如何正確選擇煤氣管道補償器
煤氣管道因季節(jié)更替及輸送介質(zhì)高于常溫將發(fā)生熱脹冷縮,長度發(fā)生變化。當(dāng)溫度較高或管道較長時,以上因素可導(dǎo)致管道超過本身極限應(yīng)力而破裂,甚至破壞被連接的設(shè)備和支架。因此,不能忽視膨脹量及其產(chǎn)生的熱應(yīng)力,必須采取補償措施,減小管道熱脹冷縮時所產(chǎn)生的應(yīng)力,使熱應(yīng)力減到管道允許應(yīng)力之下,以保證管道穩(wěn)定和安全工作。目前,煤氣管道補償器種類繁多,設(shè)計人員必須充分了解各種補償器的特點,并能夠正確選擇合適的補償器。
為了減少管道的熱應(yīng)力,一般在管道之間安設(shè)補償器,或者利用管道本身的彎曲以自動補償。在管道的配置中,應(yīng)優(yōu)先考慮利用管道彎曲的自然補償作用,這種利用管道自身長度變化的自行補償是最好的辦法,當(dāng)自然補償不能滿足要求時,可設(shè)置補償器。
1.管道的自動補償
它是利用管道敷設(shè)上的自然彎曲來吸收管道的熱伸長變形,常見的有L形或z形。L形與z形補償器(又稱自然補償器)可以利用管道中的彎頭構(gòu)成,且便于安裝。在管道施工中,應(yīng)充分利用這兩種補償器做熱膨脹的補償,然后再考慮采用其它種類的補償器。自動補償?shù)膬?yōu)點是可以節(jié)省補償器,缺點是管道變形時產(chǎn)生橫向位移。
2.方形補償器
方形補償器廣泛用于碳鋼、不銹鋼管道以及有色金屬管道。它是由4個90°彎管組成,采用冷彎法或熱彎法彎制,也可以采用折皺彎頭。方形補償器的優(yōu)點是制造方便,軸向推力較小,補償量大,運行可靠,嚴(yán)密性好,不需要經(jīng)常維修。其缺點是單面外伸臂較長,占地面積較大,需要增設(shè)管架,當(dāng)管徑較大時不宜采用。
3.填料補償器
填料式補償器又稱套筒式補償器,它可以分為鑄鐵和鋼制兩種。填料補償器的工作原理是當(dāng)管道熱脹冷縮時,大小套筒作相對移動以吸收其膨脹長度。填料與套筒之間因為摩擦產(chǎn)生反推力,其大小與管道內(nèi)壓力成正比,而與管道的變形量無關(guān)。安裝時,填料式補償器的大小套簡兩端各有一個支點,一個固定,一個滑動。這種補償器的優(yōu)點是占地面積小,安裝簡單,流體阻力小,壁厚耐腐蝕,有較大的補償能力。其缺點是造價較高,制作較為困難,容易漏水、漏氣,它適用于溫差大、內(nèi)壓力低以及介質(zhì)不易泄漏的管道,常壓煤氣管道中常采用。
4.波紋補償器
目前,煤氣管道上最常用的是波紋補償器。波紋補償器最主要元件是波紋管;主要性能包括:補償量、彈性剛度,耐壓強度、穩(wěn)定性、疲勞強度等。一般設(shè)計管網(wǎng)時要求波紋補償器在滿足強度、穩(wěn)定性和疲勞壽命前提下,補償量越大越好,剛度值越小越好。波紋補償器允許的補償能力一般按最大補償能力的1/2-2/3計算。為了防止橫向突出,波紋補償器的波數(shù)不宜太多,一般常用的是1~4個波,因為波數(shù)太多就會破壞對稱變形。
波紋補償器安裝時的環(huán)境溫度高于補償零點溫度,應(yīng)預(yù)先壓縮,如果安裝時的環(huán)境溫度低于補償零點溫度,則應(yīng)預(yù)先拉伸。通常,波紋補償器所用的材料為奧氏體系列不銹鋼(如1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil1)及碳鋼,也可以選用特種合金、高溫合金、高鎳合金等金屬材料,以及硅橡膠、氟橡膠等復(fù)合非金屬材料。這是目前在煤氣管道補償中應(yīng)用最為廣泛的一種補償器,也可適用于蒸汽、熱水、氧氣、氮氣或其它無腐蝕性介質(zhì)的管道系統(tǒng)。
煤氣用的波紋補償器種類很多,主要包括以下幾種類型:
(1)軸向型波紋補償器。它是一個波紋元件和兩個可與相鄰管道、設(shè)備相連接的接管(或法蘭)組成的撓性部件,主要用于直管段補償軸向位移。補償器設(shè)在兩固定支架之問,一端靠近一個固定支架。補償器不能約束管道壓力推力,壓力推力由其兩側(cè)的固定管架承受。
(2)自由復(fù)式型波紋補償器。它是由兩個相同波紋元件和兩個可與相鄰管道、設(shè)備相連接的接管(或法蘭)及一個中問組成的撓性部件,主要用于直管段補償軸向位移及橫向位移。
(3)拉桿型波紋補償器。它是由兩個相同波紋元件和兩個可與相鄰管道、設(shè)備相連接的接管(或法蘭)及一個中問管,一組能承受壓力推力組成的撓性部件,主要用于補償橫向位移。補償器能約束管道壓力推力,固定管架可不考慮承受管道壓力推力。
波紋補償器的優(yōu)點是制作時采用先進的、對波紋管無損傷的整體一次液壓成型工藝。產(chǎn)品特點是尺寸精度高,使用壽命長,性能可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,補償量大,疲勞壽命長,承壓能力高,用材廣泛,在工程應(yīng)用中,具有配管簡單,不用維修等特點,口徑大,耐溫高,有較強的抗應(yīng)力腐蝕能力。但它也有不易解決的缺點:例如軸向型波紋補償器對固定支架產(chǎn)生壓力推力,造成固定支架推力大,從而造價高;另外波紋補償器管壁較薄不能承受扭力、振動,安全性差;設(shè)備投資高、設(shè)計要求嚴(yán)、施工安裝精度高、往往達不到預(yù)期壽命等一系列缺點。
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