技能培訓(xùn)資料：補(bǔ)償器的選用

補(bǔ)償器又稱為伸縮器、伸縮節(jié)或膨脹節(jié)，主要用于補(bǔ)償管道受溫度變化而產(chǎn)生的變形。如果溫度變化時(shí)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(jì)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(yùn)行。定義與公式：（1）定義a、滑動(dòng)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(dòng)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。對(duì)直管式導(dǎo)向支架進(jìn)行定位，一般推薦：使補(bǔ)償器靠近一個(gè)固定支架，使第一個(gè)導(dǎo)向支架與補(bǔ)償器端面的間距不超過管徑的4倍（L1≤4DN）。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(bǔ)償器的兩端得到適當(dāng)?shù)闹С?。第二個(gè)導(dǎo)向支架與第一個(gè)導(dǎo)向支架的間距不得超過管徑的14倍（L2≤14DN）。其它導(dǎo)向支架的最大間距可按公式計(jì)算，也可按燃規(guī)上的規(guī)定執(zhí)行。如下圖所示：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(gè)軸向型補(bǔ)償器之間。（2）管道伸長(zhǎng)量的計(jì)算由于溫差引起的管道長(zhǎng)度變化，由下式計(jì)算：△L＝αL△t式中：△L—管道的伸長(zhǎng)量（m）；α—管道的線膨脹系數(shù)（m/m℃），其數(shù)值見表1；L—管道長(zhǎng)度（m）；△t－溫差（℃），架空管道在太陽(yáng)直曬的情況下計(jì)算溫差可取80℃；表1

各種管材的線膨脹系數(shù)（m/m℃）（2）溫度應(yīng)力

當(dāng)管道兩端固定時(shí)，溫度應(yīng)力為：σ=Eδ式中：σ-溫度應(yīng)力（MPa）；E-δ-管道的相對(duì)變形，δ＝△L/L。自然補(bǔ)償器：自然補(bǔ)償器是利用管道自身進(jìn)行補(bǔ)償，常用的有兩種形式，L型和Z型，如下圖：自然補(bǔ)償器短臂的計(jì)算方法如下：L型補(bǔ)償器短臂長(zhǎng)度計(jì)算：式中l(wèi)-L型補(bǔ)償器的短臂長(zhǎng)度(m）；△L-L型補(bǔ)償器長(zhǎng)臂的熱伸縮量（mm）；D-管道外徑（mm）。Z型補(bǔ)償器的短臂長(zhǎng)度計(jì)算：式中：l-Z型補(bǔ)償器的短臂長(zhǎng)度(m）；△t-計(jì)算溫差（℃）；E-彈性模數(shù)（MPa）；D-管道外徑（mm）；小結(jié)：自然補(bǔ)償?shù)墓艿赖拈L(zhǎng)臂臂長(zhǎng)一般不超過25m，彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過80MPa。L形與Z形補(bǔ)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(jì)中，應(yīng)充分利用這兩種補(bǔ)償器做補(bǔ)償，然后再考慮采用其它種類的補(bǔ)償器。自然補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省補(bǔ)償器，缺點(diǎn)是管道變形時(shí)產(chǎn)生橫向位移。架空管道中自然補(bǔ)償不能滿足要求時(shí)才考慮裝設(shè)其它類型的補(bǔ)償器。方型補(bǔ)償器：方型補(bǔ)償器又稱∪型補(bǔ)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(shí)常用焊接彎管制成。曲率半徑通常為3DN-4DN。方型補(bǔ)償器分為4種型號(hào)，補(bǔ)償能力為30mm-250mm。表2補(bǔ)償能力為50mm的方型補(bǔ)償器相關(guān)參數(shù)表3補(bǔ)償能力為100mm的方型補(bǔ)償器相關(guān)參數(shù)補(bǔ)償能力為30mm、75mm、150mm、200mm、250mm的方型補(bǔ)償器均有相關(guān)的參數(shù)列表。小結(jié)：方形補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，軸向推力較小，補(bǔ)償量大，運(yùn)行可靠，嚴(yán)密性好，不需要經(jīng)常維修。其缺點(diǎn)是介質(zhì)流動(dòng)阻力大、單面外伸臂較長(zhǎng)，占空間較大，當(dāng)管徑較大時(shí)不宜采用。

