补偿器的选择ppt课件

1、燃气管道设计中补偿器的选择燃气管道设计中补偿器的选择山东设计部山东设计部吕忠良吕忠良2019年年11月月山东技术部技术交流山东技术部技术交流补偿器的选择补偿器的选择1、前言、前言2、定义与公式、定义与公式3、自然补偿器、自然补偿器4、方形补偿器、方形补偿器5、波纹补偿器、波纹补偿器6、金属软管、金属软管7、总结、总结1、前言补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节，主要用于补补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节，主要用于补偿管道受温度变化而产生的变形。如果温度变化时管道不偿管道受温度变化而产生的变形。如果温度变化时管道不能完全自由地膨胀或收缩，管道中将产生温度应力。在管能完全自由地膨胀或收缩，管道中将

2、产生温度应力。在管道设计中必须考虑这种应力，否则它可能导致管道的破裂，道设计中必须考虑这种应力，否则它可能导致管道的破裂，影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器，影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器，设计人员有必要了解各种补偿器的特点，并能够正确选择设计人员有必要了解各种补偿器的特点，并能够正确选择合适的补偿器。合适的补偿器。 下面就补偿器的选择向大家作简单的介绍。下面就补偿器的选择向大家作简单的介绍。2、定义与公式为了更好的理解后面内容，首先介绍三个定义和两个计为了更好的理解后面内容，首先介绍三个定义和两个计算公式算公式（1 1定义定义a a、滑动支架：、滑动支架：管道

3、轴向、横向均不受限制，即允许管道前后、左右有位移；管道轴向、横向均不受限制，即允许管道前后、左右有位移；b b、导向支架：、导向支架：是滑动支架的一种，一般只允许管道有轴向位移，而不允许是滑动支架的一种，一般只允许管道有轴向位移，而不允许有横向位移。有横向位移。2、定义与公式 对直管式导向支架进行定位，一般推荐：使补偿器靠对直管式导向支架进行定位，一般推荐：使补偿器靠近一个固定支架，使第一个导向支架与补偿器端面的间距近一个固定支架，使第一个导向支架与补偿器端面的间距不超过管径的不超过管径的4 4倍倍L14DNL14DN） 。这种布设方式既可以使。这种布设方式既可以使位移得到正确的导向，又可以使

4、补偿器的两端得到适当的位移得到正确的导向，又可以使补偿器的两端得到适当的支承。第二个导向支架与第一个导向支架的间距不得超过支承。第二个导向支架与第一个导向支架的间距不得超过管径的管径的1414倍倍L214DNL214DN）。其它导向支架的最大间距可按）。其它导向支架的最大间距可按公式计算，也可按燃规上的规定执行。如下图所示：公式计算，也可按燃规上的规定执行。如下图所示：2、定义与公式c c、固定支架：、固定支架： 管道轴向、横向均受限制，不允许管道有位移。管道轴向、横向均受限制，不允许管道有位移。固定支架分主固定支架和次固定支架，主固定支架一固定支架分主固定支架和次固定支架，主固定支架一般设置

5、在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等位般设置在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等位置，置， 次固定支架一般设在直管段上两个轴向型补偿器之次固定支架一般设在直管段上两个轴向型补偿器之间。间。2、定义与公式（2管道伸长量的计算管道伸长量的计算由于温差引起的管道长度变化，由下式计算：由于温差引起的管道长度变化，由下式计算：L Lt式中式中L管道的伸长量管道的伸长量m）；）； 管道的线膨胀系数管道的线膨胀系数m/m），其数值见表），其数值见表1L管道长度管道长度m）；）；t温差（温差（ ），架空管道在太阳直晒的情况下），架空管道在太阳直晒的情况下计算温差可取计算温差可取80 ；2、定义与公

