5.7 补偿器

5.7补偿器补偿器也称膨胀节，是一种弹性补偿装置，主要用来补偿管道或设备因温度影响而引起的热胀冷缩位移(有时也称热位移)。金属波纹膨胀节的补偿元件是波纹管。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。在现代工业中用途广泛。在操作过程中，波纹管除产生位移(变形)外，往往还要承受一定的工作压力，因此，膨胀节也是一种承压的弹性补偿装置。5.7补偿器用途:不仅用作吸收热位移和地基不均匀沉降产生的机械位移，而且可用作消除机械振动，降低噪音等。补偿器分类：常见的有波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器、织物补偿器、特种补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行。套筒式补偿器（1）结构型式套筒式补偿器称管式伸缩节，是热流体管道的补偿装置，主要用于直线管道的辅设。适用于热水、蒸气、油脂类介质，通过滑动套筒对外套筒的滑移运动，达到热膨胀的补偿。适用于介质工程压力≤2.5MPa，介质温度-40℃~600℃。套筒式补偿器套筒式补偿器套筒式补偿器套筒式补偿器主要由补偿管、外套筒、压紧法兰、填料及填料函构成。为防止补偿管锈蚀，其表面采用镀铬等防腐方法处理，保持表面光洁，提高密封效果。执行CJT3016.2－94城市供热补偿器焊制套筒补偿器，公称直径大于或等于300㎜的膨胀节外筒及补偿管采用符合GB3274标准的钢板卷制，而公称直径小于或等于250㎜的，外筒及补偿管采用符合GB8163标准的无缝钢管制造。单向式套筒膨胀节结构1、补偿管，2、压紧法兰，3、螺栓，4、螺母，5、填料，6、外筒，7、填料函套筒式补偿器—特点①套筒式补偿器采用新型的密封材料柔性石墨环，其具有强度大，摩擦系数小（0.04~0.10)，不老化，效果好，维修方便等特点。②套筒式补偿器的使用寿命大，疲劳寿命与管道相当。滑动表面经特殊处理，在盐水、盐溶液等环境下耐腐蚀性能好，比奥氏体不锈钢高50倍以上。同时，多年后因磨损导致密封效果减弱时，可再次紧固法兰，增强密封性能，也可将螺栓松开，取下压圈，再装进一层或两层密封环，紧压圈，继续使用。③套筒式补偿器对氯离子含量无要求，特别适用于介质或周围环境氯离子超标的系统上。④套筒式补偿器分单向型和双向型补偿结构，双向型特点是不论介质从补偿器何端流入，其补偿器两端的滑动套筒总是自由滑动，达到双向补偿作用，增大补偿量。⑤直埋型套筒式补偿器能直埋于地下，安装时可不设置维修井，工程造价低旋转补偿器当热力管网中轴向位移或轴向推力较大，以及管网线路结构走向需要调整时，利用该补偿器可获得较大的补偿量和平衡能力，也可根据管网的结构改变管道的走向。旋转补偿器工作原理是内外套筒，相对旋转且旋转角度小，对密封材料产生磨损少。当填料发生微量磨损时，依靠压紧弹簧的张力给予补偿；当磨损量超过弹簧张力补偿量时，只需扳紧弹簧压紧法兰上方的螺帽即可。是一种自调密封无推力可旋转式套管补偿器，它由变径管、内管、密封座、填料、螺母、螺栓、填料压盖构成；填料盖左端面至所配连接螺栓尾部之间设有压簧；可动的填料压盖与相对静止的填料及密封座的轴向压紧，及时自动的补偿填料的磨损量，保持配合件的密封。另外，内管右端与变径管相配合处有间距的设置两圈滚珠，有利于结构自动补偿或调整密封，也有利于内管相对于变径管的运动。球形补偿器球形补偿器主要依靠球体的角位移来吸收或补偿管道一个或多个方向上横向位移，该补偿器应成对使用，单台使用没有补偿能力，但它可作管道万向接头使用。简称织物补偿器，由多层复合材料制成，吸收轴向位移和侧向位移是按圈带的轴向长度而定.可以补偿多方向位移；可以补偿适当的安装误差；消声减震；无反弹力；体轻安装方便；适用于钢铁、石油化工、电力、水泥、空调送风系统以及工业中输送气体（或含尘气体）的低压管道作补偿位移、减振用。非金属柔性膨胀节适用在温度不高、压力不大、轴向和径向补偿量大的管系中。非金属柔性膨胀节金属波纹膨胀节波纹管膨胀节：由一个或几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和（或）设备尺寸变化的装置。波纹管：膨胀节中由一个或多个波纹及端部直边段组成的挠性元件。膨胀节波纹管的波形较多，常用的有U形、Ω形等。图片轴向型补偿器横向型补偿器；压力平衡型补偿器；波纹管的类型可以按其成形工艺、结构材料和形状参数的不同来分类。（一）按成形工艺分类（1）液压成形波纹管，液压成形是波纹管的最常用成形方法，利用在管坯中的液体压力，使管坯在限制环中胀形，直至沿环向出现屈服，然后再压缩管坯到所需的长度。波纹管的类型（2）滚压成形波纹管滚压成形工艺主要用于加工大型波纹管，是依靠设在管坯中的成形轮的滚压成形，可以单波滚制成形，有的装置方可一次成数个波纹。波纹管的类型（3）机械胀形波纹管采用在管坏内部扩胀的胎具，逐个地胀压成波纹，初步成形后，再用内外辊精压定型（4）焊接成形波纹管对于波高过大或波形特殊的波纹管，多采用冲击焊接工艺，当波高超过极限时，材料延伸率已不允许采用整体成形工艺，或因波形复杂，极其困难时也多采用焊接成形，这类波纹管由于不能承受内压，不太适用于作膨胀节的柔性段波纹管的类型（二）按结构材料分类（1）金属波纹管：常用金属波纹管材料有奥氏体不锈钢、耐蚀合金等。（2）非金属波纹管：有聚四氟乙烯（PTEE）波纹管、橡胶波纹管、复合材料波纹管。波纹管的类型（三）按壁厚分类（1）厚壁波纹管厚壁波纹管多用于压力容器，例如管壳式换热器筒体和废热锡炉内件的热补偿等。