波紋補(bǔ)償器：波紋補(bǔ)償器是采用先進(jìn)的、對(duì)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(bǔ)償器在管線上可作軸向、橫向和角向三個(gè)方向的補(bǔ)償。波紋補(bǔ)償器的種類很多，包括軸向型波紋補(bǔ)償器、自由復(fù)式型波紋補(bǔ)償器、拉桿型波紋補(bǔ)償器等。后兩種結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且在燃?xì)夤艿乐杏玫妮^少，主要介紹軸向型波紋補(bǔ)償器。軸向型波紋補(bǔ)償器由一個(gè)波紋管和兩個(gè)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(bǔ)償器上的小拉桿主要是運(yùn)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(bǔ)償器為了減少介質(zhì)的流動(dòng)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(bǔ)償能力，故一般僅用以吸收或補(bǔ)償管道的軸向位移；波紋補(bǔ)償器補(bǔ)償能力為：△L=△s×N式中：△L-補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力（mm）；N-波節(jié)數(shù)；△s-單節(jié)波紋的補(bǔ)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(bǔ)償器允許的補(bǔ)償能力一般按最大補(bǔ)償能力的1／2－2／3計(jì)算。單節(jié)波紋的補(bǔ)償能力△s可按下式計(jì)算：式中：E-補(bǔ)償器鋼材的彈性模量（MPa）；Σs-補(bǔ)償器鋼材屈服極限（MPa）；d-管道內(nèi)徑（cm）；δ-補(bǔ)償器壁厚（cm）；k-安全系數(shù)。當(dāng)P≤0.25MPa時(shí)，k=1.2；當(dāng)0.25MPa≤P≤0.6MPa時(shí)，k=1.3；α-波形補(bǔ)償器計(jì)算系數(shù)，據(jù)β＝d/D值查表3D-波形補(bǔ)償器的外徑（cm）。表4波形補(bǔ)償器計(jì)算系數(shù)為了使補(bǔ)償器處于一個(gè)良好的工作位置和改善管道的受力狀態(tài)，在安裝前對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行“預(yù)變形”軸向型補(bǔ)償器的軸向預(yù)變形量△X由下式確定：△X=X{1/2-（T0-Tmin）/（

