直埋波纹补偿器.docx

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直埋波纹补偿器

直埋波纹补偿器

　　直埋波纹补偿器是用在直埋管线上的膨胀原件。

　　1、直埋波纹补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

　　2、对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。

　　3、需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除。

　　4、严禁用直埋波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响直埋波纹补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

　　5、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。

　　6、管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。

　　7、直埋波纹补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作。

　　8、水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动。

对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架。

水压试验用水清洗液的96氯离子含量不超过25PPM。

　　9、水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。

　　10、与直埋波纹补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯离子。

直埋式波纹补偿器（TZM）

摘要：

该直埋补偿器（也称直埋偿器,直埋伸缩器,直埋式波纹管偿器,直埋式膨胀节）,主要用于轴向补偿，同时还具有抗弯能力，所以直埋补偿器不考虑管道下沉的影响

直埋补偿器用途：

直埋补偿器（又称直埋偿器）主要用于直埋管线的轴向补偿，具有抗弯能力，所以可不考虑管道下沉的影响，产品具有补偿量大，寿命长的特点。

直埋补偿器型号：

本厂生产DN32-DN1600，压力级别0.25Mpa-2.5Mpa

产品轴向补偿量：

30mm-500mm

一、结构简图

二、型号示例

举例：

1.6TZM200×6J

表示：

工作压力为1.6MPa，公称通径为200mm，波数为6波，接管连接的直埋补偿器。

三、结构特点

         直埋补偿器由一个或多个波纹管串接在一起，波纹管外有可使波纹管轴向移动的外套筒，即是保护装置，又保持了它的稳定性。

四、使用说明：

 直埋补偿器主要适用于轴向补偿，同时具有超强抗弯能力，所以不考虑管道下沉的影响。

直埋补偿外壳及导向套筒保护下实现自由伸缩补偿，其它性能跟普通波纹补偿器相同。

五、安装使用注意事项

       直埋补偿器要求在两固定支座之间只装一个波纹补偿器，其补偿器对支座作用力的计算与单式波纹补偿器对支座作用力的计算相同，由于直埋内压波纹补偿器在管道上实现自由补偿和安装简单等特点，因而深受工程设计及安装使用者的欢迎。

六、直埋补偿器（直埋偿器）

1、结构型式及特点

     注：

有些产品不带拉杆

        直埋偿器具备外压式补偿器及自由补偿直埋式补偿器的双重有点，在热网管道施工中得以广泛的应用。

2、直埋偿器（不锈钢波纹补偿器）选用于安装

          与自由补偿直埋式波纹管补偿器相同，有关外压式波纹管补偿器参数可参考样本中的轴向外压式不锈钢波纹补偿器有所有数据。

一、波纹管补偿器设计时有关技术条件说明

1、设计依据：

我公司生产的金属波纹补偿器的设计方法依据GB/T12777新版《金属波纹管膨胀节通用技术条件》，参照EJMA《美国膨胀节制造商协会标准》、GB150-89《钢制压力容器》以及HGJ526-90《多层U型波纹膨胀节系列》。

2、补偿量、刚度的温度修正

样本所列各参数是在20℃情况下计算得出的，若补偿器实际使用温度与20℃不同，可按表一、表二提供的系数，对补偿量X。

、Y。

、θ。

及刚度K实施修正，以便确定补偿器的实际补偿量和刚度。

3、   所列产品的挠性元件－金属波纹管，其制造材料为奥氏体型不锈钢（0Cr19Ni9，1Cr18Ni9Ti），当接管与法兰材料为炭钢时，产品工作温度范围为－20℃～400℃；当接管与法兰为不锈钢时，产品工作温度范围为－250℃～600℃；加衬耐温层后，产品可承受介质800℃～1200℃以上的高温，我们也可根据用户的需要采用其他金属和纤维材料制造专用补偿器。

温度对补偿量的修正系数f１表一

温度℃

－200   －150   －100   －50    20    50     100    150     200    300    350     400  

F１

0.932   0.942   0.956   0.979    1   1.001  1.002  1.003   1.004  1.025  1.047  1.072

温度对刚度的修正系数f2表二

温度℃

－200   －150   －100   －50   20   50   100   150   200   250    300   350    400

f１

1.071   1.055   1.045  1.028   1  0.992 0.971 0.956 0.937 0.920  0.901 0.881  0.862

