熱力管道波紋補償器的設計選用淺析

【摘 要】波紋補償器是熱電廠普遍使用的一種補償設備，這種補償設備實際上是對熱電廠中自補償的一種補充。因為熱電廠的工作環境的影響，需要選擇高溫性能好的薄壁管，而波紋補償器是做好的選擇。本文首先對波紋補償器的主要形式的應用進行了分析；其次概述了其設計選用的原則；最后探討了其設計布置原則，希望對波紋補償器的設計選用人員有所幫助。

【關鍵詞】熱力管道；波紋補償器；設計選用

波紋補償器類型多樣，而且其應用的場合也比較廣，這是其被廣泛應用的最為重要的原因。不同類型的波紋補償器，其補償功能存在著比較大的差異，而在熱力管道中，設計人員應該按照管道中管路結構以及工程要求的各個設計參數來具體的選型，比如在直管段中，因為只會發生軸向位移，因此選擇使用軸向型的波紋補償器即可，其他波紋補償器的選擇也可以依照以此方法。

1.波紋補償器的主要型式的應用分析

波紋補償器，亦稱波紋管膨脹節，是由金屬波紋管和構件組成的具有伸縮功能的器件。它能夠補償管道的熱變形、機械變形和吸收各種機械振動，起到降低管道變形和提高管道使用壽命的作用。按波紋管的位移型式，可分為軸向型、橫向型、角向型及壓力平衡型幾種。目前，國內生產廠家一般是依據《金屬波紋管膨脹節通用技術條件》（GB/T12777-1999）來分類的，產品類型主要有單式軸向型、外壓單式軸向型、單式鉸鏈型、單式萬向鉸鏈型、復式鉸鏈型、復式萬向鉸鏈型、復式自由型、復式拉桿型、直管壓力平衡型和彎管壓力平衡型等幾種。按是否能吸收管道內介質壓力所產生的壓力推力，可分為無約束型和有約束型。其中：單式軸向型、外壓單式軸向型、復式自由型為無約束型；單式鉸鏈型、單式萬向鉸鏈型、復式鉸鏈型、復式萬向鉸鏈型、復式拉桿型、直管壓力平衡型和彎管壓力平衡型為約束型。

2.熱力管道波紋補償器的設計選用原則

波紋管道補償器是熱力管道工程中普遍使用的一種補償器，通常而言，熱力管道工程主要有使用三種補償方式，一是L形直角彎補償方式，二是Z形折角彎補償方式，三是空間立體彎，但是在實踐中，無論是選擇那種補償方式，都難以滿足全部熱補償要求，因此多數情況下，熱力管道工程中都需要增加設置補償器。補償器類型多樣，在選擇既要遵循安全合理的原則，還應該遵循經濟可靠的原則。因為熱電廠所選擇的配管一般情況下都是耐高溫，而且其管徑也比較薄，為了確保補償器安全穩定，不會出現熱脹冷縮，因此大多數熱電廠都會選擇使用波紋補償器。在設計選用波紋補償器時，相關人員除了要遵循上述的經濟安全等原則外，還應該遵循上述具體的原則：

首先，公稱直徑以及連接形式都要達到實際標準要求；其次，壓力與溫度要滿足基本需求；大；再次，設計人員應該充分的考慮到介質所能產生的壓力推力；第四，注重合理選擇波紋管的材料，除此之外，還需要考慮到其附件材料；第五，掌握波紋管的使用壽命；第六，使用吸收位移形式。

上述六點內容都考慮到之后，設計人員根據生產廠家所提供的資料來明確所選擇的波紋補償器的型號，其各項參數數據必須有所保證。設計人員拿到生產廠家的資料之后，要具體看看該廠家是在何種溫度下計算出來的各項參數，通常而言，廠家都是以20℃為標準，來計算各種參數，而設計人員則需要依據波紋補償器具體的使用溫度再進行重新的計算，尤其是剛度的計算最為重要。此外，一般的廠家在提供的樣本資料中，都會告知用戶波紋補償器在各種疲勞狀態下所形成的各種補償量，設計人員可以按照波紋補償器工作環境來具體的確定其補償量， 如果實際需要的補償量與樣本中所提供的補償量有比較大的差別，設計人員應該給予適當的修正。

熱力管道工程中，管路的設計并不是一件簡單的工作，盡管其影響因素非常多，但是只要設計人員掌握了基本的設計布置方法都能夠順利的完成工作，這主要是因為無論多么復雜的管系，設計人員都能夠將其利用固定管架來進行設計，利用這種方式將管系分為單獨管段，最終設計人員根據各個管段來進行補償，依據不同的補償要求來選擇不同的補償器。一般而言，以下幾種管段會選擇使用波紋補償器，其主要的布置方式如下：

3.波紋補償器的設計布置原則

首先，直管段中波紋補償器的布置，因為在直管段中，一般都會發生熱膨脹的現象，出現這種現象時，直管段會產生軸向位移，也不會出現其他明顯的變化，因此只要選擇使用軸向型波紋補償器即可。在直管段的兩個固定管架之間，只能設置一個軸向型波紋補償器：軸向型波紋補償器在工作狀態下會產生較大的內壓力及反彈力，而其自身不能吸收內壓力所產生的壓力推力，會增大對固定管架的軸向推力。但由于其結構簡單，制造成本低，對于管道直徑小，固定管架易于設置的管線，應優先采用。補償管道直管段的軸向位移，也可選用直管壓力平衡型波紋補償器。該型補償器能平衡介質內壓力所產生的壓力推力，減少對固定管架的軸向推力。適用于不易或很難設置主固定管架的高位直管線或大直徑管線。對于公稱直徑DN≥200mm，公稱壓力 PN≥1.6MPa 的熱力管道，選用平衡型波紋補償器，有相對合理的技術經濟性。

其次，L 型管段中波紋補償器的選用與布置，對于 L 型管段可選用橫向型補償器或角向型補償器來吸收管道的橫向位移。兩個固定管架之間，只允許安裝一個橫向型補償器或一組角向型補償器。

最后，Z 型管段中波紋補償器的選用與布置，對于 Z 型管段推薦采用將復式拉桿型波紋補償器或鉸鏈型波紋補償器安裝在呈 90°的 Z 形管道的中間短管臂內以補償兩端長管線軸向位移。在某些情況下，可能有幾種波紋補償器都適合同一項應用，這時可以單純根據經濟性來考慮選擇哪一種。然而，更為常見的是在各種可行的設計之中，應考慮到那一種具有獨到之處，更適合在某些特定的場合下使用。

4.結語

綜上所述，可知對熱力管道波紋補償器的設計選用進行分析十分必要，作為常用的設備，其類型復雜，設計時需要考慮的具體問題也比較多，因此這并不是一項簡單的工作，筆者對其設計選用進行介紹，對有關人員能夠起到借鑒作用，但是實際上，波紋補償器設計選用所涉及到的問題還遠不止上述這些，還包括很多方面的內容，而更深層次的內容，則需要有關人員進一步的分析。 [科]

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