旋转式补偿器在热力管网中的应用（可编辑）

旋转式补偿器在热力管网中的应用（可编辑） 旋转式补偿器在热力管网中的应用 1 科技专论 旋转式补偿器在热力管网中的应用 1 2 申林艳 王景阳 1.机械工业第四设计研究院热能动力工程所 300113 2.宜阳中油华宜天然气有限公司 471039 【摘要】热力管网设计时,必须重视热胀冷缩的问题。为使管道在热 套筒补偿器也称填料函式补偿器,以插管和套筒的相对运动来补 状态下稳定和安全,减少管道热胀冷缩时所产生的应力,应考虑设置补偿器 偿管道的热伸长量,以填料函实现密封。套筒补偿器布置比较美观,补 以吸收管道受热时的热伸长。补偿器形式多种多样,本文重点 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了旋转式 偿量大,占地面积小,安装简单,投资省。但存在极大的内压推力,支柱 补偿器的特点,及相对于其他类型补偿器的优点。 土方量很大,易泄漏,特别是开停次数多或热介质流量不恒定时更易泄 【关键词】热力管网;热胀冷缩;补偿器;旋转式补偿器 漏,要经常检修更换填料,无法保证长期正常运行。 2.3 波纹补偿器 1、项目背景概述 波纹补偿器由于具有配管简单、维修管理方便等优点,在 热力管网 随着我国国民经济的发展和人民生活质量的提高,对城市环境质 设计中应用广泛。波纹补偿器的结构形式主要有三大类:1)轴向型;2) 量的要求已提升到一个更高的层次。为了节能减排,保护环境,国家产 横向型;3)角向型。可分别适用于轴向位移补偿、平面横向位移补偿、角 业政策开始大力推广热电联产及集中供热项目。在产业政策的支持下, 位移补偿。波纹补偿器较适用于变形与位移量大而工作压力低的大直 近年来城市热网建设得到长足发展,其中南方以蒸汽管网为主,多用于 径管道。波纹补偿器安装要求较高,选用的波纹补偿器应考虑50%预拉 企业生产;北方以热水网为主,多用于采暖通风。 伸量;在任意直管段上两固定支架之间只能安装一套波纹补偿器,补偿 热力管道由于受到输送介质及外界环境温度变化的影响,发生热 器应靠近固定支架处,另一端应设导向支架;波纹补偿器必须与管道保 胀冷缩。如果管道的热胀冷缩受到约束,管壁内会产生巨大的应力,即 持同心,不得偏斜。 热应力。此种热应力超过管材的强度极限,就会使管材造成破坏。为使 波纹补偿器布置比较美观,但同样存在极大的内压推力,管道支柱 管道系统安全、稳定运行,就必须设置补偿器,对管道的胀、缩进行补 土方量很大,补偿距离小,受氯离子腐蚀、应力腐蚀影响较明显,易造成 偿,消除应力。目前,补偿器已成为热力管网设计和建设的关键技术之 突发性事故,水击(锤)承受力极差,使用寿命短(8~10年,并且面临强 一。在热力管网设计时,应因地制宜的选择合适的补偿器,补偿器的设 制更 换的政策要求),造价较高,无法保证长期正常运行。 置位置应使管道布置美观、协调;所采用的补偿器应安全、经济。 现在日益得到发展应用的大拉杆横向波纹补偿器,安装位置合适 时,补偿器没有内压推力产生,对固定支架受力影响很小,堪称无推力 2、几种传统补偿器的性能状况 在工程设计中,如果条件允许,尽量利用管道敷设上的自然(或人 补偿器。但该类补偿器的安装位置受限制较多,只能应用在“L”型管道 为)弯曲管段(L形、Z形和空间立体弯)来吸收管道的热伸长变形,称为 上。 自然补偿。自然补偿简单、可靠,应优先考虑。但当受制于地形、支架受 2.4 球形补偿器 力,自然补偿不能满足热伸长变形要求时,需在热网中设置各种类型的 球形补偿器是热力管道热膨胀的补偿方面的一种新型补偿器,主 补偿器来补偿管道受热时的热伸长量。 要由球体与密封装置等元件组成,安装在热力管道上,受热后以球体回 热网常用传统补偿器有:方型补偿器、套筒补偿器、波纹补偿器及 转中心自由转动,吸收管道热位移,从而减少管道应力。球形补偿器补 其相关演变进化的同类产品,以上补偿器在实际使用中体现出了各自的 偿优点:补偿能力大,占据空间小,流体阻力小,安装方便,投资省等。 有点,但同时也暴露出一些缺陷,具体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现如下。 缺点:存在侧向位移,易泄漏,要求加强维修。 2.1 方型补偿器 3、旋转式补偿器 方型补偿器是由四个90?