市政工程培训课件：管道热补偿

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1、管管 道道 热热 补补 偿偿学学 习习 课课 件件摘自摘自动力管道设计手册动力管道设计手册目 录 一、热补偿产生原因 二、热补偿方式 三、热补偿设计原则 四、热补偿计算 五、补偿器及其安装介绍一、热补偿产生原因一、热补偿产生原因热胀冷缩，产生应力，形成推力，导致管热胀冷缩，产生应力，形成推力，导致管道变形，影响管道系统在工作状态的稳定道变形，影响管道系统在工作状态的稳定和安全，为缓解和消除这种影响而采用的和安全，为缓解和消除这种影响而采用的措施。措施。 二 热补偿方式1.自然补偿（利用管道自身弯曲） 分为：L型，Z型，空间自然补偿2 补偿器补偿 分为：方形补偿器，套管式、波纹、球形补偿器、旋转

2、式补偿器。其中，方形补偿器又分四种类型，如下图 2.1方形补偿器方形补偿器2.2 2.2 套管式补偿器套管式补偿器又分为：又分为：GSJGSJ型套管补偿器，型套管补偿器，自调式套管补偿器，自调式套管补偿器，SB41SA-16/25CSB41SA-16/25C型自型自导式高温补偿器，导式高温补偿器，PNB-EPNB-E型平衡式补偿型平衡式补偿器器2.3 波纹补偿器（又名膨胀节），又分：轴向型，横向型，角向型a 轴向型轴向型（轴向位移补偿）（轴向位移补偿）b 横向型横向型（平面横向位移补偿）（平面横向位移补偿）C 角向型角向型（角位移补偿）（角位移补偿） 2.4 球形补偿器球形补偿器是热力管球形补

3、偿器是热力管道热膨胀补偿方面的道热膨胀补偿方面的一种新型补偿器。一种新型补偿器。以球体回转中心自由以球体回转中心自由转动，吸收管道热位转动，吸收管道热位移，从而减少管道之移，从而减少管道之应力。应力。三三 热补偿设计原则热补偿设计原则 1.首先应从管道布置上考虑自然补偿； 2.应考虑管道的冷紧； 3.在上述两条件未能满足管道热伸长补偿要求时，必须采用补偿器； 4.在选择补偿器时，应因地制宜选择合适的补偿器； 5补偿器的位置应使管道布置美观、协调。 自然补偿选用原则：当弯管转角小于自然补偿选用原则：当弯管转角小于150时；弯曲时；弯曲应力不应超过应力不应超过bw=80MPa，自然补偿臂长一般不超

4、过，自然补偿臂长一般不超过25m。四 热补偿计算 4.1 管道热伸长量计算管道热伸长量计算管道热伸长量按下式计算：管道热伸长量按下式计算： L=L（t2-t1） （动力手册（动力手册P443） 4.2 管道补偿计算 4.2.1 自然补偿计算 1.L型直角弯自然补偿 L型直角弯断臂长度l按下式计算*1.1300wL Dl2.Z2.Z型折角弯自然补偿型折角弯自然补偿 其短壁长度其短壁长度l l按下式计算按下式计算3.空间自然补偿管段的近似验算 空间立体管段，其自补偿能力是否满足要求，按下式判别：4.2.2 补偿器的计算1.方形补偿器方形补偿器是动力管道设计中最常用方形补偿器是动力管道设计中最常用的

5、一种补偿器，由四个的一种补偿器，由四个90弯头组成。弯头组成。其弹性力其弹性力Fk按下式计算：按下式计算： 2套管式补偿器套管式补偿器 套管式补偿器主要依靠插管和套管间的自套管式补偿器主要依靠插管和套管间的自 由伸缩来补偿直管段热胀冷缩的长度变化由伸缩来补偿直管段热胀冷缩的长度变化 1）由管内介质压力产生的摩擦力：）由管内介质压力产生的摩擦力：2）由拉紧螺栓产生的摩擦力：）由拉紧螺栓产生的摩擦力： 3 波纹补偿器波纹补偿器波纹补偿器是靠波形管壁的弹性形变来吸收波纹补偿器是靠波形管壁的弹性形变来吸收直管段热胀冷缩的长度变化直管段热胀冷缩的长度变化 GB/T12777-1999 4 球形补偿器球形

6、补偿器其摩擦阻力的计算按下式：其摩擦阻力的计算按下式：5.旋转式补偿器旋转式补偿器是一种新型补偿器，成对安装，旋转式补偿器是一种新型补偿器，成对安装，形成相对旋转吸收管道热位移。形成相对旋转吸收管道热位移。 五五 典型补偿器及安装介绍典型补偿器及安装介绍1.方形补偿器方形补偿器特点：方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大特点：方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。安装：一般安装在两固定支架中间。方形补偿器水平安装时，应与安装：一般安装在两固定支架中间。方形补偿器水平安装时，应与管道的坡度、坡向一

