熱力管道波紋補(bǔ)償器的計(jì)算和選型

文章來(lái)源：http://www.dingy176.cn 發(fā)布時(shí)間：2020-05-13 瀏覽次數(shù)：106

熱力管道波紋補(bǔ)償器的計(jì)算和選型，熱力管道的敷設(shè)方式的確定應(yīng)考慮在地區(qū)的氣象、水文地質(zhì)、地形地貌、建筑物及交通線的密集程度,

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

1.管道的熱補(bǔ)償計(jì)算為了保證管道在熱狀態(tài)下的穩(wěn)定和運(yùn)行安全可靠性,減小管道熱脹冷縮時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力,管道每隔一定距離應(yīng)當(dāng)裝設(shè)固定支架及補(bǔ)償裝置。

當(dāng)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(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)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℃,全線距離為200m。每隔50m設(shè)一固定支架,管道的熱伸長(zhǎng)量用下式計(jì)算:

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

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

根據(jù)上式可以得出尾氣管道的熱伸長(zhǎng)量為:

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

直接關(guān)系到波紋補(bǔ)償器對(duì)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?yàn)楣芗芙Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度及工程造價(jià)。

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

根據(jù)力學(xué)的基本原理得出合力為零3　波紋補(bǔ)償器對(duì)固定支架推力計(jì)算以往我們?cè)跓崃艿婪笤O(shè)上不常使用波紋補(bǔ)償器的主要原因之一是波紋補(bǔ)償器對(duì)固定支架軸向推力太大。

熱力管道波紋補(bǔ)償器對(duì)固定支架軸向推力一般有三項(xiàng):

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(jí)波拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈性力;

β:既=d/D值(d:管子內(nèi)徑,D:波紋補(bǔ)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(shù),一般取k=1.2。

我們?cè)趯?shí)際工程中應(yīng)根據(jù)管道的熱補(bǔ)償量選擇波紋補(bǔ)償器的波數(shù),試運(yùn)行波紋補(bǔ)償器拉伸或壓縮時(shí)產(chǎn)生的彈性力,

如果彈性力太大應(yīng)增加波紋補(bǔ)償器的波數(shù),因?yàn)椴〝?shù)與彈性力成反比,即波數(shù)增加波紋補(bǔ)償器的剛度降低,所產(chǎn)生的彈性力降低,

初選波紋補(bǔ)償器的波數(shù)后應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較及考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,最后確定波數(shù)。這就需要與生產(chǎn)波紋補(bǔ)償器的廠家聯(lián)系,

根據(jù)該波紋補(bǔ)償器廠家產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)計(jì)算波紋補(bǔ)償器的彈性力。

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

p:管內(nèi)介質(zhì)工作壓力(Pa);d:管子內(nèi)徑(mm);k:安全系數(shù),一般k=1.2;Υ:計(jì)算系數(shù)。

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

管內(nèi)介質(zhì)工作壓力(Pa)。

3.4　熱力管線對(duì)固定支架的軸向推力計(jì)算∑Px=P1+Pn+Pc+Pm　(kg)P1、Pn、Pc:為波紋補(bǔ)償器對(duì)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(zhǎng)度(m);μ:摩擦系數(shù)(鋼與鋼接觸μ=0.3,低摩擦復(fù)合管托μ=0.1)。

在實(shí)際工程中熱力管道對(duì)固定支架的軸向推力應(yīng)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(cè)因管路不同所引起的反彈力差,一般取均衡系數(shù)0.8。

(2)管路的牽制作用。由于在工廠管架上,一般情況敷設(shè)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(jié)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(shù)的多少,管路越多,牽制作用越大;高溫管路偏設(shè)一側(cè)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(yùn)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(shè)對(duì)固定支架的軸向推力應(yīng)為:

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

4.波紋補(bǔ)償器的選型

我們以前在熱力管網(wǎng)中不常使用波紋補(bǔ)償器的主要原因是因?yàn)樗鼘?duì)固定支架的軸向推力太大。

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

其特點(diǎn)是可改變介質(zhì)內(nèi)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(duì)固定支架的軸向推力。

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

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