弯头和一定长度的相连管段组成,其安 旋转式补 偿器是一种针对克服传统补偿器在实际应用过程中存在 全性较高,正常运行中无需维护,但占地或占空间较多,弯头及管材消 的缺陷而研发的新型补偿器,且相关技术日益成熟。其基本结构是将两 耗多,支柱土方量很大,补偿距离少,压力降大(使其运行成本增加很 个或两个以上的旋转补偿器组对成旋转组,安装于热网管线上,在热网 多),工程造价高。方形补偿器安装要求较高,无论水平还是立式安装, 管道热胀冷缩时产生相对旋转,从而吸收管道的热膨胀,并且管道上产 均须保持整个补偿器各部分在同一平面内;为提高补偿器的热补偿能 生的应力极小。 力,安装时,需对管进行预拉伸,输送热介质的管道须冷拉。 相对方形补偿器、波纹补偿器等热网设计中常用补偿器而言,旋转 2.2 套筒补偿器 式补偿器具有超长距离的补偿能力,相同距离热网管段补偿器布置数量图(1)旋转器图1 旋转式补偿器布置形式及补偿变形图 3 2 8 12 科技专论 大大减少,使管道安全性能大幅提升;同时安装旋转式补偿器的热力管 nL/l-1450/33-1?13个 道,热膨胀时对固定支架的推力相对较小,使固定支架及支架基础的制 由上述计算,可以看到在450m长的架空蒸汽管段上需要设置13个 作成本大幅减少,减少了投资费用,亦提高了支架运行的可靠性。 方形补偿器来吸收管道热伸长,这样设计,管道敷设既不美观,沿管道 3.1 旋转式补偿器的工作原理 走向管道支架也相应增多,管道固定支架受力较大,造价较高,于是在 旋转式补偿器是由旋转筒和弯头组成,其组合方式有?型、Ω型, 设计中,改用了旋转式补偿器。 当补偿器布置于两固定支架之间时,其补偿原理是通过成对旋转筒和L 同管道同工况,根据实际地形条件,在管道自然拐弯处,因地制宜 力臂形成力偶,使大小相等、方向相反的一对力,由力臂回绕着Z轴中心 采用五组?型补偿器即可满足该蒸汽管道热膨胀的补偿要求。?型组合 旋转,以达到对力偶两边管道产生的热伸长量的吸收。 DN150旋转补偿器外伸臂高: 旋转式补偿器布置形式及补偿变形如图1所示: H旋转筒长+2*1.5DN300+2*1.5*150750mm 3.2 旋转式补偿器的特点 相对于方形补偿器,旋转补偿器外伸臂仅750mm,可利用地形,垂 3.2.1超长距离的补偿能力 直向上布置,管道走向较为美观。2007年设计完成后,工程随之展开施 旋转式补偿器具有超长距离的补偿能力,在热力管道上可按 工并于当年投入运行,直到现在管道运行状况良好,未发生任何故障, 200~500m安装一组,可根据自然地形、管道走向、工作介质确定具体布 取得了不错的效果。 置形式。 由上述内容可见,对于同一热网管路而言,相对于方形补偿器,旋 以下以洛阳某电力集团厂区内一段DN150,工作压力3.0MPa,管内 转式补偿 器具有超长距离的补偿能力,补偿器布置数量大大减少。 介质温度400?,管道总长度450米,低支架架空敷设的蒸汽管道设计为 3.2.2灵活的布置方式,较小的管道推力 例进行分析。 工程案例:某热电厂输送过热蒸汽管线,架空敷设,管径DN500, 因该段蒸汽管道工作压力3.0MPa,管内介质温度400?,该工况 工作压力P0=0.95MPa,工作温度t250?,管道安装温度0?。 下,热网常用波纹补偿器和套筒补偿器无法满足压力和温度要求,已不 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一,采用DN500大拉杆横向波纹补偿器,其中一段管道布置形 能应用,于是,设计初期考虑在管道合适位置设置方形补偿器来补偿管 式详见图2,在管段两端及中间部位设固定支架,在管道中间部位设一 道热伸长。 组大拉杆横向波纹补偿器。 图2 大拉杆横向波纹补偿器布置形式 根据公式,管道热膨胀量: ?通过查表可知: ?l(介质温度-环境温度)×管材热膨胀系数×两固定支柱的距 管道单位长度计算载荷q=2229.62N/m 离 所选用1.6DH500型大拉杆横向波纹补偿器参数: 一米长蒸汽管道热膨胀量为: 横向刚度KW=49N/mm ?l0.012*1*400-204.56mm 补偿量 ?l=210mm 受地形限制,方向补偿器外伸臂不能太长,如选用ab2.5m规格 产品总长L2500mm 方形补偿器,一个补偿器的补偿能力约为150mm,可补偿管段长度约 ?