注：

温度值在间隔之内时，系数f1、f2按内插法选取。

例1：

求N＝3000次、t＝300℃时，0.6TNY250*6J补偿器的轴向补偿量及刚度。

查样本：

轴向补偿量：

X0＝89；

轴向刚度Kx＝228N/mm

经修正：

x′＝f1*X0＝1.025*89＝91.225mm

       K′＝f2*Kx＝0.901*228＝205.43N/mm

例2：

求N＝2000次、t＝300℃时，0.6DLB250*2000F补偿器的横向补偿量及横向刚度。

查样本：

横向补偿量：

Y0＝287mm

       横向刚度：

Ky＝5N/mm

经修正：

Y′＝f1*X0＝1.025*287＝294.18mm

       Ky′＝f2*Ky＝0.901*5＝4.51N/mm

4、 疲劳破坏次数、安全寿命与补偿量

为方便用户合理的选择产品，样本中给出了补偿器在诸疲劳破坏次数下的补偿量，如：

轴向型的补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数N为1500次，3000次，15000次时的补偿量；拉杆横向补偿器、铰链补偿器、直管压力平衡补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数N为15000次时的补偿量；曲管压力平衡补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数N为4500次时的补偿量。

用户可根据产品工作的环境与使用寿命来选择不同疲劳次数下的补偿量。

疲劳破坏次数时根据波纹管的结构参数、补偿量和压力值，通过计算和实验验证而确定的。

由于波纹管的疲劳问题比较复杂，其数值散布度较大，因此国家有关标准规定，在确定补偿器的安全疲劳次数［N］时，要有15倍的安全系数，即

［N］＝N/15

［N］－安全疲劳寿命

N－疲劳破坏次数

  若用户实际选用的疲劳次数与样本所列的疲劳次数不符时，请按表三、表四给出的系数进行修正。

无铠装环的补偿器破坏次数对补偿量的修正系数f3 表三

N次

2250

4500

7500

9000

10500

12000

15000

30000

60000

f3

1.525

1.33

1.18

1.125

1.085

1.05

1

0.87

0.745

带铠装环的补偿器疲劳破坏次数对补偿量的修正系数f3′ 表四

N次

2250

4500

7500

9000

10500

12000

15000

30000

60000

f3′

1.825

1.48

1.26

1.13

1.13

1.08

1

0.805

0.64

注：

若N值在间隔之内时，系数按内插法选取。

例3：

求0.6TNY250*6F波纹补偿器在N＝4500次时的轴向补偿量。

查样本：

N＝15000次时，X0＝63mm

经修正：

N＝4500次时，X＝f3*X0＝1.33*63＝83.79mm

如果管系的位移变化循环是多种的，此时可用积累疲劳计算的方法来估算。

叠加利用系数用U来表示：

U＝U1＋U2＋……＝n1/［N1］+n2/［N2］＋……

当U小于1时，补偿器的疲劳性能是安全的。

上式中：

U1，U2……，分别为每一循环类型的利用系数；

n1，n2，……，分别为每一循环类型的循环次数；

［N1］，［N2］，……，分别是每一循环类型的安全疲劳寿命，［N1］＝N1/15；

N1，N2……，分别是每一循环类型的疲劳破坏次数。

5、 位移量合成：

样本中诸系列表中给出的轴向位移量X0，横向位移量Y0和角向位移量θ0，是各种形式补偿器的额定位移量，是单独实施该位移的最大位移范围。

若该补偿器要进行两种或两种以上的位移，则补偿量的选取要符合下列关系式：

X1/X0＋Y1/Y0＋θ1/θ0≤1

X0,Y0,θ0——为某一破坏次数下单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量（由样本上查找，并修正得到）。

