波纹管膨胀节在工程现场的使用.ppt

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1、波纹管膨胀节在工程现场的使用,2016年8月,鲍德气体公司 杨秀玉,一、波纹管膨胀节一般知识 二、波纹管膨胀节作用机理 三、现场应用注意事项,主要内容,一、波纹管膨胀节一般知识,常用标准,1、国内标准 主要标准： GB/T 12777-2008 金属波纹管膨胀节通用技术条件 （波纹膨胀节设计和制造的技术要求） 其他标准： GB/T6171-1992 金属多层波纹膨胀节 GB16749-1997 压力容器波形膨胀节(替代GB150-89及JB1121-83中相关内容 ) GB12522-1996 不锈钢波形膨胀节 CB1153-95 金属波形膨胀节（船用）,常用标准,2、国外标准 美国膨胀节制造

2、商协会EJMA标准,常用膨胀节类型,1. 按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力），可分为无约束型波纹管膨胀节和有约束型膨胀节。,常用膨胀节类型,2. 按波纹管的波形结构参数，可分为U形、形、S形、V形；目前多数采用U形波纹。,常用膨胀节类型,3. 按波纹管的位移型式，可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹管膨胀节。 这是目前通用分类,惯例是综合它的特性分类的，没有严格的标准。,我公司在用膨胀节类型举例,单式约束 轴向型,单式铰链型,单式自由 （轴向）型,我公司在用膨胀节类型举例,弯管压力平衡型,另外一种类型使用广泛,串式通用型（轴向复式）,二、波纹管膨胀节作用机理,一个重要

3、概念,盲板力,盲板力： 百度词条盲板力主要是由于管道材料发生变化产生的内压推力！比如管道上加装了波纹管膨胀节来吸收管道位移，由于管道的材料和膨胀节的材料的弹性模量、膨胀系数等的不同，造成的在管道改变走向时产生的内压推力，我们称为盲板力！ 盲板力产生要在管段上有柔性可以自由伸缩的接头。柔性接头到盲板之间的管段研究受力时会发现，气/液体在盲板端产生的冲击力和压力会给管子一个朝向盲板的力。通常这个力靠管靠自身是可以承受的。而另一端如果是柔性的，那就不好说了。特别是如果用波纹补偿器等补偿管道伸长量的时候，固定支架的推力需要加强了。,“盲板力”概念的理解,密闭管道内压力介质对管道的作用力： 作用于管道内

4、壁的径向的力相互平衡，作用于两端盲板上的力也平衡，这个力对管道有轴向拉伸的作用。,“盲板力”概念的理解,密闭管道内压力介质对管道的作用力：,如果管道较软、管壁较薄或其他原因导致轴向强度不够，这个轴向力会将管道拉长。（管道径向也如此，这里不讨论）,“盲板力”概念的理解,密闭管道内压力介质对管道的作用力：,如果在管段中加入柔性连接件（波纹管膨胀节），这个力就会将连接件拉伸,“盲板力”概念的理解,盲板力： 在管道系统中，压力介质对管道的作用力在轴向的体现。 盲板力的粗略估算： F=P S F:盲板力 Kgf P：压强 Kgf /cm2 S:管道截面积cm2,“盲板力”概念的理解,盲板力存在于任何压力

5、介质的管系中，与是否安装波纹管膨胀节没有直接关系。 盲板力概念的认识与理解，在工程设计、系统检修维护和故障分析中具有十分重要的意义。,“盲板力”概念的理解,工程和生产现场中： 任何设备系统、管系中的某一个管段，长度都是有限的，管段的两端必然会是盲板或是弯头。,设备和管道现场,“盲板力”概念的理解,设备和管道现场,“盲板力”概念的理解,盲板力常常对膨胀节和管道造成破坏。,“盲板力”概念的理解,原有拉爪被拉断,波纹管膨胀节的作用机理,波纹管膨胀节的作用： 用来 补偿管道由于环境变化（如温度）导致的变形、机械变形和吸收各种机械振动。 一般主要用来补偿管道受热（冷）变化引起的轴向变形。特殊情况下，补偿

6、角向变形。,波纹管膨胀节的作用机理,问题： 盲板力作用使膨胀节拉长；管道受热伸长使膨胀节压缩，怎样解释及处理这一矛盾？,波纹管膨胀节的作用机理,无约束型膨胀节的使用： 无约束型膨胀节一般用于介质压力较低的场合中，由于产生的盲板力较小，可不约束，但需要固定支架承受由此产生的推力或力矩。,波纹管膨胀节的作用机理,特别注意： 并不是介质压力低，盲板力就一定小。管道截面积较大时同样会产生很大的盲板力。,波纹管膨胀节的作用机理,大多数波纹管膨胀节： 解决盲板力的方法：约束 为了避免盲板力对膨胀节和管道造成破坏，膨胀节通过拉杆约束，使膨胀节受到的外力变成为膨胀节与管道组合体的内力。避免或减少了对主体设备、

