平衡式波纹管补偿器的安装结构及工作原理

  在供热管网中，为减少管网散热损失，必须对波纹管补偿器进行保温。如 果将保温材料直接包在波纹管外部，势必造成波纹管的厲蚀，缩短了波纹管的使 用寿命。而且由于波纹管的轴向运动，会使保温层松动碇坏。平衡式波纹管补偿 器的保温材料直接包在套管外部，与波纹管不接触，从而避免了由于保温材料而 造成的对波纹管的腐蚀，提高了波纹管的常规使用的寿命。

  为了减少补偿器在运行时对固定支架的轴向推力，在补偿器安装前应进行必 要的预拉，预拉量Ax按下式计算：

  对于高温管道(tgta),预拉量为正，应将补偿器预拉伸；对于低温管道(tg ta),预拉量

  为负，应将补偿器预压缩。热力管道属于前者。当ta二td时，Ax二1/2x。所以一 般资料介绍，预拉量可以取补偿量的一半，但是这一结论的前提是管道安装温度 与最低温度近似相等。当tatd时，△xV1/2x：当tatd时，△x1/2x。

  平衡式波纹管补偿器从结构设计上使之成为外压型，来提升了波纹管的承 压能力，延长了波纹管常规使用的寿命。

  通常管网中的波纹管补偿器代管网停止运行时，往往在波纹管的凹处积水， 时间一久，波纹管便受到腐蚀，降低了波纹管使用寿命。平衡式波纹管补偿器的 工作波纹管内部不存在工作介质，所以不可能有积水问题。另外，由于套管的存 在，当管网停止运行时，管内剩余介质只能沉积在套管中，又因套管下部设有放 水口，打开此口介质就会排出。

  平衡式波纹管补偿器是利用流体力学的原理在一般波纹管补偿器的基础上设计 的一种新型的、国内外领先的管道补偿器。其结构的设计为外套管的内截面积等 于连接管内截面积。使管道内介质对固定支架没有推力。从而使补偿器的应用进 入了一个新的时期和高度。

  在热力管网敷设中，补偿器是保证管道安全运作的重要部件。目前在国内采 用的补偿器

  当nr12P=nr32PKx时，其中K为波纹管的刚度，x为波纹管补偿量，Kx为 波纹管弹性力。此时作用在固定支架上的介质内压推力为

  此作用力的大小正好为波纹管的弹性力。热力管网在正常运行时，因管道受 热，波纹管被压缩产生对固定支架一个推力，其推力大小为Kx,但由于波纹管受 压产生的弹性力与介质内压产生的推力大小相等方向相反，此时固定支架上无任 何推力。

  目前国内一般己有的波纹管补偿器，为了减小对固定支架的推力，至少由三 段波纹管组

  成，使得设备价格较高，影响了推广使用，而平衡式波纹管补偿器只有两段波纹 管组成即可解决，以此来降低了设备成本，有利于推广使用。

  供热管道安装后，由于管内介质的加热作用会引起管道受热伸长。管道的热 伸长量可按 下式计算：

  F二SP二这是一个很大的力，特别在高架管线中，不仅给设计管道支架带来很 大困难，也给施工带来诸多不便，并且还提高了工程造价。

  平衡式波纹管补偿器是在轴向型波纹管补偿器的基础上设计的一种新型管道 补偿装置，该补偿器利用流体力学平衡原理，可消除管道的内压力对固定支架的 作用力，该补偿器中自带导向，它简化了管网设计，给管网设计和施工带来很大 方便，并且既能降低土建工程造价，又能使设备成本降低，还提高了管网运行安 全性，因此说平衡式波纹管补偿器是一种理想的热力管道补偿装置，具备极高的 社会效益和经济效益。

  平衡式波纹管补偿器能使固定支架受到的推力减小，使固定支架结构尺寸都 可做到最小，能大量地降低土建工程费用。

  目前工程设计中，一般在波纹管补偿器的一端设置固定支架，另一端设置导 向支架。导向支架的设置使得管网支架增多，因而工程费用很高。平衡式波纹管 补偿器从自身结构上解决了管道的导向问题，进而达到设计管网时不必在其另一 侧再设导向支架，既简化了管网设计又便于补偿器的施工安装。

  个大小相等方向相反的力，其值为nr12P=nr22Po在固定支架上介质作用力为

  (2)平衡式波纹管补偿器本身的弾性力产生的水平推力Pm。管道与活动支架间的摩擦力Pm用下式计算：

  式中Pm~管道与活动支架间的摩擦力，N u—活动支架上的摩擦系数，可取下列数值： 钢与钢接触，u=钢与混凝土接触，U二q--该管段的单位长度计算重量，N/最重要的包含管道自重. 介质自重、保温材料及外保护壳重量。

  中，波纹管补偿器己占有举足轻重的地位，而且很有发展前途。但是由于波纹管 本身是一个弹性体，如果管内介质压力过高，而且对波纹管保护又不好，很可能 将其拉坏，在热力管网中，如果采用波纹管补偿器对其补偿，在管网转角、阀门 或者盲板处介质作用力必定要作用到固定支架上，作用力的大小等于波纹管的有 效截而积S乘以管内工作介质压力P,即SP。由于该力的作用必定要加企固定支 架的强度和刚度，提高了固定支架的造价，并影响管网的运行安全性，特别在高 压力大口径的情况下，这个作用力是很大的，它的大小与管网工作介质的压力成 正比，与管径的平方成正比。

  平衡式波纹管补偿器主要由左、右外接管、外套管及工作波纹管和密封波纹 管组成：

  见图1,该补偿器的具体结构如下：工作波纹管1的两头分别和左外接管3、 右外接管4焊接，左外接管3、右外接管4分别焊有盲板8、9O在工作波纹管外 部设有导流套7,在左、右外

  接管3、4外部设有套管5,套管5左端与左外接管3焊接，套管5右端与右外 接管4可相对移动。右外接管4上焊有档兰10,密封波纹管2的两头分别与档 兰10、套管5右端焊接，在左、右外接管3、4上分别开有介质进出孔.连通管6穿过左外接管、盲板8并与左外接管3、盲板8相焊接。连通管6保证两盲板8、9之间的压力与外界大气压力相同。在套管5上部设有放气口，下部设有排水口。

  为了减少管道的摩擦阻力，工程上也常采用滚动支架，其摩擦力为PrrFLqK/RLqf • r

  设计热力管道固定支架吋，必须首先考虑它的受力状况。固定支架所受的水 平推力由下

  管道在正常运行时，右外接管4右端的管道设有固定立架，并在固定支架的 右面有转角、

  阀门或盲板等，这样由于管道内介质压力对转角、阀门或盲板处的作用，从而对 固定支架产生向右的推力，推力的大小为管道截而积nr23与管内介质压力p的 乘积(即nr23P)o

  在右外接管4的左端焊有盲板9,介质对盲板9有一个向左的推力，其推力 大小也为nr23P,它与作用于转角、阀门或盲板处的力大小相等方向相反，互相 抵消，从而形成介质内压对固定支架无作用力。

  在分析管道轴向力的同时，还应注意到管道的横向推力，由于在安装管道时， 管线的布置不可能绝对平直，因此受热后不仅轴回移动，还会造成径向位移。如 果导向支架不能承受所如的横向载荷或导向滑板侧回形状不规则、表面粗糙等， 其摩擦阻力随横向推力的增大而增大，所以在对平衡式波纹管补偿器进行设计 时，对导向问题也进行了专门的设计，以保证其横向摩擦力最小，能最大限度地 保证管道的安全运行。