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冶金动力
2010年第4期
METALLURGICAL POWER
总第140期
管道波纹补偿器的受力分析
田野
(五矿营口中板有限责任公司动力厂,辽宁营口115000
【摘要】介绍了几种波纹膨胀器的工作原理及使用原则,并对波纹膨胀器的破坏原因进行了分析,提出
了详细的设计安装注意事项。
【关键词】波纹膨胀器;内压;压缩;拉伸
【中图分类号】70547.8【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2010)04-0022-04
Stress Analysis of Ripple Compensator of Pipe
TAN Ye
( Power Plan, Minmetals Yingkou Medium Plte C., Ltd, Yingkou Liaoning 15000, China)
( Abstract The work principle and usage principles of several ripple expanders were intro-
duced. The damage causes of ripple expanders were analyzed and the detailed points for attention
in design and installation were advanced
[ Key words) ripple expander; internal pressure; compression; stretching
1概述
拉杆
五矿营口中板有限责任公司的低压管道,尤其
端管
波纹软管
端管
是煤气管道安装了许多波纹补偿器,运行中发生了
许多问题。所以分析波纹补偿器的受力情况,规范波
导流套筒
纹管补偿器的设计安装、维护和使用方法,是当前
我们的一个课题。现就波纹补偿器在管道上的受力
情况进行分析并探讨规范的方法。
2波纹补偿器的受力分析及使用原则
热膨胀受阻而产生的温度应力必须采取措施加
图1单式轴向型波纹补偿器
以减缓或消除,其常用方法是在管道上安装补偿器,推力(俗称育板力),所以两侧必须有固定支架。
波纹补偿器是低压管道尤其是煤气管道上经常使用
(2)任何两个固定支架之间只能布置一个波纹
的补偿元件。现就几种常用的波纹补偿器的受力情补偿器。
况加以分析。
(3)单式轴向型波纹补偿器不能承受径向力,为
2.1轴向型波纹补偿器
保持波纹补偿器两侧管段的同轴,波纹补偿器的两
轴向型波纹补偿器分为单式、复式和外压式,常侧应分别布置导向管架或半较接支架,导向管架与
用的是单式。单式轴向型波纹补偿器是由一个波纹补偿器的距离应尽量的短,最长不得大于4倍的管
软管、两个端管、一个导流套筒和若干个拉杆所组道直径。
成,如图1所示。
4)对补偿量较大的补偿器,宜在管道安装前对
单式轴向型波纹补偿器可以吸收直管段的轴向补偿器进行预顼拉伸或预压缩,以减少补偿器对支座
位移,优点是结构简单,价格较低。缺点是不能有径的弹性力,充分利用补偿器的补偿能力,同时使补偿
向位移,两侧的管段必须保持同轴。
器处于最佳的工作状态。
使用单式轴向型波纹补偿器时,应遵循以下原
(5)带导流套筒的补偿器是有安装方向的,应使
安装方向与介质流动方向一致。
(1)单式轴向型波纹补偿器不能承受内压轴向
(6)补偿器安装后在使用前,应将拉杆的螺母松
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开,以便使补偿器在规定的范围内伸缩。螺母的松开特别注意以下几点:
量应这样确定,即2L小于或等于补偿器的最大补偿
1)补偿器可以垂直安装,也可以水平安装。水
量,见图1。
平安装时若补偿器公称直径较大,应在补偿器中间
2.2大拉杆式横向型波纹补偿器
接管下设置支撑托架,以防止中间接管由于内部介
大拉杆式横向型波纹补偿器是由两个波纹软质及本身自重的影响而发生位移使力传到波纹管
管、两个端管、一个中间管和若干个大拉杆组成,如上,造成补偿器的损坏。
图2所示。
(2)补偿器的大拉杆在运输中起固定作用,两端
撑板的螺母是紧固的。安装后,应将靠近中间接管侧
的螺母松开,以便使补偿器在受力时能够伸缩。两端
带有球面垫圈的螺母要根据补偿器的工作行程紧固
定位,工作行程应根据管段的设计距离进行计算并
不能超过补偿器标注的最大补偿值。
(3)不允许用补偿器变形(压缩、拉伸、扭转)的
图2大拉杆式横向型波纹补偿器
方法调整管道的安装偏差,以免影响补偿器的正常
大拉杆式横向型波纹补偿器通过波纹管的角偏功能,降低使用寿命和增加管系、设备及支承件的载
转可吸收管道的横向位移,具有补偿能力大,对纵向荷。
管段无内压推力的优点,缺点是结构复杂,价格较2.3弯管压力平衡型波纹补偿器
高,不能平衡纵向管段的内压推力。大拉杆式横向型
弯管压力平衡型波纹补偿器是由一个平衡波纹
波纹补偿器可用在L型和Z型管段上。
管、两个工作波纹管、一个T型弯头、一个椭圆型封
横向型波纹补偿器中的大拉杆在平衡横向管段头、一个中间接管、一个端管和若干个大拉杆组成,
的内压推力和吸收管段横向位移时使补偿器变形起如图4所示。
着重要作用,大拉杆式横向型波纹补偿器受力变形
平衡波纹管
的工作状态如图3所示。
工作波纹管
(b)
图3大拉杆式横向型波纹补偿器工作状态图
图4弯管压力平衡型波纹补偿器
当纵向管段的内压推力使纵管段伸长并使两侧
弯管压力平衡型波纹补偿器适用于管道转弯处
直管段向纵向位移时,大拉杆承受内压推力起固定进行轴向、横向或两者组合补偿。优点是适应各方向
作用,避免补偿器的波纹软管伸长拉破,如图3(a)。补偿,补偿量大,无轴向力输出。缺点是体积较大,结
这时补偿器的中间管和波纹管只承受内压圆周应构复杂,价格高。
力,而不承受内压轴向力,即内压轴向力o为零,改
这种补偿器在横向补偿时,与大拉杆横向型补
善了补偿器的受力状态。当横管段因温度变化或因偿器的工作原理是相同的。大拉杆横向型补偿器在
内压推力产生位移时,大拉杆组成的矩形结构可以承受内压时将有纵向的轴向力输出,对于纵向位移
作平行四边形的变形,这时补偿器两端波纹软管发有严格要求的管道,大拉杆横向型补偿器不能满足
生相反的一侧拉长一侧压缩的变形,使横管段在横使用,这时弯管压力平衡型波纹补偿器将发挥作用。
向自由位移,吸收了应力,如图3(b)。
这种补偿器分为通道端与平衡端,通道端是指中间
大拉杆式横向型波纹补偿器在安装和使用时应接管处有介质流过的一侧,平衡端是指椭圆封头处