采用 大拉杆横向波纹补偿器时固定支架受力分析: 为: 固定支架1所受水平推力:HPA+μqL1 l150/?l150/4.56?33m 式中H--固定支架总推力,N 该段蒸汽管道总长度约450米,如采用方形补偿器,则需要方形补 PA--波纹补偿器的弹性力,N 偿器的数量为: PA=49*0.012*62*250=8820N 图3 旋转式补偿器布置形式 3 2 9 23 科技专论 μqL--管道自重产生的摩擦反力,N 采用方形补偿器而言,结构更紧凑,布置简单、方便,且少了方形补偿器 μ--摩擦系数,取0.2 运行时的弹性力,固定支架受力相对较小。 μqL1=0.2*2229.62*6227647N 4、结论 则固定支架1所受水平推力: 新型旋转式补偿器的旋转筒内装设了止退圈和减摩、定心弹子,并 H8820+2764736467N?3.65吨力 采用了合理的密封面结构,从而使密封材料和密封面的磨损极为轻微, 采用大拉杆横向波纹补偿器,管道固定支架受力较小,但是仅补偿 可保证在更长时间内不发生泄漏,大大增加了工作的安全性、可靠性,且 器本体长度就有2.5m,总外伸长度至少4米,管道外伸较长,且受地形 同时具有超长距离的补偿能力,对固定支架推力较小的显著优势。 限制,固定支架2无法生根,该 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 不能采用。 基于以上内容,笔者认为,旋转式补偿器具有超长距离补偿能力、 方案二,在该过热蒸汽管线上设置一组?型旋转式补偿器,则相对 布置方式 灵活、适应性强、管道推力较小等优点,必将在各类热力管网 于方案一,可以仅在管道两端设置固定支架,减少一个中间部位固定支 项目 中获得广泛应用。 架,补偿器布置形式见下图3。?型旋转式补偿器高H1880mm,力偶臂 长L=5米。 ?蒸汽管道在运行情况下的一对旋转筒的总的摩擦力矩MkN: Mk1.2Mk1+Mk2 N?cm 式中 M1?合金密封材料箱内摩擦力矩 M2?抗盲板力的摩擦力矩 查表:DN500管道,Mk4883080N?cm 在热膨胀过程中,使力偶旋转即一对旋转筒动作的力F: FMk?[LCOS(θ/2)]式中 F?旋转式补偿器的旋转力N Mk? 一对旋转筒总摩 擦力矩N?cm L?力偶臂长cm 此处力偶臂长500cm θ?旋转角? 用作图法可得到旋转角θ3.46? 旋转推力 F=4883080?[500×COS(3.46/2)]=9785N ?由前面波纹补偿器的计算知,管道对支柱的摩擦反力: μqL1=0.2*2229.62*2*63.556632N ?对固定支架1所受总水平推力为: F=旋转推力+管道自重摩擦反力=9785+5663266417N?6.64吨 力 方案三,如采用DN500方形补偿器,补偿器布置形式见下图4。查动 力手册图表,则该管段需要设置参数为B5m,H10m的方形补偿器, 补偿器的弹性力约2.2kN。 由前面计算知,管道对固定支架的摩擦反力为56632N 图4 方形补偿器布置形式 则固定支架1所受总水平推力为: F = 补 偿 器 弹 性 力 + 管 道 自 重 摩 擦 反 力 = 22000+5663278632N?7.86吨力 从上述三个方案的计算过程,我们可以看到,大拉杆横向波纹补偿 器和旋转式补偿器堪称无推力补偿器,固定支架受力均主要为管道摩 擦力,但相对而言,旋转式补偿器补偿量更大,可根据自然地形灵活布 置,且旋转式补偿器外伸臂长较短,所占空间大大减少;再者其适应性 较广,对平行路径、转角路径和直线路径及地埋过渡至架空,均可布置, 安装适应性较强。 采用旋转式补偿器,该段管道可节省一个固定支架,固定支架间距 增大,固定支架1受力大于采用大拉杆横向波纹补偿器时支架受力,但固 参考文献 定支架承受的主要还是管段运行时产生的摩擦阻力,因此固定支架基 [1]施振球等.动力管道设计手册.北京:机械工业出版社,2006.1 础尺寸变化不大,土建造价也不会大幅增加;而且,还可以通过采用低 [2]严丹,林亲深等.实用管道安装工程手册.北京:机械工业出版 摩擦系数的管道支座,减小摩擦力。同时,采用旋转式补偿器,相较于 社,1997.4 3 3 0 3