熱力管網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的應(yīng)用分析

郭　娟

（鄭州市熱力總公司,鄭州 450000）

熱力管網(wǎng)中旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的應(yīng)用分析

郭娟

（鄭州市熱力總公司,鄭州 450000）

熱力管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)必須保持穩(wěn)定和安全，影響其安全運(yùn)行的因素之一是熱脹冷縮問(wèn)題。要解決熱漲冷縮帶來(lái)的應(yīng)力以及熱伸長(zhǎng)等問(wèn)題，需要安裝補(bǔ)償器進(jìn)行應(yīng)對(duì)。補(bǔ)償器的形式多種多樣，本文所要分析的是旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器，主要對(duì)其特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)等進(jìn)行論述。

熱力管網(wǎng)；旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器；應(yīng)用分析

0　引言

我國(guó)熱電企業(yè)的建設(shè)力度和規(guī)模都在不斷擴(kuò)大和增大，隨著推廣力度的提升，熱網(wǎng)管道的技術(shù)要求和出現(xiàn)的問(wèn)題同比增加，供熱質(zhì)量日漸成為熱電企業(yè)的重要工作，必須加以高度重視。在實(shí)際工作中，由于供熱管網(wǎng)常見(jiàn)的受熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，需要采用技術(shù)措施來(lái)加以應(yīng)對(duì)，這就需要各種補(bǔ)償器發(fā)揮其各自的功能。其中旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器以其良好的密封性能以及長(zhǎng)距離的補(bǔ)償能力，為熱力管網(wǎng)的安全行和可靠性保駕護(hù)航。

1　旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器應(yīng)用背景

（1）熱力管網(wǎng)的熱伸長(zhǎng)一直存在于熱力系統(tǒng)運(yùn)行中，是長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。傳統(tǒng)的解決方法一般是采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行補(bǔ)償，但是由于其需要布設(shè)等多方面的因素，補(bǔ)償?shù)男Ч湍芰Χ疾槐M如人意。而且隨著熱電企業(yè)的發(fā)展與運(yùn)行管理能力的提升，對(duì)成本的核算要求盡量采用地建設(shè)成本的設(shè)備與技術(shù)，而自然補(bǔ)償方式的建設(shè)成本過(guò)高，已經(jīng)不能適應(yīng)熱網(wǎng)工程的現(xiàn)實(shí)需求。在這種背景下，對(duì)補(bǔ)償器的升級(jí)改造工作就成了迫在眉睫的事情。旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的使用很好地解決了這一難題。其密封性能好，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)泄露，長(zhǎng)距離的補(bǔ)償能力節(jié)省了管網(wǎng)建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)性能和安全性能等多重優(yōu)勢(shì)為熱力管網(wǎng)的建設(shè)提供了更多的有力保障。

（2）在產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)下，城市管網(wǎng)建設(shè)發(fā)展迅猛。南北方的熱網(wǎng)建設(shè)各有特點(diǎn)，例如南方是蒸汽管網(wǎng)為主，北方是以熱水管網(wǎng)為主，采用的運(yùn)行方式也略有不同。無(wú)論哪種運(yùn)行，都是利用熱力管道輸送介質(zhì)，在傳送過(guò)程中必然要受到外界環(huán)境、溫度變化等的影響，導(dǎo)致熱脹冷縮現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)管壁的影響是很大的。當(dāng)管材的強(qiáng)度極限被打破時(shí)，就會(huì)造成管材的破壞。要規(guī)避事故的發(fā)生，就要使用補(bǔ)償器，對(duì)管材的熱漲冷縮產(chǎn)生約束作用，減小管壁受到的壓力，即熱應(yīng)力。防止熱應(yīng)力的過(guò)大帶來(lái)管材的破壞。因此，補(bǔ)償器是熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一，應(yīng)選擇安全、性能優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)耐用的補(bǔ)償器優(yōu)化管網(wǎng)[1]。

2　旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器主要是由旋轉(zhuǎn)定心軸承、旋轉(zhuǎn)管、密封座等構(gòu)建組成。要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的密封效果達(dá)到最佳，必須使用性能非常好的密封材料。密封材料的使用主要包括：

（1）環(huán)向密封。對(duì)于密封壓蓋的壓緊力來(lái)說(shuō)，使用密封材料緊密結(jié)合密封壓蓋，將旋轉(zhuǎn)管緊密結(jié)合在密封座上，并擰緊壓緊螺栓進(jìn)行進(jìn)一步緊密。這樣，及時(shí)發(fā)生微小的泄露，依然不會(huì)造成任何惡劣影響。

（2）端面密封。利用環(huán)向密封的熱膨脹系數(shù)比較高的蒸汽熱網(wǎng)管道，實(shí)現(xiàn)更好的密封性，使用端面密封是再好不過(guò)的了。端面密封材料的特點(diǎn)是在高壓蒸汽中，取消低壓蒸汽后產(chǎn)生更好的密封效果。在使用過(guò)程中，摩擦系數(shù)、盲板力在旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器中產(chǎn)生的自身扭矩可以保持非常好的強(qiáng)度，摩擦系數(shù)能夠被非常好地利用。實(shí)現(xiàn)了對(duì)密封性能的控制。

3　旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的應(yīng)用要點(diǎn)