X1，Y1，θ1——为该疲劳次数下同时存在的轴向、横向及角向补偿量的实际值。

6、 内套筒的选择：

可以减少补偿器内流体、介质的流阻和防止介质高速流动引起波纹的诱发震动。

内套筒的存在对补偿器的横向和角向位移的补偿量有影响。

7、 补偿器的预变形：

为了使补偿器处于一个良好的工作位置和减少管架受力，可对补偿器在安装前进行“预变形”。

轴向补偿器的轴向预变形量ΔX由下式确定：

ΔX＝X［1/2-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）］

X－轴向补偿量mm。

T0－安装温度

Tmax＝最高使用温度

Tmin－最低使用温度

ΔX为正值时，表示“预拉”，ΔX为负值时，表示“预压”。

“预变形”是否进行由系统设计确定，若用户需要，只要在合同上注明预变形量，我们可按“预变形”长度交付补偿器。

横向补偿器和角向补偿器的冷紧量可取实际补偿量的一半，即1/2Y或1/2θ，“预变形”是反方向“冷紧”。

横向补偿量Y0很大时，需要进行“冷紧”，横向补偿量较小时，可不进行冷紧。

轴向型外压式波纹补偿器（TWY）

摘要：

轴向外压补偿器（轴向外压膨胀节）主要吸收轴向位移，具有补偿量大、保温性能好、残余介质可以排除等优点。

轴向外压补偿器用途：

轴向外压式补偿器主要吸收轴向位移，具有补偿量大、保温性能好、残余介质可以排除等优点。

轴向外压补偿器型号：

本厂生产DN32-DN1600，压力级别：

0.1Mpa-2.5Mpa

产品轴向补偿量：

18mm-400mm

一、结构简图

二、型号示例

举例：

0.6TWY500×8JB

表示：

公称通径为500mm，工作压力为0.6MPa（6kg/cm2）波数为8个，不锈钢管连接的轴向型外压补偿器。

注：

疏水口的设置按用户要求。

三、结构特点

    轴向外压补偿器（轴向外压膨胀节）由一个或多个波纹管通过中间接管串接在一起，两端分别与内封板和封底板焊接后，再分别与通管外管相连、波纹管波数较多。

四、使用说明：

轴向外压补偿器主要吸收轴向位移，具有补偿量大、保温性能好、残余介质可以排除等优点。

五、安装使用事项：

（1）安装时疏水口向下。

（2）现场安装完后，必须拆除拉杆。

 （3）安装是介质流向与补偿器的流向标志一致。

六、轴向外压补偿器对支座作用力的计算：

（不考虑温度对补偿量及刚度的修正）

例：

一碳钢管路，公称通径500mm，工作压力0.6MPa；介质温度350°C，环境最低温度-10°C，安装温度为20°C，管线长如图，疲劳破坏次数要求3000次。

要安装一外压补偿器，试计算补偿器对支座的作用力。

外压补偿器一般安装位置如下（图示）：

解：

（1）热变形计算：

△L=a·t·L=0.0133×360×30=143.6mm

（2）根据使用条件和热变形计算数据，查样本可选用0.6TWY500×8F，N=3000次，

X0=192mmKx=272N/mm。

（不做预变形）

（3）A、B管架受轴向力：

内压推力：

Fp=100·P·A=100×0.6×2445=146700N

轴向弹力：

Fx=Kx·X\272×143.6=39059.2N

Fz=Fp+Fx=146700+39059.2=185759N

轴向型内压式波纹补偿器（TNY）

摘要：

TNY轴向内压补偿器（金属波纹管膨胀节）主要生产用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移，金属波纹管膨胀节具有补偿角位移的能力。

轴向内压补偿器用途：

轴向内压补偿器主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它补偿角位移。

轴向内压补偿器型号：

本厂生产DN32-DN8000，压力级别0.1Mpa-2.5Mpa

1、法兰连接2、接管连接

产品轴向补偿量：

18mm-400mm

一、该轴向内压膨胀节结构简图

二、型号示例

举例：

0.6TNY500TF

表示：

公称通径为Φ500，工作压力为0.6MPa，（6kg/cm2）波数为4个，带导流筒，碳钢法兰连接的内压补偿器。

三、结构特点

       TNY轴向内压膨胀节（轴向补偿器）由一个波纹管和两个端接管构成，端接管或直接与管道焊接，或焊上法兰再与管道法兰连接。

轴向补偿器上的拉杆主要是运输过程中的刚性支承或作为产品予变形调整用，它不是承力件。

该类轴向补偿器结构简单，价格低，因而优先选用。

四、使用说明：

轴向内压补偿器主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向的合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它来补偿角位移。

