探討熱力管道補償器在供熱管道中的運用

杜正明

（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

探討熱力管道補償器在供熱管道中的運用

杜正明

（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

在設計供熱管道時，一個必須要考慮到的因素就是熱膨脹問題，如何簡單而有效的設置熱力補償設施，確保在加熱狀態下管道的安全使用，在熱力管道的設計過程中就顯得尤為重要了。

熱力管道；補償器；波紋補償器

熱力管道建成投入使用后，如果遇到特殊情況，如外部環境溫度突然升高或是工作介質的溫度很高時，會導致整個管道系統產生大量的熱膨脹以及軸向推力，如果熱膨脹在短時間內不能很快消除的話，會嚴重損壞管道系統，導致熱力管道不能正常工作而造成各種各樣的損失。為了使供熱管道在穩定安全的條件下正常運行使用，設計之初就必須考慮到管道的熱補償問題，在設計、施工過程中遵循安全、可靠、經濟適用的原則，選用合適的補償器就顯得尤為重要。

一、供熱管道設置補償器的必要性

在生活中我們常發現一個現象，一些供熱管道折成了幾字形，旁邊又沒有看到明顯障礙物需要避讓，為什么要折成這個形狀呢？這是因為由于鋼材受熱膨脹的特性，供熱管道在設計時需要采取措施消除由于管道受熱產生的熱應力。幾字形是熱力管道的π型補償彎，屬自然補償的一種，較為常見，設計安裝都很方便；缺點是彎頭處局部阻力大，管道內介質流經時壓降大，多適用于短距離的管道。熱力管道由于溫度高，熱脹冷縮的效應很明顯，在管道布置時需增加補償器或自然補償來吸收熱膨脹，否則會造成管道局部應力過大，引起管道撕裂等事故。所以在供熱管道中設置補償器是非常有必要的。

二、補償器安裝使用中存在的問題

目前，一些施工單位在熱力管道施工過程中，不按照施工質量驗收規范正確安裝補償器，部分工程師也不夠重視補償器的選擇，在實際施工中因此引發的問題層出不窮，集中體現為：在設計中為降低成本，使用金屬軟管替代波紋管補償器；隨意選擇和安裝補償器（補償量達不到熱膨脹的變形量）；不按照要求設計、安裝固定支架和活動支架，安裝完畢后不起作用。這些安裝過程中存在的隱患不僅導致補償器失效不起作用，而且會對管道系統帶來諸多安全隱患。所以設計人員和施工單位在熱力管道設計施工中必須重視補償器，根據規定做好補償器的工作。

三、供熱管道中補償器的選擇

選擇補償器時應注意區分補償器類型，補償器目前主要有自然補償器和人工補償器兩種類型。其中常見的自然補償器有π型補償器、L型補償器、Z型補償器等幾種，其優點是安裝制造過程較簡單，能適用于各種惡劣的溫度條件和壓力，熱補償范圍也比較大，損壞率低，且維修也較方便。而波紋補償器、旋轉補償器、球形補償器等則屬于常見的人工補償器。其中波紋補償器是目前在供熱管道中使用最普遍的補償器，本文以波紋補償器為例，分析補償器在供熱管道中的運用。

四、波紋補償器在供熱管道中的安裝和運用

1 波紋補償器

波紋補償器適用于供熱管道管徑較大、溫度較高時進行管路補償工作。波紋補償器構造并不復雜，主要由波紋管（彈性元件）和端管，再搭配支架、導管、法蘭等組件構成，工作原理是利用變形彈性元件所具有的有效擴張伸縮性，從而使其中的吸收管道、導管因為熱脹冷縮的原因導致尺寸大小變化的產生。所以彈性元件是其工作的核心，一般來說，彈性元件的材質大部分都是不銹鋼波紋管，通過波紋管膨脹、彎曲變化，進行管道中橫向、軸向的補償。同時波紋補償器還可以利于管道中閥門的安裝與拆卸工作環節。

2 波紋補償器的分類

在供熱管道設計施工過程中，應根據管道周圍環境溫度因素以及具體補償需求，在安全第一、確保質量、經濟實用原則前提下，合理選用適當的波紋補償器。波紋補償器主要依據吸收熱位移的方式進行分類，主要分為三類：一是軸向型補償器，其中包括平衡式、內壓式、直埋式、外壓式等；二是角向型補償器，包括鉸鏈補償器以及萬向鉸鏈補償器等；三是橫向型補償器，主要包括大拉桿式橫向補償器和萬向鉸鏈式橫向型補償器等。

3 波紋補償器的優缺點

①波紋補償器優點：眾所周知的是，與小區供熱網相比較，城市供熱管網的影響面更大，所以這就要求熱網的運行也必須更可靠。波紋補償器在不斷更新換代過程中，漸漸適應了城市熱網的發展方向，受到城市規劃和地理位置的影響越來越小，具有了不泄露、結構緊湊、維修率低、吸收設備振動幅度大，減少因設備振動對管道造成的損耗、流動阻力小、減少地震、地陷對管道的影響等一系列優點，波紋補償器已經越來越廣泛的應用于城市供熱網中。

②波紋補償器缺點：同樣，我們也注意到波紋補償器存在的缺點與不足也有很多，集中表現為制造過程中耗費鋼材，管壁較薄，承受扭力、振動的能力較弱，安全性差，在安裝波紋補償器的過程中，因其投資高、施工要求嚴格、設計安裝準確度高，只要稍有差錯，就往往達不到預期的使用壽命。目前，在大口徑的供熱主干線上，補償設備唯一的選擇就是波紋補償器，一旦發生問題會造成十分嚴重的影響，所以必須引起高度重視。

4 波紋補償器的安裝

安裝波紋補償器的過程中，首先應該使用外力拉伸波紋補償器，逐漸增大拉伸作用力，以保證圓周面節點受力均勻，在拉伸到補償量二分之一時，利用補償器自帶的螺母或固定裝置進行固定，所有的管道支架安裝完畢和管道壓力測試合格后，才可以松開螺母及固定裝置。波紋補償器應不偏不倚的與管道相連接，對于帶內套筒的波紋補償器內套筒安裝的方向應與管道介質流向一致，鉸鏈型補償器的鉸鏈轉動平面應與位移動平面一致，防止介質沖刷，波紋補償器的兩端應安裝支架，確保管道軸向不位移。安裝時防止焊渣飛濺到波殼表面，防止安裝時損壞波殼；波紋補償器的所有活動原件不得卡死或限制其活動范圍，以保證波紋補償器的正常使用

結語

熱力管道在工作運行時溫度一般都比較高，管道系統就會產生很大的熱膨脹和軸向推力。為確保管道系統的安全，應確保系統有足夠的伸縮余量。在補償器安裝過程中，充分考慮實際中所應用介質的壓力、承受溫度范圍、安裝位置、后期維護等問題，科學合理選擇適當的補償器，確保熱力管道安全穩定運行是十分重要的。

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[3]龍躍.熱力管道波紋補償器的設計選用淺析[J].中國水運，2011（03）：96.

TU995

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.028