波紋補償器或金屬軟管課件

1、燃氣管道設(shè)計中補償器的選擇山東設(shè)計部呂忠良2008年11月山東技術(shù)部技術(shù)交流第1頁，共32頁。補償器的選擇1、前言2、定義與公式3、自然補償器4、方形補償器5、波紋補償器6、金屬軟管7、總結(jié)第2頁，共32頁。2公司名稱信息1、前言補償器又稱為伸縮器、伸縮節(jié)或膨脹節(jié)，主要用于補償管道受溫度變化而產(chǎn)生的變形。如果溫度變化時管道不能完全自由地膨脹或收縮，管道中將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。在管道設(shè)計中必須考慮這種應(yīng)力，否則它可能導(dǎo)致管道的破裂，影響生產(chǎn)的正常運行。燃氣管道中有各種形式的補償器，設(shè)計人員有必要了解各種補償器的特點，并能夠正確選擇合適的補償器。 下面就補償器的選擇向大家作簡單的介紹。第3頁，共32頁。

2、3公司名稱信息2、定義與公式為了更好的理解后面內(nèi)容，首先介紹三個定義和兩個計算公式（1）定義a、滑動支架：管道軸向、橫向均不受限制，即允許管道前后、左右有位移；b、導(dǎo)向支架：是滑動支架的一種，一般只允許管道有軸向位移，而不允許有橫向位移。第4頁，共32頁。4公司名稱信息2、定義與公式 對直管式導(dǎo)向支架進行定位，一般推薦：使補償器靠近一個固定支架，使第一個導(dǎo)向支架與補償器端面的間距不超過管徑的4倍（L14DN） 。這種布設(shè)方式既可以使位移得到正確的導(dǎo)向，又可以使補償器的兩端得到適當(dāng)?shù)闹С小５诙€導(dǎo)向支架與第一個導(dǎo)向支架的間距不得超過管徑的14倍（L214DN）。其它導(dǎo)向支架的最大間距可按公式計算

3、，也可按燃規(guī)上的規(guī)定執(zhí)行。如下圖所示：第5頁，共32頁。5公司名稱信息2、定義與公式c、固定支架： 管道軸向、橫向均受限制，不允許管道有位移。固定支架分主固定支架和次固定支架，主固定支架一般設(shè)置在管道的盲端、彎頭、閥門及側(cè)支管線連接處等位置， 次固定支架一般設(shè)在直管段上兩個軸向型補償器之間。第6頁，共32頁。6公司名稱信息2、定義與公式（2）管道伸長量的計算由于溫差引起的管道長度變化，由下式計算：L Lt式中L管道的伸長量（m）； 管道的線膨脹系數(shù)（m/m），其數(shù)值見表1L管道長度（m）；t溫差（ ），架空管道在太陽直曬的情況下計算溫差可取80 ；第7頁，共32頁。7公司名稱信息2、定義與公式

4、表1 各種管材的線膨脹系數(shù)（ m/m ）管道材料管道材料普通鋼碳素鋼鎳鋼鎳鉻鋼不銹鋼12.010-611.710-613.110-611.710-610.310-6黃銅紫銅鑄鐵聚氯乙烯13.410-616.410-610.410-670.010-6第8頁，共32頁。8公司名稱信息（2）溫度應(yīng)力 當(dāng)管道兩端固定時，溫度應(yīng)力為：=E式中溫度應(yīng)力（MPa）；E彈性模數(shù)（MPa），鋼材取2.1105MPa；管道的相對變形， L/L 2、定義與公式第9頁，共32頁。9公司名稱信息自然補償器是利用管道自身進行補償，常用的有兩種形式，L型和Z型，如下圖：3、自然補償器第10頁，共32頁。10公司名稱信息自然

5、補償器短臂的計算方法如下：（1）L型補償器短臂長度計算：式中l(wèi)L型補償器的短臂長度(m）；LL型補償器長臂的熱伸縮量（mm）；D管道外徑（mm）3、自然補償器第11頁，共32頁。11公司名稱信息（2）Z型補償器的短臂長度計算：式中 lZ型補償器的短臂長度(m）； t計算溫差（ ） ； E彈性模數(shù)（MPa）；D管道外徑（mm）；允許彎曲應(yīng)力（MPa）； k= L1/ L2 3、自然補償器第12頁，共32頁。12公司名稱信息 小結(jié)：自然補償?shù)墓艿赖拈L臂臂長一般不超過25m，彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過80MPa。 L形與Z形補償器可以利用管道中的彎頭構(gòu)成，且便于安裝。在管道設(shè)計中，應(yīng)充分利用這兩種補償器做補償

6、，然后再考慮采用其它種類的補償器。自然補償?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。架空管道中自然補償不能滿足要求時才考慮裝設(shè)其它類型的補償器。3、自然補償器第13頁，共32頁。13公司名稱信息 方型補償器又稱型補償器，它一般用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管煨彎而成，當(dāng)管徑較大時常用焊接彎管制成。曲率半徑通常為3DN-4DN。方型補償器分為4種型號，補償能力為30mm一250mm。4、方型補償器第14頁，共32頁。14公司名稱信息4、方型補償器補償能力L(mm)型號公稱直徑（mm）253240506580100125150200250外伸臂長HA+2R501234650750850106072083

7、09301120760870970114079088097010508609109801240930930980124010001000表2補償能力為50mm的方型補償器相關(guān)參數(shù)第15頁，共32頁。15公司名稱信息4、方型補償器補償能力L(mm)型號公稱直徑（mm）253240506580100125150200250外伸臂長HA+2R10012349101070125016009801170136017001050124014301780110012501450170012001330147017101270140015001720140015301600173015901670175018

