波紋補償器的結(jié)構(gòu)特性和技術(shù)性能

文章來源：http://www.dingy176.cn 發(fā)布時間：2020-05-24 瀏覽次數(shù)：66

波紋管補償器做為城市集中供熱管網(wǎng)中的熱補償裝置．被廣泛應(yīng)用。波紋補償器做為熱補償裝置．較Ⅱ型補償器、套筒補償器等傳統(tǒng)熱補償型式。具有占地面積小、補償量大、補償方式靈活、位移反力小、不需日常維修等優(yōu)點．特別是在城市集中供熱工程中具有使用安全可靠、綜合經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)勢。在這里．將補償器的結(jié)構(gòu)特性、技術(shù)性能以及在供熱管網(wǎng)工程設(shè)計中的一些實際問題和經(jīng)驗向大家簡單介紹。

下面主要從波紋管的壁厚、剛度和疲勞壽命三個方面介紹一下波紋補償器的結(jié)構(gòu)特性和技術(shù)性能

1、波紋管的壁厚

波紋管是波紋膨脹節(jié)的核心元件．它是由一個具有橫向波紋的圓柱形薄壁金屬殼體．在軸向拉力或壓力的作用下，它可以伸長或縮短如果對其施加一個產(chǎn)生彎曲力矩的橫向力，它可以在軸向做相應(yīng)的位移。目前工程中常用的波紋補償器分自由型和壓力平衡型兩大類。根據(jù)不同的補償需求．可以設(shè)計出許多不同的結(jié)構(gòu)形式目前．常用于供熱管網(wǎng)工程中的波紋補償器的波紋管材料為奧氏體不銹鋼．即1Cr18Ni9Ti．壁厚在0．5mm～3mm．工作壓力0．25MPa_2．5MPa．管道直徑DN100～DN1400供熱管網(wǎng)常用的工作壓力1．0MPa～2．5MPa．DN100～DN1400管道的最小壁厚在4mm～16mm．而波紋管的壁厚采用0．5mm～7mm．可以承受供熱管網(wǎng)的工作壓力，這是由于波紋管具有特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)受壓管道軸向剖面上的應(yīng)力是指受壓直徑與軸向長度所構(gòu)成面積上的總荷載同兩倍管壁厚度與軸向長度乘積之比。

通過計算我們發(fā)現(xiàn)公稱直徑相同、材料壁厚相同在一定的工作壓力條件下波紋管的應(yīng)力要比光滑管的應(yīng)力少55％～70％也就是若公稱直徑相同．材料壁厚相同．許用應(yīng)力也相同．則波紋管所需材料厚度也將比光滑管小55％～70％。此外，在供熱管網(wǎng)工程設(shè)計中．我們選用的管道材料一般為碳鋼或低合金鋼．這些材料在受熱后應(yīng)力變化的情況及表面抗腐蝕的性能與制作波紋管所用的不銹鋼材料性能相比又不一樣因此，常用的波紋管材料厚度較同樣規(guī)范的熱網(wǎng)工程所用管道壁厚要薄得多當(dāng)然這僅是定性分析。

2.波紋管的剛度

波紋管膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)特點說明它在受到軸向力或受到產(chǎn)生彎曲力矩的橫向力后．個別部分很容易產(chǎn)生變形波峰半圓弧在受到上述力作用后可能漲大或縮?。@些都是光滑管所不具備的。因此，在相同的壁厚條件下．波紋管的徑向剛度比光滑管的剛度大得多．而軸向剛度則比光滑管的軸向剛度小得多所以將波紋管用來作為供熱管網(wǎng)工程中的補償器正是利用了它在軸向剛度較小的特點．同時薄壁也是剛度小的原因之一特別是大直徑管道上這種特點更加明顯區(qū)域供熱2016．5期剛度值是波紋管補償器的重要指標(biāo)之一．作為定型產(chǎn)品，不同型式，不同規(guī)格的波紋管補償器的剛度值是一定的．這在產(chǎn)品樣本中可以直接查到。通過剛度值可以很容易地計算出波紋補償器的彈性反力，這是設(shè)計固定支架或支墩的必備條件之一。另外需要說明的是．在熱力管道系統(tǒng)中波紋管作為補償器來說是一個撓性元件，一般來說其剛度值遠遠小于管道彎頭的剛度。因此．對于壓力平衡性的波紋管補償器來說，在進行熱補償?shù)倪^程中變形量是較大的．而管道彎頭是保持不變形的這與Ⅱ型補償器及其它各種自然補償方式是不同的所以管道彎頭部分的應(yīng)力將會處于一個很低的水平。

3波紋管的疲勞壽命

疲勞壽命是軸向波紋補償器的重要指標(biāo)之一，目前國內(nèi)波紋補償器廠家生產(chǎn)的波紋管補償器的疲勞壽命大都在500次～5000次的范圍內(nèi)。應(yīng)該說對于城市集中供熱的熱網(wǎng)工程來說．具有這樣的疲勞次數(shù)是足夠的波紋管補償器的許用疲勞壽命1000次．其意義為補償器在規(guī)定的公稱壓力等級下．位移范圍值達到額定值時循環(huán)次數(shù)1000次而不被破壞如果補償器所承受的工作壓力或位移量偏移規(guī)定值時．則疲勞壽命值將會有很大的不同定性地說．如果達不到規(guī)定值時．則許用疲勞循環(huán)次數(shù)將會增加．反之則減少。具體來說．一般在供熱管網(wǎng)工程中疲勞循環(huán)類型有兩大類：第一類為系統(tǒng)經(jīng)常開、停造成管網(wǎng)壓力、位移的變化。第二類為系統(tǒng)在運行狀態(tài)下壓力、位移的較大波動在計算補償器疲勞破壞時一般采用累計疲勞計算法。

一般來說，管網(wǎng)系統(tǒng)運行工況(壓力、溫度、位移)低于補償器額定值時．疲勞壽命將會增加．反之將減少。應(yīng)該特別指出的是運行工況與補償器額定值偏離的越多．則許用疲勞循環(huán)次數(shù)差別就越大。因此，在考慮疲勞壽命時應(yīng)盡量使運行工況接近補償器的額定值，以減少浪費，保證安全。