6、式表1 各种管材的线膨胀系数（ m/m ）管道材料管道材料管道材料管道材料普通钢普通钢碳素钢碳素钢镍钢镍钢镍铬钢镍铬钢不锈钢不锈钢12.012.01010-6-611.711.71010-6-613.113.11010-6-611.711.71010-6-610.310.31010-6-6黄铜黄铜紫铜紫铜铸铁铸铁聚氯乙烯聚氯乙烯13.413.41010-6-616.416.41010-6-610.410.41010-6-670.070.01010-6-6（2 2温度应力温度应力 当管道两端固定时，温度应力为：当管道两端固定时，温度应力为：=E=E式中式中温度应力温度应力MPaMPa）；）；E

7、E弹性模数弹性模数MPaMPa），钢材取），钢材取2.12.1105MPa105MPa；管道的相对变形，管道的相对变形， L/LL/L 2、定义与公式自然补偿器是利用管道自身进行补偿，常用的自然补偿器是利用管道自身进行补偿，常用的有两种形式，有两种形式，L型和型和Z型，如下图：型，如下图：3、自然补偿器自然补偿器短臂的计算方法如下：自然补偿器短臂的计算方法如下：（1 1L L型补偿器短臂长度计算：型补偿器短臂长度计算：式中式中l lL L型补偿器的短臂长度型补偿器的短臂长度(m(m）；）；L LL L型补偿器长臂的热伸缩量型补偿器长臂的热伸缩量mmmm）；）；D D管道外径管道外径mmmm）3

8、、自然补偿器1 . 1300LDl（2 2Z Z型补偿器的短臂长度计算：型补偿器的短臂长度计算：式中式中 l lZ Z型补偿器的短臂长度型补偿器的短臂长度(m(m）；）； t t计算温差（计算温差（ ） ； E E弹性模数弹性模数MPaMPa）；）；D D管道外径管道外径mmmm）；）；允许弯曲应力允许弯曲应力MPaMPa）；）； k= L1/ L2 k= L1/ L2 3、自然补偿器)2 . 11 (10006ktEDl 小结：自然补偿的管道的长臂臂长一般不超过小结：自然补偿的管道的长臂臂长一般不超过25m25m，弯曲应力不应超过，弯曲应力不应超过80MPa80MPa。 L L形与形与Z Z

9、形补偿器可以利用管道中的弯头构成，且形补偿器可以利用管道中的弯头构成，且便于安装。在管道设计中，应充分利用这两种补偿器便于安装。在管道设计中，应充分利用这两种补偿器做补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。自然补做补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。自然补偿的优点是可以节省补偿器，缺点是管道变形时产生偿的优点是可以节省补偿器，缺点是管道变形时产生横向位移。架空管道中自然补偿不能满足要求时才考横向位移。架空管道中自然补偿不能满足要求时才考虑装设其它类型的补偿器。虑装设其它类型的补偿器。3、自然补偿器 方型补偿器又称方型补偿器又称型补偿器，它一般用优质无缝钢管煨弯而成，当管径较大时型补偿器，它一般

10、用优质无缝钢管煨弯而成，当管径较大时常用焊接弯管制成。曲率半径通常为常用焊接弯管制成。曲率半径通常为3DN-4DN3DN-4DN。方型补偿器分为。方型补偿器分为4 4种型号，补偿能力种型号，补偿能力为为30mm30mm一一250mm250mm。4 4、方型补偿器、方型补偿器4、方型补偿器补偿能力L L(mm)(mm)型号公称直径（mm）253240506580100125150200250外伸臂长HA+2R50123465075085010607208309301120760870970114079088097010508609109801240930930980124010001000表表2

11、 2补偿能力为补偿能力为50mm50mm的方型补偿器相关参数的方型补偿器相关参数4 4、方型补偿器、方型补偿器补偿能力L L(mm)(mm)型号公称直径（mm）253240506580100125150200250外伸臂长HA+2R1001234910107012501600980117013601700105012401430178011001250145017001200133014701710127014001500172014001530160017301590167017501840173018301830198020502100210021902300表表3 3补偿能力为补偿能力为