五、安装使用注意事项

     现场安装完后，必须拆除拉杆。

六、轴向内压补偿器对支座作用力的计算：

内压推力：

F=100·P·A　　　　轴向弹力：

Fx=Kx·（f·X）

横向弹力：

Fy=Ky·Y　　　　　　　弯矩：

My=Fy·L

弯矩：

Mθ=Kθ·θ　　　　　合成弯矩：

M=My+Mθ

式中：

Kx：

轴向刚度N/mmX：

轴向实际位移量mm

Ky：

横向刚度N/mmY：

横向实际位移量mm

Kθ：

角向刚度N·m/度　　　　　　　　　　θ：

角向实际位移量度

P：

工作压力MPaA：

波纹管有效面积cm2（查样本）

L：

补偿器中点至支座的距离m

七、应用举例：

某碳钢管道，公称通径500mm，工作压力0.6MPa，介质温度300°C，环境最低温度-10°C，补偿器安装温度20°C，根据管道布局（如图），需安装一轴向内压补偿器，用以补偿轴向位移X=32mm，横向位移Y=2.8mm，角向位移θ=1.8度，已知L=4m，补偿器疲劳破坏次数按15000次考虑，试计算支座A的受力。

解：

（1）根据管道轴向位移X=32mm。

Y=2.8mm。

θ=1.8度。

由样本查得0.6TNY500×6F的轴向位移量X0=84mm，

横向位移量：

Y0=14.4mm。

角位移量：

θ0=±8度。

轴向刚度：

Kx=282N/mm。

横向刚度：

Ky=1528N/mm。

角向刚度：

Kθ=197N·m/度。

用下面关系式来判断此补偿器是否满足题示要求：

将上述参数代入上式：

（2）对补偿器进行预变形量△X为：

因△X为正，所以出厂前要进行“预拉伸”13mm。

（3）支座A受力的计算：

内压推力：

F=100·P·A=100×0.6×2445=14600（N）

轴向弹力：

Fx=Kx·（f·X）=282×（1/2×32）=4512（N）

横向弹力：

Fy=Ky·Y=1528×2.8=4278.4（N）

弯矩：

My=Fy·L=4278.4×4=17113.6（N·m）

Mθ=Kθ·θ=197×1.8=354.6（N·m）

合成弯矩：

M=My+Mθ=17113.6+354.6=17468.2（N·m）

轴向复式波纹补偿器（TFS）

摘要：

轴向复式补偿器（轴向复式膨胀节）用于轴向补偿、补偿量大、比较经济是其特点

轴向复式补偿器用途：

轴向复式补偿器用于轴向补偿、补偿量大、比较经济是其特点

轴向复式补偿器型号：

本厂生产DN32-DN1000，压力级别：

0.1Mpa-2.5Mpa

连接方式：

1、法兰连接2、接管连接

产品轴向补偿量：

30mm-450mm

一、结构简图

二、型号示例

举例：

0.6TFS100×20F

表示：

工作压力为0.6MPa，通径DN=100mm，波数为20，法兰连接的复式波纹补偿器。

三、结构特点

轴向复式补偿器由一个或多个波纹管串接在一起，波纹管外有可使波纹管轴向移动的外套筒，即是保护装置，又保持了它的稳定性。

四、使用说明：

轴向复式补偿器可以满足管道的轴向补偿，补偿量大，比较经济是其特点。

法兰连接按机标JB81-59供货，也可以根据用户要求按国标、化标或其它标准供货。

五、安装使用注意事项

安装时按轴向型伸缩节对管系管架的要求去布置。

六、对固定支座的作用力：

压力推力：

Fp=100·P·A　　　　（N）

轴向弹力：

Fx=Kx·X　　　　　　（N）

式中：

P：

最高工作压力或最高试验压力　　MPa

A：

有效面积（查样本）　　　　　　cm2

Kx：

补偿器轴向刚度　　　　　　　N/mm

X：

补偿器使用的轴向补偿量　　　　mm

七、应用举例：

某碳钢管道，公称通径DN=500mm，工作压力P=0.4MPa，介质最高温度Tmax=250℃，最低温度Tmin=0℃，疲劳破坏次数N=1500次。

所需补偿管道固定支座间的距离L=85m，接管连接，试选型并计算支座受力。

1、选型，管段所需补偿量为：

X=a·L·△T

=0.0133×85（250-0）

=283mm

式中：

a为线膨胀系数，取0.0133mm/m·℃（查样本选0.6TFS500×J）

2、支座压力：

查样本0.6TFS500×12J补偿器A=2445cm2Kx=141N/mm

压力推力：

Fp=100·P·A=100×0.6×2445=146700N

轴向弹力：

Fx=Kx·X=141×283=39903N

