慢關閉閥門，使流速緩慢下降直至停止流動，然后切斷循環泵電源。

對于蒸汽管網，雖然介質流速比水流速度要高幾十倍，但蒸汽比水的密度要小得多，而且蒸汽是可壓縮的。因此危險的操作并不來自關斷閥門，相反，關閉著的蒸汽管網如果突然開啟（熱源未工作除外），結果可能是致命的。關閉一段時間的蒸汽管中會產生冷凝水，凝水集結在管網低點。當管道上閥門開啟后，管中蒸汽向用戶處流動，氣流推動管中凝水一同向前運動。閥門開啟緩慢，則蒸汽流量增長也緩慢。管中凝水也緩慢向用戶方向運動。若閥門突然開啟，管中汽流量瞬間增大，管中原來分布的凝水被氣流推動，集中且高速向前沖。如果凝水集結后在一段管道中充滿，便會在氣流推動下飛快向前沖擊。到達管道轉彎處水柱運動終止并向后反彈，此時會在高部管段中產生較高的壓力。如果此處恰好有波紋補償器，無論是內壓型還是外壓型，都會被   “水彈”摧毀，此過程稱作汽水沖擊。避免汽水沖擊的措施就是緩慢開啟管路的閥門。

四、熱網設計

合理的熱網設計是防止熱網中波紋補償器非正常損壞的   。設計中如何合理使用波紋補償器，前文已有多處提到，此處再集中敘述。

對直埋熱水閥，本人建議   冷安裝，這在技術上是成熟的。市場上現行的直埋波紋補償器不能直埋保溫管網外防護管的整體性和嚴密性，在有地表水的場合不可采用。直埋熱水管網中如果設置波紋補償器，則保溫管應當做成脫開式，外防護層連續、光整、嚴密。此外有波紋補償器的熱水網，應考慮設置水錘器，循環水泵不間斷供電。
對于蒸汽管網，尤其是直埋敷設蒸汽管網，設計要考慮的問題要復雜一些。但仍然圍繞防疲勞破壞，   ，防汽水沖擊來考慮。此外還應考慮防事故蔓延。

首先應對用戶分類，連續用汽戶和間斷用汽戶要分別對待。在熱網服役年限中補償器不因疲勞導致提前破壞。

排除管道中集結凝水是保護補償器的重要措施。介質為飽和蒸汽的系統   設置自動疏水系統，分支管線末段應設置自動疏水系統?？赡芊e聚凝水且管道突然轉向處   設置系統。相應的補償器應避免設在介質突然轉向處。該處可設置沖壓缸用來。此外，直埋蒸汽管網一旦發生波紋補償器沖偏，將波及全熱網。為防止事故蔓延，考慮隔斷措施和報警功能是   的。直埋蒸汽管網，對焊接質量的檢驗是很嚴格的，因此不推薦作水壓試驗。對于建成但又不馬上投入使用的熱網尤其如此。因為試壓后波紋管中水不能排凈，對   不利。