12、100mm100mm的方型补偿器相关参数的方型补偿器相关参数补偿能力为补偿能力为30mm30mm、75mm75mm、150mm150mm、200mm200mm、250mm250mm的方型补偿器均有相关的参数列表。的方型补偿器均有相关的参数列表。 小结：方形补偿器的优点是制造方便，轴向小结：方形补偿器的优点是制造方便，轴向推力较小，补偿量大，运行可靠，严密性好，不推力较小，补偿量大，运行可靠，严密性好，不需要经常维修。其缺点是介质流动阻力大、单面需要经常维修。其缺点是介质流动阻力大、单面外伸臂较长，占空间较大，当管径较大时不宜采外伸臂较长，占空间较大，当管径较大时不宜采用。用。4 4、方型补偿器

13、、方型补偿器5 5、波纹补偿器、波纹补偿器 波纹补偿器是采用先进的、对波纹管无损伤的利用薄不锈钢板整体一次液压成波纹补偿器是采用先进的、对波纹管无损伤的利用薄不锈钢板整体一次液压成型制作的。波纹补偿器在管线上可作轴向、横向和角向三个方向的补偿。型制作的。波纹补偿器在管线上可作轴向、横向和角向三个方向的补偿。波纹补偿器的种类很多，包括轴向型波纹补偿器波纹补偿器的种类很多，包括轴向型波纹补偿器 、自由复式型波纹补偿器、自由复式型波纹补偿器 、拉、拉杆型波纹补偿器等。杆型波纹补偿器等。 后两种结构较为复杂，且在燃气管道中用的较少，主要介绍轴后两种结构较为复杂，且在燃气管道中用的较少，主要介绍轴向型波

14、纹补偿器。向型波纹补偿器。5 5、波纹补偿器、波纹补偿器轴向型波纹补偿器由一个波纹管和两个接管构成。它通过波纹管的柔性变形来轴向型波纹补偿器由一个波纹管和两个接管构成。它通过波纹管的柔性变形来吸收管线轴向位移也有少量横向、角向位移），一般通过法兰与管道连接。补偿器吸收管线轴向位移也有少量横向、角向位移），一般通过法兰与管道连接。补偿器上的小拉杆主要是运输过程中的刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。上的小拉杆主要是运输过程中的刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。如下图所示：如下图所示： 轴向型波纹补偿器为了减少介质的流动阻力，在内部设有内套管，在很大程度上轴向型波纹补偿器为了

15、减少介质的流动阻力，在内部设有内套管，在很大程度上限制了横向补偿能力，故一般仅用以吸收或补偿管道的轴向位移；限制了横向补偿能力，故一般仅用以吸收或补偿管道的轴向位移；5 5、波纹补偿器、波纹补偿器 波纹补偿器补偿能力为：波纹补偿器补偿能力为： L= L= s sN N式中式中L L补偿器的补偿能力补偿器的补偿能力mmmm）；）；N N波节数；波节数；s s单节波纹的补偿能力单节波纹的补偿能力mmmm）；一般为）；一般为15-20mm15-20mm，产品说明书中有相关参数。，产品说明书中有相关参数。波纹补偿器允许的补偿能力一般按最大补偿能力的波纹补偿器允许的补偿能力一般按最大补偿能力的1 12

16、22 23 3计算。计算。 5 5、波纹补偿器、波纹补偿器单节波纹的补偿能力单节波纹的补偿能力s s 可按下式计算：可按下式计算：Ekddss43式中：式中：E E补偿器钢材的弹性模量补偿器钢材的弹性模量MPaMPa）；）；ss补偿器钢材屈服极限补偿器钢材屈服极限MPaMPa）；）； d d管道内径管道内径cmcm）；）； 补偿器壁厚补偿器壁厚cmcm）；）； k k安全系数。当安全系数。当P0.25MPaP0.25MPa时，时，k=1.2k=1.2；当；当0.25MPa P0.6MPa0.25MPa P0.6MPa时，时，k=1.3k=1.3； 波形补偿器计算系数，据波形补偿器计算系数，据d

