波紋補(bǔ)償器在城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的選型及計(jì)算分析

王婷婷 蘇紅鄉(xiāng)

【摘要】本文介紹了波紋補(bǔ)償器的工作原理、特點(diǎn)及類型，重點(diǎn)分析了不同類型波紋補(bǔ)償器在不同工藝管道布置條件下選型和設(shè)置的要求，并提出了相應(yīng)的支吊架的受力計(jì)算方法，列舉了實(shí)際的工程實(shí)例選型計(jì)算，可為同類工程設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】波紋補(bǔ)償器;供熱管網(wǎng);應(yīng)力分析;典型管段

1.概述

波紋補(bǔ)償器是由金屬波紋管、短管和其他構(gòu)件組成的具有補(bǔ)償能力的補(bǔ)償設(shè)備。工作時(shí)，它利用波紋變形能夠補(bǔ)償管道的熱變形、機(jī)械變形和吸收機(jī)械振動(dòng)。波紋補(bǔ)償器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、補(bǔ)償能力大、安裝方便、無結(jié)構(gòu)性滲漏、不需維護(hù)保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不受工作介質(zhì)、參數(shù)、工作環(huán)境和地形條件等限制，近年來在電力、石化、冶金、供熱、水泥等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

2.波紋補(bǔ)償器的分類

波紋補(bǔ)償器按波紋的形狀分為“U”形、“Ω”、形“S”形、“V”形。按波紋管材質(zhì)分為不銹鋼、碳鋼和復(fù)合材料，供熱管道中常采用不銹鋼[1]。按補(bǔ)償形式分為軸向型、橫向型、角向型以及三者組合的位移形式。軸向補(bǔ)償器可吸收軸向位移，主要有普通軸向型、復(fù)式軸向型、內(nèi)、外壓型、軸向無約束型、壓力平衡型、直埋外壓型;橫向型補(bǔ)償器可吸收橫向（徑向）位移，主要有大拉桿橫向型、鉸鏈橫向型和萬向鉸鏈型;角向型可吸收角向位移，主要有單向角向型和萬向角向型。按補(bǔ)償位移方向的數(shù)量分為單側(cè)補(bǔ)償和雙側(cè)補(bǔ)償，在熱水直埋管道中常采用雙側(cè)波紋補(bǔ)償器，吸收兩個(gè)方向的膨脹位移。按內(nèi)壓力是否抵消分為壓力平衡型和不平衡型波紋補(bǔ)償器。按補(bǔ)償器的橫截面形狀可分為圓形和方形（矩形）波紋補(bǔ)償器，方形補(bǔ)償器主要用于低壓場合，如鍋爐鼓、引風(fēng)管道中。

3.波紋補(bǔ)償器的布置方式及支架受力分析

3.1 布置方式

波紋補(bǔ)償器種類較多，能夠滿足管道設(shè)計(jì)中不同管系的補(bǔ)償要求。任何復(fù)雜的管段都可以用固定支架分割成若干個(gè)直管段和典型管段，如L型、Z型、U型等。

（1） 軸向波紋補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償管道的軸向變形，補(bǔ)償量大，兩固定支架間只能設(shè)一組補(bǔ)償器，補(bǔ)償器不受工作介質(zhì)、使用環(huán)境的限制。

（2）大拉桿橫向波紋補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償管道的橫向變形，主要用在“L” 形、“U” 形、“Z”形、空間管段中。補(bǔ)償器工作時(shí)，固定支架不承受盲板力，適用于架空或地溝管道中。

（3）鉸鏈型波紋補(bǔ)償器，由兩個(gè)或三個(gè)組成一組使用，吸收一個(gè)或兩個(gè)方向的橫向位移，主要用于“L” 形、“U” 形、“Z”形、“∠”形管段中。補(bǔ)償器工作時(shí)，固定支架不承受盲板力，適用于架空或地溝管道中[2]。

3.2 支架受力分析

不同類型的波紋補(bǔ)償器由于設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)形式不同，對(duì)管架的作用力不同。表1中，列舉出常用的波紋補(bǔ)償器和固定支架布置形式，并相應(yīng)地列出固定支架水平推力的計(jì)算公式，一些復(fù)雜的布置形式，可參見相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。

4.工程案例分析

結(jié)合多個(gè)熱電廠蒸汽管道設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)選用不同波紋補(bǔ)償器情況下的管道布置及受力計(jì)算分析如下：

4.1實(shí)例1

某熱電廠一段架空蒸汽管道，布置如圖1所示。設(shè)計(jì)壓力P=1.2Mpa，溫度t1=270℃，管徑φ426×8，材質(zhì)為Q235-B，安裝溫度t0=5℃。現(xiàn)已知MA2和MA3間距L1為100m，IA1至MA2間距L2為64m，鋼材線性膨脹系數(shù)。選用軸向型波紋補(bǔ)償器及MA2支架受力，見圖2。

5.結(jié)論

波紋補(bǔ)償器適用范圍廣，價(jià)格適中，維護(hù)量少，近年來在供熱管網(wǎng)中大量使用，但由于其種類繁多，需根據(jù)不同的管系布置合理選擇波紋補(bǔ)償器的類型和相應(yīng)的支架設(shè)計(jì)，從而保證管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]賀平，孫剛.供熱工程（第三版）[M].中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]蘇紅鄉(xiāng)，張敬亭，張延杰.鉸鏈波紋補(bǔ)償器在架空供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用[J] .煤氣與熱力，2010，30（1）.

（作者單位：山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）

【中圖分類號(hào)】TU833.1

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2020）09-0066-03