7、致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设泄水装置。补偿器安装就位时，起吊点应为泄水装置。补偿器安装就位时，起吊点应为3个，以保持补偿器的个，以保持补偿器的平衡受力，以防变形平衡受力，以防变形 2.套管式补偿器套管式补偿器 特点特点:补偿量大、设计、施工、安装方便，投资省；易泄露、补偿量大、设计、施工、安装方便，投资省；易泄露、检修频繁、推力大。检修频繁、推力大。安装：安装： 套管补偿器安装时，应保证其中心线与管线中心线的一套管补偿器安装时，应保证其中心线与管线中心线的一致，不可歪斜。单向套管式补偿器应安装在靠近固定支架的位致，不可歪斜。

8、单向套管式补偿器应安装在靠近固定支架的位置，补偿器套管与靠近固定支架的管道连接，起补偿作用的芯置，补偿器套管与靠近固定支架的管道连接，起补偿作用的芯管与有导向支座的管端连接。双向套管式补偿器应安装在两固管与有导向支座的管端连接。双向套管式补偿器应安装在两固定支架中间，补偿器两端芯管与有导向支座的管端连接，中间定支架中间，补偿器两端芯管与有导向支座的管端连接，中间套管应固定套管应固定 3.波纹管式补偿器特点：配管简单，支架费用低，维修管理方便，国特点：配管简单，支架费用低，维修管理方便，国内产品主要内产品主要:DN=25-5000mm，压力，压力0.25-4.0MPa，温度温度450，材质多为奥

9、氏体不锈钢。，材质多为奥氏体不锈钢。 安装：波纹管补偿器应接厂家安装说明书进行安装。一般在轴向波纹补偿器的一侧应有可靠固定支架，另一侧导向支架的分布如图所示。第一个导向支架与波纹管补偿器的距离不超过4倍管径，第二个导向支架与第一个导向支架的距离不超过 14倍管径，再远处接常规布置。波纹补偿器多采用先敷设管道，后安装补偿器的方法。安装时补偿器的中心线与管路中心线应在同一直线上，不得歪斜 其余管架最大间距可由公式计算：其余管架最大间距可由公式计算： 4 球形补偿器特点：补偿能力大，占据空间小，流体阻力小，安装方便，投资省等；其还可在特点：补偿能力大，占据空间小，流体阻力小，安装方便，投资省等；其还

10、可在某些设备的活动部分上做管道的活动关节用。某些设备的活动部分上做管道的活动关节用。 存在侧向位移，易泄露，要求加强维修。存在侧向位移，易泄露，要求加强维修。安装：球形补偿器在管道上一般距离安装：球形补偿器在管道上一般距离400-500m安装一组，安装形式有水平、垂安装一组，安装形式有水平、垂直、倾斜等。用此补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲，应适当增直、倾斜等。用此补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲，应适当增设导向支架，同时，为减少管段运行的摩擦阻力，在导向支架上应安装滚动支设导向支架，同时，为减少管段运行的摩擦阻力，在导向支架上应安装滚动支座。垂直安装时，球体外漏部分必须向

11、下安装，以防污物堵塞而造成球体磨损。座。垂直安装时，球体外漏部分必须向下安装，以防污物堵塞而造成球体磨损。球形补偿器安装时，两固定端间球形补偿器安装时，两固定端间的管线应与球形补偿器中心重合的管线应与球形补偿器中心重合，补偿器两侧第一个支架宜用滑，补偿器两侧第一个支架宜用滑动支架，其余为导向支架。球形动支架，其余为导向支架。球形补偿器安装有方向性要求，介质补偿器安装有方向性要求，介质从球体端流入，从壳体端流出，从球体端流入，从壳体端流出，如图如图 3 -30所示。用做采暖管道所示。用做采暖管道的球形补偿器安装时的球形补偿器安装时, 需进行预需进行预压缩，压缩，-其折曲角应向反方向偏其折曲角应向

12、反方向偏转。转。 5 旋转式补偿器谢谢谢谢介绍完毕介绍完毕例1 某热力管道长100m，钢材材质为Q235-A安装时环境温度20，介质温度220，求工作时热伸长量？（=13.0910-4cm/（m）例例2 管子规格管子规格1336的钢管及工况如例的钢管及工况如例1，L型补偿器，长型补偿器，长臂长臂长20m，求短臂最小长度？，求短臂最小长度？解解 ： L=（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20）*20=52.36mm L短=1.1*(L*D/300)0.5=6m解：解：L=（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20）*100=26.18cm例3 Z型补偿器 ：一个108*4的钢管管段（假定为10号钢），管内蒸汽温度220，安装环境温度20，管段中补偿器臂长分别为L1=10m，L2=30m，求Z型补偿器短臂长度L3？ 解：解：L=12.64/10000*（220-20）*（10+30）cm=10.112cm=101.12mmn=（L1+L2）/L1=（10+30）/10=4查表查表1-24 钢管弯曲应力钢管弯曲应力=70MPa查表查表 弹性模量弹性模量E=1.830105MPaL3=(6*101.12*1.83*105*108/107/70/(1+1.2*4)0.5=1.72m