角转向位置安装旋转补偿器的支架受力计算方法.pdf

16-论文广场
石油和化工设备
2015年第18卷
角转向位置安装旋转补偿器的支架受力
计算方法
刘成荣,冒咏秋?,王霞3
(1.南京凯盛开能环保能源有限公司,江苏南京210000)
2.中国质量认证中心南京分中心,江苏南京210005)
(3江苏省交通规划设计院股份有限公司,江苏南京210014)
[摘要]通过建立几何、カ学计算模型,对工程中常见的安装于角转向位置的旋转补偿器在工作过程中的固定支架推力、
管道摩擦推力进行计算,并结合具体策例进行分析,获得旋转补偿器安装的注意要点,望能为今后的设计和安装工作提供
借鉴。
关键词角转向位置;旋转补偿器;受カ分析;计算方法
旋转补偿器作为一种新型的补偿器,因其转补偿器,在工作过程中对固定支架的推力、管道
具有布置灵活、阻力小、补偿量大、推力小等优摩擦推力等进行了计算,首先建立几何、力学计算
点,近年来在供热管道中得到广泛应用。旋转补模型,再选取计算公式,并以某案例获得计算结
偿器的工作原理为:通过力臂L形成力偶,产生大果,希望能为今后的设计和安装工作提供借鉴。
小相等、方向相反的一对力,使旋转管与密封座
1角转向布置旋转补偿器的形式
之间相对转动,力臂以O点为中心环绕Z轴旋转
以吸收两侧直管段上产生的热膨胀量叫。为节约安
安装位置
装空间,工程中常考虑在管道转向位置直接设置
为计算方便起见,暂不考虑预偏装,如图1所
旋转补偿器,形成角转向补偿的形式。
目前, CAESAR ii、GLIF等软件已广泛应用
旋转补偿器旋转臂长为L,水平段宜紧靠旋转
于配管专业的管系受力分析,此类计算软件对于膨胀节设置固定支架(距离约2000m),竖直段
插入补偿器等柔性插件的管系,计算结果尚不十直管段长度为Y。
分准确,特别是对于旋转补偿器这种
新型补偿器,计算软件的现有数据库
还不完善,即使能通过软件获得计算
结果,最好还要通过手算进行验证。
特别是对一些软、硬件条件相对缺乏
的设计单位,对 CAESAR等计算软
件理解尚不透彻,在利用软件进行管
系计算时,不可避免地存在操作不当
导致计算结果出错的现象。因此,计
算人员如能掌握旋转补偿器的手算方
法,可通过手算结果验证机算结果,图1管系角转向位安装旋转补偿器(左边平面图,右边轴图)
从而提高管系受力计算结果的可信
度
作者简介:刘成荣(1978-),男,安徽天长人,大学本科学
本文对工程中常见的安装于角转向位置的旋历,エ程师?主要从事发电站设备技术管理工作
第6期
刘成荣等角转向位置安装旋转补偿器的支架受力计算方法
1.2工作位置
现假定某工况:安装温度为
20℃,内部工作介质压力1.0MPa,温
度360℃,如图1所示,旋转补偿器旋
转臂长为L,水平段紧靠旋转膨胀节
设置固定支架(距离约2000mm),
竖直段安装前长度为Y,工作时向上
膨胀量△Y,旋转造成竖直管道末端
摆动量为△X,摆动角度β,旋转补
偿器转动角为θ,工作时旋转补偿器
变化情况如图2所示。
图2角转向旋转补偿器工作位置(左边平面图、右边轴侧图)
2几何计算
几何计算模型如图3所示、已知量:管道选用如下不等式:计算可取
2.1几何计算模型
β很小,为简化计算可取近似解。根据模型,有
20°钢,线胀系数为a,旋转臂长为L,直管段长
△Yαx△TxYx×△T
0.00456
度为Y,直管段膨胀量△Y;
100
需求量:直管段末端摆动量为△X,摆动角度
B,旋转补偿器转动角为0
式中,a=0.0134mm/(mpK)(查动力管道设计
手册),换算时注意单位,△Y单位为mm,Y单
位m
则有:B<0.26°、cosB=0.999891
则由公式(4)
△Y= Lsing
0=arcsin
L
图3直管段膨胀前后计寧模型
M=L(-cos(arcsin
(1)直管段膨胀量△Y
由式(8)可知,当直管段膨胀量△Y确定时,
旋转补偿器旋转臂L越大,旋转补偿器转动角θ角
△Y=Cx△TxY
越小,直管段末端摆动量△X越小。
(2)直管段末端摆动量△X
但考虑到,旋转臂L过长,其自身受热膨胀
AX=(Y+△Y) sina
将造成不利影响,故一般旋转臂L长度取为2-6m
(3)根据图3所示模型,有如下几何关系:
(厂家推荐范围)
2.,2几何变量计算
Lー Lcos=△X
下面分别以旋转臂长度为3000mm、4000mm
Y+△Y) x cos B-Y= L sin 0
时,分别计算直管段长度为126m、168m时,管
由式(2)和式(3)
系的变化情况,以对比不同旋转臂长、不同直管
段长度下,旋转补偿器在工作位置时管系的变形
L(-cos0)=(Y+Ay) sinb
情况。
L、Y、△Y已知,联立式(4)和式()可获得精
(1)旋转臂长度L=3000mm
确解。
直管段Y=126m时,管道膨胀量△Y=574
又,考虑到实际情况下直管段末端摆动角度