补偿器

作用

　　补偿器分为：波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：

　　1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。

　　2. 波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。

　　3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。

　　4.吸收地震、地陷对管道的变形量。

　　方形自然补偿器有两个作用：

　　1.在管道穿越基础梁或地下室墙的时候，为了避免基础的沉降对管道的压力，需要安装方形补偿器。

　　2.在热力管道过长的情况下，需要安装方形补偿器来减小‘热胀冷缩’对管道的拉伸。

类型

　　补偿器分为轴向型、横向型、角向型三大类型二十多个品种。

　　轴向型补偿器主要包括：内压式、外压式、复式、平衡式、直埋式补偿器等。

　　横向型补偿器包括：大拉杆横向补偿器、万向铰链横向型补偿器等。

　　角向型补偿器包括：铰链补偿器、万向铰链补偿器等。

选用

　　3.1管道安装长度计算

　　有补偿直埋的管道应在二处高固定点，一是在直管段的端部，二是在管道的分支处。长的无分支的直线管道两补偿器之间可以不设固定点，靠管道自然形成的“驻点”即可发挥固定点的作用。驻点是两补偿器之间管道的那个不动点，在管径相同，埋深一致时，驻点与两补偿器间的距离相等。褡补偿器（包括转角处自然补偿器）至固定点之间的距离不得超过管道的安装长度Lmax，管道安装长度的定义是固定点至自由端（补偿器）的长度，在此长度下产生的摩擦力不得超过管道许用应力下相应的弹性力。

　　Lmax按下式计算：

　　常用管道的安装长度Lmax。应考虑16kgf/cm2内压力所产生的环向应力的综合影响。

　　3.2固定支座的设计计算

　　具有2个管道分支并在主干线上有一处转角管道平面，补偿器的布置应满足Ln＜Lmax的条件。驻点G1、G2的推力为零，所以，此点处不必设置固定支座，但为了防止回填土的不均匀，埋深的不一致和预制保温管外壳粗糙度的不规则等可能会造成驻点的漂移，所以，对处于驻点位置的管道分支处G1、G2需设置支座，以G1为例其轴向推力可按下式计算：

　　F1=Pb2+L2f-0.8(Pb3+L2f)

　　式中F1-固定支座G1的水平推力，kgf； f-管道单位长度摩擦力，Kgf/m

　　Pb2-B2膨胀节的弹性力，Kg； Pb3-B3膨胀节的弹性力，Kgf

　　k2-B2膨胀节的刚度，Kgf/mm；

　　△L2-B2膨胀节的补偿量，mm；

　　L2-膨胀节至G1的距离，m；

　　假如某一分支如自G2接出的分支带有补偿器B。那么，G2还受到一侧向推力的作用，如图中的F2（y），当L5很短（实际布置时L5也应很短），那么，侧向力F2（y）的大小为：

　　F2(y)=Pn*A5+Pb5

　　式中Pn-管道工作压力，Kgf/cm2

　　A5-B5膨胀节的有效面积，cm2；

　　Pb5-B5膨胀节的弹性力kgf。

　　固定支座G3也驻点位置，从管道和土壤的摩擦力来讲，该点也受到大小相等，方向相反的两个时作用，但应注意到该点同时又受到转角处的盲板力的作用，考虑驻点漂移的影响，固定支座G3的推力

　　F3=1.2Pn*A4

　　式中F3-作用在固定支座G3的水平推力，Kgf；

　　Pn-管道工作压力，Kgf/cm2；

　　A4-B4膨胀节的有效面积，cm2。

　　3.3补偿器的选用计算

　　直埋管道由于土壤摩擦力的影响,实际热伸长量要比架空和地沟敷设的管道热热伸长量要小。

　　架空和地沟敷设时的伸长量：α·△t·L

　　直埋敷设时，因土壤摩擦力影响的热伸长减少量：

　　实际热伸长量为：

　　式中E-钢管弹性模理，kgf/cm2；

　　α-钢管的线膨胀系数，取0.0133mm/m℃；

　　△t-管道温差；

　　A、f-同公式①；

　　L-两固定点之间的距离（安装长度）m。

　　在实际工作中，直埋管道的热伸长量，采用丹麦摩勒公司的简化算法。

　　式中符号同以上公式相同。

　　按②或③式计算出实际热伸长量后，按系列表选用相应的补偿器。

安装

　　直埋式膨胀节（不包括一次性直埋式）安装时应有两个后年度护圈，且护圈的壁厚不应小于管道的壁厚，设置护圈1的目的是为管道受热膨胀时，A尺寸范围内有土、砂等进入，图中的各尺寸为：

　　直埋式波纹补偿器出厂时，所有外露表面已刷防锈漆两遍，直埋式波纹补偿器及其直埋管道的其它要求为：

　　（1）保温管埋于地下时，四周需用粒度小于20毫米的砂子填充，然后再覆盖原土，填充砂子的厚度不小于200毫米。

　　（2）保温管顶的埋深一般不超过1.2米，但也尽量不要小于0.7米，，保温管可直接埋在各种管道下面。

　　（3）如图，除A处外，其余均保温，因管道膨胀时A处不保温并不会造成显着的热损失。也是由于护圈的作用，直埋补偿器可以直埋处于车行道下面。

　　（4）直埋式补偿器安装不必冷紧，也不必按全线钢管接好后再割下和膨胀节等长管道之后再焊接的方法。使用直埋型膨胀节，不必设导向支架。

　　（5）安装时要注意保证导流套筒的方向与流动方向的一致。

　　（6）补偿器内介质应进行除游离氧和除氯离子处理，氯离子含量不得超过25PPm。

　　（7）补偿器允许不超过1.5倍公称压力的系统水压试验。

　　（8）补偿器安装完毕进行系统水压试验前，要将管道两端固定，防止内压推力拉伸补偿器。

安装及使用要求

　　1、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、严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、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、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、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯离子。