Tmax-Tmin）}式中：X—軸向補(bǔ)償量；Tmax—最高使用溫度；T0—安裝溫度℃

；

Tmin—最低使用溫度。小結(jié)：波紋補(bǔ)償器具有工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、位移補(bǔ)償量大、變形應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于燃?xì)夤艿赖难a(bǔ)償中，但由于其管壁較薄、強(qiáng)度低，不能承受扭力、振動(dòng)，安全性差，施工時(shí)應(yīng)注意保護(hù)。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。如下圖所示：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：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(shí)對(duì)金屬軟管起保護(hù)作用，根據(jù)管道中的壓力大小及應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行編織。壓力范圍一般為PN0.6-32.0Mpa，最高達(dá)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。常用的金屬軟管主要參數(shù)：金屬軟管的主要外形尺寸：金屬軟管的主要技術(shù)特性：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?xì)夤艿乐羞M(jìn)行橫向位移的補(bǔ)償，也可用于燃?xì)夤艿琅c用氣設(shè)備的連接，吸收設(shè)備的振動(dòng)，降低振動(dòng)對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊憽＜芸展艿乐醒a(bǔ)償器的選擇應(yīng)首先應(yīng)考慮自然補(bǔ)償，當(dāng)自然補(bǔ)償不能滿足要求時(shí)才考慮裝設(shè)方型補(bǔ)償器、波紋補(bǔ)償器或金屬軟管。補(bǔ)償器的安裝：方形補(bǔ)償器由四個(gè)彎頭組成：特點(diǎn)：制造方便，運(yùn)行可靠，補(bǔ)償能力大，軸向推力小，維修方便。缺點(diǎn)：占地面積較大。安裝條件：①兩個(gè)固定支架間的管道安裝完畢；②支架已按設(shè)計(jì)要求固定牢靠。吊裝方法：多點(diǎn)綁扎法。吊裝就位后必須將補(bǔ)償器冷拉或冷壓，冷壓或冷壓量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其允許偏差應(yīng)在±10mm之間。安裝技術(shù)要求：1、安裝時(shí)，需進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮；2、水平安裝的補(bǔ)償器應(yīng)與管道保持同一坡度；3、補(bǔ)償器兩側(cè)的第一個(gè)支架宜設(shè)置在距補(bǔ)償器彎頭起點(diǎn)0.5-1M處，支架為滑動(dòng)支架，不能設(shè)置導(dǎo)向和固定支架；4、補(bǔ)償器最高處設(shè)放氣閥，最低處設(shè)疏水裝置。填料函式補(bǔ)償器安裝：填料式補(bǔ)償器安裝方便，占地面積小，流體阻力較小，抗失穩(wěn)性好，補(bǔ)償能力較大，可以在不停熱的情況下進(jìn)行檢修。缺點(diǎn)是軸向推力較大，易漏水漏氣，需經(jīng)常檢修和更換填料，如管道變形有橫向位移時(shí)，易造成填料圈卡住。這種補(bǔ)償器一般只用于安裝方形補(bǔ)償器有困難的地方。安裝前要求：檢查內(nèi)部零件，檢驗(yàn)填料是否完整齊全并符合技術(shù)要求。填料：用機(jī)油浸過并涂有石墨粉的石棉繩圈，各圈的接口應(yīng)互相錯(cuò)開。波形補(bǔ)償器安裝：波紋管膨脹節(jié)的安裝要求：1.波紋管膨脹節(jié)不能承重，應(yīng)單獨(dú)吊裝，除非對(duì)波紋管膨脹采取加固措施，否則不允許波紋管膨脹與管道焊接后一齊吊裝。2.安裝前應(yīng)先檢查波紋管膨脹的型號(hào)、規(guī)格及管道的支座配置必須符合設(shè)計(jì)要求。3.對(duì)帶內(nèi)襯筒的波紋管膨脹注意使內(nèi)襯筒的的方向與介質(zhì)流動(dòng)方向一致，平面角向型波紋管膨脹的鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)平面與位移平面一致。4.需要進(jìn)行冷緊的波紋管膨脹，其預(yù)變形所用的輔助構(gòu)件應(yīng)在管系安裝完畢后拆除。5.除設(shè)計(jì)要求預(yù)拉伸（或壓縮）或“冷緊”的預(yù)變形量外，嚴(yán)禁用使波紋管變形的方法來調(diào)整管道的安裝偏差，以免影響波紋管膨脹的正常功能，降低使用壽命和增加管系、設(shè)備按管及支撐構(gòu)件的載荷。6.安裝過程中不允許焊渣飛濺到波紋管膨脹表面和使波紋管受到其它機(jī)械性損傷。7.管系安裝完畢應(yīng)立即拆除波紋管上作安裝運(yùn)輸保護(hù)的輔助定位機(jī)構(gòu)信緊固件，并按設(shè)計(jì)要求將限位裝置調(diào)到規(guī)定位置。8.波紋管膨脹節(jié)的所有活動(dòng)元件不得被外部構(gòu)件(或者內(nèi)部固體沉積物)卡死或限制其活動(dòng)部位正常工作。

9.對(duì)于氣體介質(zhì)的波紋管膨脹節(jié)及其連接管道，作水壓試驗(yàn)時(shí)，要考慮充水時(shí)是否需要對(duì)波紋管膨脹節(jié)上的接管加設(shè)臨時(shí)支架以承重。10.水壓試驗(yàn)用水必須干凈(不能