（1）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的應(yīng)用要點(diǎn)之一就是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離供熱。通過(guò)使用固定支架，將管道熱位移進(jìn)行控制，熱位移越大，管道脫架的問(wèn)題就越小需要注意的是固定支架的長(zhǎng)度選取長(zhǎng)度要足夠。因?yàn)楣芡械拈L(zhǎng)度決定了熱管道前行的方向偏離的角度。要保證固定支架能夠達(dá)到供熱管網(wǎng)的使用要求，最好是在管段內(nèi)安裝導(dǎo)向支架。

（2）為了避免旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器在擺動(dòng)過(guò)程中發(fā)生側(cè)向唯一，應(yīng)考慮在補(bǔ)償其附近的導(dǎo)向支架加裝固定支架，以避免發(fā)生側(cè)傾位移。

（3）不能將旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的補(bǔ)償能力布置的特別長(zhǎng)，布置長(zhǎng)度要考慮布置間距和設(shè)計(jì)溫度的參考值。例如設(shè)計(jì)溫度在三百攝氏度之內(nèi)的。布置兼具應(yīng)控制在四百五十米范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)溫度如果大于三百攝氏度，那么布置間距應(yīng)考慮縮小距離。

4　旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的工作原理

（1）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在目前的熱電企業(yè)中的運(yùn)用，組合方式一般為II型等，其工作原理為當(dāng)不至于兩個(gè)固定之間的補(bǔ)償器發(fā)生作用時(shí)，旋轉(zhuǎn)力與L力臂形成大小一樣、方向不同的一對(duì)力，行成圍繞走中心旋轉(zhuǎn)的力偶，吸收力偶兩邊的管道的熱伸長(zhǎng)量。

（2）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器具有下述特點(diǎn):1)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器可以對(duì)距離，尤其是超長(zhǎng)距離進(jìn)行補(bǔ)償。按照一定距離在熱力管道上安裝時(shí)，必須要考慮地形、管道布設(shè)、工作介質(zhì)等因素。例如在工作壓力為3.2MPA,管道總長(zhǎng)度390米的管道來(lái)說(shuō)，低支架架空鋪設(shè)的管道被設(shè)計(jì)為蒸汽管道。在工況下，熱網(wǎng)常用波紋補(bǔ)償器等已經(jīng)無(wú)法滿足管內(nèi)介質(zhì)溫度和蒸汽工作壓力，因此，采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器來(lái)對(duì)管道進(jìn)行熱伸長(zhǎng)的補(bǔ)償是最佳的設(shè)計(jì)方案，并經(jīng)過(guò)了各方的驗(yàn)證，證明的確是最優(yōu)方案[2]。2）在對(duì)上述管道進(jìn)行設(shè)置時(shí)，最初的方案是使用方形補(bǔ)償器，這種設(shè)計(jì)方案雖然可以吸收管道熱伸長(zhǎng)，但是管道鋪設(shè)安裝方形補(bǔ)償器的個(gè)數(shù)太多，安裝后，不僅影響管道鋪設(shè)的美觀度，而且增加了管道支架、固定支架等的安裝的數(shù)量，增加了工程項(xiàng)目支出。因此，最終選用了旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，節(jié)省了造價(jià)，也能夠吸收過(guò)多熱伸長(zhǎng)，可謂一舉兩得。3）根據(jù)地形等條件，在管道自然管外出進(jìn)行旋轉(zhuǎn)II型補(bǔ)償器安裝過(guò)程中，DN150旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償其的外伸臂高為七百五十毫米，在地形布置上，為了達(dá)到管道走向的美觀，可以將旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器垂直布置。這種設(shè)計(jì)方法經(jīng)過(guò)在工程項(xiàng)目中的運(yùn)用和常年運(yùn)行后，狀態(tài)良好，未發(fā)生過(guò)任何事故。由此，我們得出旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的又一特點(diǎn)，即旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器具有超長(zhǎng)距離的補(bǔ)償能力。補(bǔ)償和布置數(shù)量根據(jù)工程施工具體情況而定。

整個(gè)ETC試驗(yàn)循環(huán)中有三個(gè)區(qū)域氨泄漏超標(biāo)，分析為在低溫區(qū)域，即低溫區(qū)轉(zhuǎn)化效率和溫度修正標(biāo)定過(guò)高造成的，此時(shí)的轉(zhuǎn)化效率和溫度可以修正。

按照試驗(yàn)分析，對(duì)WP4國(guó)Ⅳ柴油機(jī)的氨泄漏進(jìn)行多次修正標(biāo)定。

外特性試驗(yàn)：

外特性曲線上，最低油耗率197g/KWh,排溫、煙度都在滿足設(shè)計(jì)要求。

外特性曲線上，NOx轉(zhuǎn)化效率隨SCR箱上游溫度規(guī)律為:隨溫度的升高轉(zhuǎn)化效率升高。

5　結(jié)束語(yǔ)

濰柴WP4混合動(dòng)力國(guó)Ⅳ柴油機(jī)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，下一步將進(jìn)行耐久試驗(yàn)和整車匹配，本柴油機(jī)具有動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性好，體積小，重量輕，噪聲低，排放水平高等優(yōu)點(diǎn)，是新一代綠色環(huán)保節(jié)能型柴油機(jī)，必將成為客車、城市公交等產(chǎn)品的理想動(dòng)力；由于混合動(dòng)力排放法規(guī)還沒(méi)有頒布，所以暫時(shí)混合動(dòng)力車的排放按車用機(jī)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.144

牟宗樂(lè)（1968-）,男,山東濰坊人,本科,工程師,部門(mén)經(jīng)理,主要研究方向:柴油機(jī)制造技術(shù)、故障模式分析、柴油機(jī)升級(jí)研發(fā)。