17、/Dd/D值查表值查表3 3 D D波形补偿器的外径波形补偿器的外径cmcm）。）。5 5、波纹补偿器、波纹补偿器表表4 4波形补偿器计算系数波形补偿器计算系数d/Dd/Dd/Dd/D0.400.460.500.540.580.600.6414.368.5106.0334.2803.0162.5241.7620.680.700.720.760.800.840.901.2030.9870.80650.5120.3110.17250.04765 5、波纹补偿器、波纹补偿器 为了使补偿器处于一个良好的工作位置和改善管道为了使补偿器处于一个良好的工作位置和改善管道的受力状态，在安装前对补偿器进行的受力

18、状态，在安装前对补偿器进行“预变形预变形” 轴向型补偿器的轴向预变形量轴向型补偿器的轴向预变形量X X由下式确定：由下式确定： X=X1/2-X=X1/2-（T0-TminT0-Tmin）/ /（ Tmax-TminTmax-Tmin） 式中式中XX轴向补偿量轴向补偿量 Tmax Tmax最高使用温度最高使用温度 T0 T0安装温度安装温度 TminTmin最低使用温度最低使用温度5 5、波纹补偿器、波纹补偿器 小结：波纹补偿器具有工作可靠、结构紧凑、重量轻、位移补偿量大、变形应小结：波纹补偿器具有工作可靠、结构紧凑、重量轻、位移补偿量大、变形应力小等优点，广泛应用于燃气管道的补偿中，但由于其

19、管壁较薄、强度低，不能承受力小等优点，广泛应用于燃气管道的补偿中，但由于其管壁较薄、强度低，不能承受扭力、振动，安全性差，施工时应注意保护扭力、振动，安全性差，施工时应注意保护 。6 6、金属软管、金属软管 金属软管由不锈钢波纹管、不锈钢网套、金属软管金属软管由不锈钢波纹管、不锈钢网套、金属软管接头组成。如右图所示：接头组成。如右图所示：不锈钢波纹管是由极薄壁的无缝不锈钢管经过高精不锈钢波纹管是由极薄壁的无缝不锈钢管经过高精度塑性加工而成。有两种形式度塑性加工而成。有两种形式: :一种是环形金属软管、一一种是环形金属软管、一种是螺旋型金属软管。如下图：种是螺旋型金属软管。如下图：环形金属软管螺

20、旋型金属软管环形金属软管螺旋型金属软管6 6、金属软管、金属软管 不锈钢网套是金属软管安装在压力管路中的主要承不锈钢网套是金属软管安装在压力管路中的主要承压件，同时对金属软管起保护作用，根据管道中的压力压件，同时对金属软管起保护作用，根据管道中的压力大小及应用场所，可选择一层或多层的不锈钢丝或钢带大小及应用场所，可选择一层或多层的不锈钢丝或钢带按一定的参数进行编织。压力范围一般为按一定的参数进行编织。压力范围一般为 PN0.6PN0.632.0Mpa32.0Mpa，最高达，最高达42.0MPa42.0MPa。 金属软管接头主要包括螺纹连接、法兰连接、快速金属软管接头主要包括螺纹连接、法兰连接、

21、快速接头连接。接头连接。 6 6、金属软管、金属软管常用的金属软管主要参数：常用的金属软管主要参数： 金属软管的主要外形尺寸：金属软管的主要外形尺寸：公称直径mm公称压力MPa最大横向位移量Y （mm）50100150200250300350400金属软管全长L（mm）400.6-4.055070090010001100120013001400506508001000110012001300140015006570090011001200130014001500160080800100012001300140015001600170010090012001300150016001700180019001251000120