7、整个管系和支架的作用力及力矩。,波纹管膨胀节的作用机理,约束后怎样实现膨胀节的补偿和缓冲作用？ 约束后，膨胀节的补偿作用主要是通过“预补偿”来实现。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节的“预补偿”： 安装前计算出管道的热膨胀量，将膨胀节预补偿（压缩）。这样，当管道受热时，伸长的量与预压缩的量相抵，避免了管道膨胀对设备和管系的作用力及力矩。 低温系统中，预补偿方向相反，即约束波纹管时，预拉长（预留管道收缩量）。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节的“预补偿” 管道的膨胀量公式: L=LT L:管道长度m :为线膨胀系数，碳钢取0.012mm/m T:管道温差 预补偿的量，可参考理论膨胀量，根据实际情况决

8、定。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节的“预补偿”：,L=2500,蜗壳中心到冷却器中心L=2.5米 ，假设安装时20，工作温度90 L=0.0122.5（90-20） =2.1（mm） 可预压缩2.1mm或适当减少。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节的安装调节方法 （怎样实现预补偿）： 1、管道安装完成后，松开约束，测量各约束拉杆部位法兰的距离； 2、分析计算线性膨胀量； 3、对角依次紧固约束螺栓，使达到预补偿量； 3、拉杆螺栓加背帽（很重要）。,波纹管膨胀节的作用机理,更严谨的膨胀节安装方法 ： 在膨胀节被安装到管道上之前，对其反向补偿；管道安装完成后，对其预补偿调整；管道温变后膨胀节将接近自

9、由状态。 例如：工作状态受热的管道上先将膨胀节拉伸，管道安装完成后，对其压缩调整。受热后管道伸长，膨胀节将达到接近自由状态的形状。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况： 膨胀节除了吸收轴向推力外，还能吸收部分角向推力，并能缓冲震动。但目前国产膨胀节在发挥这种作用方面很不理想。,波纹管膨胀节的作用机理,膨胀节吸收横向、角向推力及震动的情况：,进口膨胀节,波纹管膨胀节的作用机理,进口膨胀节吸收横向、角向推力：,1#2万氮压机,波纹管膨胀节的作用机理,进口膨胀节吸收横向、角向推力：,原始状态,吸收横向偏移状态,波纹管膨胀节的作用机理,大多数国产膨胀节：,波纹管膨胀节的作用机

10、理,普通膨胀节遇到横向横向、角向推力的情况：,波纹管膨胀节的作用机理,单式铰链型不能补偿轴向变形 ，可补偿角向位移,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例：压力平衡型膨胀节的原理与调整,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例：低温环境下的使用,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例：低温环境下的使用,经实测，裸冷阶段-80 -160 ，因管道收缩导致膨胀节伸长大于6 mm。大多数情况下没有裸冷实测机会，而且，裸冷过程中也需要约束膨胀节，因此需要计算理论膨胀（收缩）量。 铝材的线膨胀系数是：23.6 （10-6/）,即0.0236mm/m ,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例：弯管压力平衡型破坏案例,风机出口管道，

11、鼓风机突然发生连锁停车，膨胀节破坏，同时横管抬离固定支座。,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例：弯管压力平衡型破坏案例,波纹管膨胀节的作用机理,应用实例： 一个弯管压力平衡型膨胀节破坏案例原因分析,波纹管膨胀节的作用机理,盲板力理解的应用举例：,冷却塔上水管道，立管730mm，两条横向分支管道530mm。2011年12月发生管道断裂事故。,波纹管膨胀节的作用机理,冷却塔回水管道破坏案例分析,回水管道进塔支管塑料焊接法兰破坏。,盲板力： F=PS=13.1425.52 =2041.8(kgf),波纹管膨胀节的作用机理,冷却塔回水管道破坏案例分析,两条支管的合力集中于立管，产生较大力矩，导致立管破坏

12、。,力矩：M=FL =2041.82 9.81 10 =400601.16（牛米） 该焊缝应力18225.7N/mm2 许用应力=160N/mm2,波纹管膨胀节的作用机理,冷却塔回水管道破坏案例分析,处理方式： 1、通过固定支架约束两端管段，减少法兰受力； 2、通过承插方式避免漏水。,三、现场应用膨胀节注意事项,现场应用膨胀节注意事项,1、安装前分析管道受力和环境变化情况，最好能做到反向预补偿。 2、投用前必须进行状态确认，然后进行预补偿。 3、使用过程中，观察膨胀节变化，发现异常或约束螺母背帽松动应及时恢复。,现场应用膨胀节注意事项,其他常规注意事项： 1、安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，须符合设计要求。 2、严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差。 3、安装过程中不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到机械损伤。 4、水压试验时，应对装有补偿器管路端进行加固。,谢 谢！,