8、40173018301830198020502100210021902300表3補償能力為100mm的方型補償器相關(guān)參數(shù)補償能力為30mm、75mm、150mm、200mm、250mm的方型補償器均有相關(guān)的參數(shù)列表。第16頁，共32頁。16公司名稱信息 小結(jié)：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，嚴密性好，不需要經(jīng)常維修。其缺點是介質(zhì)流動阻力大、單面外伸臂較長，占空間較大，當(dāng)管徑較大時不宜采用。4、方型補償器第17頁，共32頁。17公司名稱信息5、波紋補償器 波紋補償器是采用先進的、對波紋管無損傷的利用薄不銹鋼板整體一次液壓成型制作的。波紋補償器在管線上可作軸向、橫向和

9、角向三個方向的補償。波紋補償器的種類很多，包括軸向型波紋補償器 、自由復(fù)式型波紋補償器 、拉桿型波紋補償器等。 后兩種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且在燃氣管道中用的較少，主要介紹軸向型波紋補償器。第18頁，共32頁。18公司名稱信息5、波紋補償器軸向型波紋補償器由一個波紋管和兩個接管構(gòu)成。它通過波紋管的柔性變形來吸收管線軸向位移（也有少量橫向、角向位移），一般通過法蘭與管道連接。補償器上的小拉桿主要是運輸過程中的剛性支承或作為產(chǎn)品預(yù)變形調(diào)整用，它不是承力件。如下圖所示： 軸向型波紋補償器為了減少介質(zhì)的流動阻力，在內(nèi)部設(shè)有內(nèi)套管，在很大程度上限制了橫向補償能力，故一般僅用以吸收或補償管道的軸向位移；第19頁，

10、共32頁。19公司名稱信息5、波紋補償器 波紋補償器補償能力為： L= sN式中L補償器的補償能力（mm）；N波節(jié)數(shù)；s單節(jié)波紋的補償能力（mm）；一般為15-20mm，產(chǎn)品說明書中有相關(guān)參數(shù)。波紋補償器允許的補償能力一般按最大補償能力的1223計算。 第20頁，共32頁。20公司名稱信息5、波紋補償器單節(jié)波紋的補償能力s 可按下式計算：式中：E補償器鋼材的彈性模量（MPa）；s補償器鋼材屈服極限（MPa）； d管道內(nèi)徑（cm）； 補償器壁厚（cm）； k安全系數(shù)。當(dāng)P0.25MPa時，k=1.2；當(dāng)0.25MPa P0.6MPa時，k=1.3； 波形補償器計算系數(shù)，據(jù)d/D值查表3 D波形補

11、償器的外徑（cm）。第21頁，共32頁。21公司名稱信息5、波紋補償器表4波形補償器計算系數(shù)d/Dd/D0.400.460.500.540.580.600.6414.368.5106.0334.2803.0162.5241.7620.680.700.720.760.800.840.901.2030.9870.80650.5120.3110.17250.0476第22頁，共32頁。22公司名稱信息5、波紋補償器 為了使補償器處于一個良好的工作位置和改善管道的受力狀態(tài)，在安裝前對補償器進行“預(yù)變形” 軸向型補償器的軸向預(yù)變形量X由下式確定：X=X1/2-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）式

12、中X軸向補償量 Tmax最高使用溫度 T0安裝溫度Tmin最低使用溫度第23頁，共32頁。23公司名稱信息5、波紋補償器 小結(jié)：波紋補償器具有工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、位移補償量大、變形應(yīng)力小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于燃氣管道的補償中，但由于其管壁較薄、強度低，不能承受扭力、振動，安全性差，施工時應(yīng)注意保護 。第24頁，共32頁。24公司名稱信息6、金屬軟管 金屬軟管由不銹鋼波紋管、不銹鋼網(wǎng)套、金屬軟管接頭組成。如右圖所示：不銹鋼波紋管是由極薄壁的無縫不銹鋼管經(jīng)過高精度塑性加工而成。有兩種形式:一種是環(huán)形金屬軟管、一種是螺旋型金屬軟管。如下圖：環(huán)形金屬軟管螺旋型金屬軟管第25頁，共32頁。25公司名

13、稱信息6、金屬軟管 不銹鋼網(wǎng)套是金屬軟管安裝在壓力管路中的主要承壓件，同時對金屬軟管起保護作用，根據(jù)管道中的壓力大小及應(yīng)用場所，可選擇一層或多層的不銹鋼絲或鋼帶按一定的參數(shù)進行編織。壓力范圍一般為 PN0.632.0Mpa，最高達42.0MPa。 金屬軟管接頭主要包括螺紋連接、法蘭連接、快速接頭連接。 第26頁，共32頁。26公司名稱信息6、金屬軟管常用的金屬軟管主要參數(shù)：第27頁，共32頁。27公司名稱信息 金屬軟管的主要外形尺寸：公稱直徑mm公稱壓力MPa最大橫向位移量Y （mm）50100150200250300350400金屬軟管全長L（mm）400.6-4.0550700900100

14、011001200130014005065080010001100120013001400150065700900110012001300140015001600808001000120013001400150016001700100900120013001500160017001800190012510001200140016001800190021002200150100013001500160018001900210022006、金屬軟管第28頁，共32頁。28公司名稱信息 金屬軟管的主要技術(shù)特性：6、金屬軟管公稱直徑mm內(nèi)徑mm外徑mm最小彎曲半徑mm4039.8053.94005049.8063.95006574.80100.06508079.8010880010099.801301000125124.801711250150149.801961500第29頁，共32頁。29公司名稱信息6、金屬軟管 小結(jié)：金屬軟管具備良好的柔軟性、抗疲勞性、耐高壓、耐高低溫、耐蝕性等諸多特性，可廣泛應(yīng)用于燃氣管道中進行橫