支座受力：

F=Fp+Fx=146700+39903=186603N

轴向复式拉杆波纹补偿器（TFL）

摘要：

轴向复式拉杆补偿器（复式拉杆膨胀节，金属膨胀节）结构简单，补偿量大，一般适用于低疲劳次数，需大补偿量的管线。

轴向复式拉杆补偿器用途：

轴向复式补偿器结构简单，补偿量大，一般使用于低疲劳次数，需大补偿量的管线。

轴向复式拉杆补偿器型号：

本厂生产DN32-DN3000，压力级别0.1Mpa-2.5Mpa

连接方式：

1、法兰连接2、接管连接

产品轴向补偿量：

72mm-500mm

一、结构简图

二、型号示例

举例：

0.6TFL200×12J

表示：

工作压力为0.6MPa，通径DN=200mm，波数为12，接管连接的复式拉杆波纹补偿器。

三、结构特点

      复式拉杆膨胀节由两段或三段波纹管，短中间接管及长拉杆等零件构成，结构简单。

长拉杆不是承力构件。

四、使用说明：

1、复式拉杆补偿器，结构简单、补偿量大，一般使用于低疲劳次数，需大补偿量的管线。

2、样本中所给补偿量均为疲劳破坏次数1000次下的轴向补偿量。

3、法兰连接按机标JB81-59供货，也可根据用户要求按国标、化标或其它标准供货。

五、安装使用注意事项

      轴向复式补偿器（复式拉杆膨胀节）现场安装完后，须将耳后两侧的螺母退至限位螺母处。

六、对固定支座的作用力：

压力推动：

Fp=100·P·A　　　　　　（N）

轴向弹力：

Fx=f·Kx·X　　　　　　（N）

式中：

P：

最高工作压力或最高试验压力　　MPa；

A：

有效面积（查样本）　　　　　　平方米；

Kx：

补偿器轴向刚度　　　　　　　　N/mm；

X：

补偿器使用的轴向补偿量　　　　　mm

f：

系数，当补偿器进行预变形时，f为1/2，当补偿器不进行预变形时，f取1。

七、轴向拉杆补偿器（复式拉杆膨胀节）应用举例

某碳钢管道，公称爱径DN=500mm，工作压力P=0.4MPa，介质最高温度Tmax=250℃，最低温度Tmin=0℃，疲劳破坏次数N=1500次。

所需补偿管道固定支座间的距离L=85m，接管连接，试选型并计算支座受力。

1、选型，管段所需补偿量为：

        X=a·L·△T=0.0133×85（250-0）=283mm

       式中：

a为线膨胀系数，取0.0133mm/m·℃（查样本选0.6TFL500×12J）

2、支座压力：

   查样本0.6TFL500×12J波纹膨胀节A=2445cm2     Kx=141N/mm

   压力推力：

Fp=100·P·A=100×0.6×2445=146700N

   轴向弹力：

Fx=Kx·X=141×283=39903N

   支座受力：

F=Fp+Fx=146700+39903=186603N

波纹补偿器在直埋热力管线工程中的应用

关键词：

波纹补偿器,波纹管补偿器,补偿器

       为实现小区居民优质冷热源的全天候供应，小区内埋设了管径为φ50一φ500，总长约30000m的直埋热力管线。

管线介质温度分别为7/12℃（空调冷水），60/50℃（空调热水），60℃（生产热水）,95/70℃（采暖热水）,120/80℃（高温热水）。

        为顺应居住生活质量不断提高的发展趋势，满足小区居民对能源消耗不断增大的需要，在小区4台35t/h供热锅炉房的基础上增装了2台6MW的供热式汽轮发电机组，以热、电、冷、生活热水四联供的方式不热电联产，为小区居民提供高效、优质、低耗的生活热源。

从而在节约能源、保护环境、减轻大气污染、降低城市噪声以及提高劳动生产率等方面为城市的居民供热及热能消费模式上走出了一条新路。

     直埋热力管线介质温度从夏季的7℃到冬季的60℃，由管线施工时的20℃到运行时的120℃，最大温差为100℃。

直线管段长度由一般的30-200m，从而给直埋热力管线中热力补偿器的选用、设置、施工增加了一定的难度。

     因此，正确地选用、安装波纹补偿器，吸收入补偿管线热胀冷缩产生的位移;减小管线因温度变化而产生"的冷热应力;避免因应力集中对管线造成破坏;防止事故发生是直埋热力管线工程设计、施工中不可忽视的重要环节。

2以自然补偿替代元件补偿，减少补偿器的设置

     在直埋热力管线的设计、施工中均要求按施工及验收规范回填一定要求的黄砂。

当管线上部为非承压地面时，且热力管外保护壳为聚乙烯外壳时