熱力管道波紋補償器的計算和選型

文章來(lái)源：http://www.csqw007.com 發(fā)布時(shí)間：2020-05-13 瀏覽次數：102

熱力管道波紋補償器的計算和選型，熱力管道的敷設方式的確定應考慮在地區的氣象、水文地質(zhì)、地形地貌、建筑物及交通線(xiàn)的密集程度,

并考慮到技術(shù)經(jīng)濟合理、維修管理方便等因素。在工廠(chǎng)中工藝及熱力管線(xiàn)敷設經(jīng)常選用中支架架空敷設。

1.管道的熱補償計算為了保證管道在熱狀態(tài)下的穩定和運行安全可靠性,減小管道熱脹冷縮時(shí)所產(chǎn)生的應力,管道每隔一定距離應當裝設固定支架及補償裝置。

當管徑較大(300mm以上)及壓力較低(0.06MPa以下)時(shí),可采用波紋管補償器進(jìn)行補償。

例如某工程鍋爐尾氣管道直徑為1100mm,工作壓力為0.1MPa,工作溫度為250℃,全線(xiàn)距離為200m。每隔50m設一固定支架,管道的熱伸長(cháng)量用下式計算:

L=al(t2-t1)×1000　(mm)L—管道熱伸長(cháng)量(mm)℃,a—管材的線(xiàn)膨脹系數(m/m℃),

l—二固定支架的直線(xiàn)距離(m),t2—供熱介質(zhì)量高溫度(℃),t2—管道安裝溫度(℃),一般取-5℃。

根據上式可以得出尾氣管道的熱伸長(cháng)量為:

L=153mm2　波紋補償器在管道上合理的布置波紋補償器在管道上合理的布置,

直接關(guān)系到波紋補償器對固定支架軸向推力的大小,也就關(guān)系到軸向荷載的大小,最終歸因為管架結構的設計難度及工程造價(jià)。

某工程中我們采取了不銹鋼波紋補償器對稱(chēng)布置,使得中間固定支架所受到的來(lái)自波紋補償器所產(chǎn)生的內壓力及彈性力是大小相等方向相反的軸向推力,

根據力學(xué)的基本原理得出合力為零3　波紋補償器對固定支架推力計算以往我們在熱力管道敷設上不常使用波紋補償器的主要原因之一是波紋補償器對固定支架軸向推力太大。

熱力管道波紋補償器對固定支架軸向推力一般有三項:

3.1　波紋管拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈性力Pt=1.25π(1-β)·δ2σsk　(kg)Pt:一級波拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈性力;

β:既=d/D值(d:管子內徑,D:波紋補償器外徑);δ:伸縮器壁厚;σ:伸縮器鋼材的屈服極限(kg/m2);k:安全系數,一般取k=1.2。

我們在實(shí)際工程中應根據管道的熱補償量選擇波紋補償器的波數,試運行波紋補償器拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈性力,

如果彈性力太大應增加波紋補償器的波數,因為波數與彈性力成反比,即波數增加波紋補償器的剛度降低,所產(chǎn)生的彈性力降低,

初選波紋補償器的波數后應進(jìn)行經(jīng)濟比較及考慮施工現場(chǎng)的實(shí)際情況,最后確定波數。這就需要與生產(chǎn)波紋補償器的廠(chǎng)家聯(lián)系,

根據該波紋補償器廠(chǎng)家產(chǎn)品的各項技術(shù)性能指標計算波紋補償器的彈性力。

3.2　由于介質(zhì)內壓作用于波壁上的軸向推力Pn=p·d9.8×104kΥ　(kg)Pn:介質(zhì)內壓作用于波壁上的軸向推力;

p:管內介質(zhì)工作壓力(Pa);d:管子內徑(mm);k:安全系數,一般k=1.2;Υ:計算系數。

3.3　當管子上有堵頭或閥門(mén)時(shí),由內壓作用于盲板上的軸向推力Pc=π·d39.8×104×4·p　(kg)Pc:波紋補償器的盲板力;d:管子內徑(mm);p:

管內介質(zhì)工作壓力(Pa)。

3.4　熱力管線(xiàn)對固定支架的軸向推力計算∑Px=P1+Pn+Pc+Pm　(kg)P1、Pn、Pc:為波紋補償器對固定支架的軸向推力;Pm:熱力管道摩擦水平推力。

Pm=q·μ·l　(直管段)q:管路的單位重量(kg/m2);l:二管架間的管段長(cháng)度(m);μ:摩擦系數(鋼與鋼接觸μ=0.3,低摩擦復合管托μ=0.1)。

在實(shí)際工程中熱力管道對固定支架的軸向推力應考慮到以下兩個(gè)方面:

(1)由于管路剛輸送蒸氣或其它介質(zhì)時(shí),固定管架兩側因管路不同所引起的反彈力差,一般取均衡系數0.8。

(2)管路的牽制作用。由于在工廠(chǎng)管架上,一般情況敷設成組的管路,管路與管路之間存在相互牽制作用,即熱管推動(dòng)管架位移,

冷管及已膨脹結束的熱管則阻止管架位移,因此管路所產(chǎn)生的水平推力相互抵消了一部分。管與管之間牽制作用的多少取決于以下因素:

管路根數的多少,管路越多,牽制作用越大;高溫管路偏設一側時(shí),牽制作用小;常溫和高溫,管徑大和管徑小的管路相間排列越均勻,

牽制作用越大;管路于管路之間不同時(shí)啟動(dòng)運行,不同時(shí)升溫,則牽制作用越大。由以上因素可以得出多根管路架空敷設對固定支架的軸向推力應為:

∑Px=0.8·(∑Pt+∑Pn+∑Pc+∑Pm)·ФФ:為管路之間的牽制系數。

4.波紋補償器的選型

我們以前在熱力管網(wǎng)中不常使用波紋補償器的主要原因是因為它對固定支架的軸向推力太大。

目前波紋補償器的廠(chǎng)家研制出一種變推力型波紋管補償器,也叫壓力平衡式波紋補償器,

其特點(diǎn)是可改變介質(zhì)內壓作用波壁上的軸向推力及盲板力的大小,進(jìn)而減小或消除這兩個(gè)對固定支架的軸向推力。

∑Px=0.8·(∑Pt+Pm)Ф　(全平衡式波紋補償器)Px:熱力管道對固定支架的軸向推力。

由以上五個(gè)方面探討可以得出當熱力管道管徑較大、溫度較高時(shí)其管路可適用于波紋補償器進(jìn)行管路補償。