壁厚3~22mm与公称直径相应关系如下：DN65~150mmδ3~7mmDN200~1350mmδ4~18mmDN1400~3400mmδ5~22mm由于厚壁波纹管多用于容器筒体本身的热补偿变形、补偿量小，一般只需1~2个波。（2）薄壁波纹管薄壁波纹管用于管道膨胀节柔性段，其单层壁一般不超过3mm，大多数不锈钢板壁厚为0.2~3mm。管道用波纹管通常要求有尽可能大的补偿量，因此波纹管在满足承压的前提下，尽可能减小壁厚以获得较高的柔性，同时考虑到环境腐蚀影响，材料多选用不锈钢，对于承压较高的波纹管，多采用薄壁多层不锈钢结构。波纹管的类型（四）按层数分类（1）单层波纹管对在静载荷下起位移补偿的波纹管多采用单层波纹管，其制作简单成本低，在保证设计要求的承压能力，补偿量、刚度和疲劳寿命的前提下，应优先选用单层波纹管。（2）多层波纹管对受交变载荷作用或较为重要的管线，多选用两层以上的多层波纹管与单层相比，在相同承载能力下，刚度较小，抗疲劳性能也好。波纹管的类型金属波纹膨胀节（五）按波形分类波纹管的常用波形有U形、Ω形等。Ω形波纹能够承受高压，但只能吸收较小的位移（小的挠曲）；U形波纹则相反，在相同壁厚条件下，它能吸收较大的位移（横截面允许较大的挠曲），但只能承受较低的压力；加强U形波纹既能承受高压又能吸收较大的位移。因此，可采用多层结构和外加强的办法，提高承压能力，当前我国膨胀节用的波纹管是以U形为主。（见GB/T12777-2008《金属波纹膨胀节制造技术条件》）金属波纹膨胀节U形波纹管膨胀节结构类型及其应用U形波纹管膨胀节的结构类型较多，不同类型的膨胀节，适用的场合也各不相同。主要的类型有单式轴向型、单式和复式铰链型、复式自由型、复式拉杆型、直管和弯管压力平衡型等。各种类型的结构示意图见图l~图11。为提高膨胀节的承载能力，可设计带加强环或稳定环的膨胀节，其结构示意见下图金属波纹膨胀节GB/T12777加强环reinforcingrings加强U形波纹管中用来增强波纹管耐压能力的圆形或圆环形截面部件。GB/T12777均衡环equalizingrings加强U形波纹管中用来增强波谷和波侧壁耐压能力并使各波纹压缩位移均匀的“T”形截面部件。金属波纹膨胀节GB12777-2008中膨胀节的型式及代号金属波纹膨胀节1．单式轴向型代号DZ：由一个波纹管及结构组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节2．单式铰链型代号DJ由一个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成，只能吸收一个平面内的角位移，并能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节3．单式万向铰链型代号DW由一个波纹管及销轴、铰链板、万向环和立板等结构件组成，能吸收任一平面内的角位移并能承受管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节4．复式自由型代号FZ由中间管所连接的两个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节5．复式拉杆型代号FL由中间管所连接的两个波纹管及拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，能吸收任一平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节6．复式铰链型代号FJ由中间管所连接的两个波纹管及销轴、铰链板和主板等结构件组成，只能吸收一个平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节7．复式万向铰链型代号FW由中间管所连接的两个波纹管及十字销轴，铰链板和主板等结构件组成，能吸收任一平面内的横向位移并能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节8．弯管压力平衡型代号WP由一个工作波纹式或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹及弯头或三通、封头、拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节9．直管压力平衡型代号ZP由位于两端的两个工作波纹管和位于中间的一个平衡波纹管及拉杆和端板等结构件组成，主要用于吸收轴向位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节10．外压轴向型代号WZ由承受外压的波纹管及外管和端环等结构件组成，只用于吸收轴向位移而不能承受波纹管压力推力的膨胀节。金属波纹膨胀节波纹管型式及代号：膨胀节端部连接型式及代号金属波纹膨胀节膨胀节型号表示方法：如：设计压力为1.6MPa，公称直径为1000mm，设计轴向位移为205mm,端部连接为焊接型式，波纹管为无加强U形的外压单式轴向型膨胀节，其型号表示为:膨胀节GB/T12777-2008：WZUH1.6-1000-205。约束型与非约束型膨胀节按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力）分为两类，即约束型波纹膨胀节（能承受压力推力）和无约束型波纹膨胀节（不能承受压力推力）。1、非约束型膨胀节：管道的内压推力（俗称盲板力）由固定点或限位点承受。非约束型膨胀节主要用于吸收轴向位移和少量的角向位移，常用的非约束型膨胀节一般为自由型波纹管膨胀节。如单式自由型膨胀节和复式自由型膨胀节。2、约束型膨胀节：管道的内压没有作用于固定点或限位点处，而是由约束波纹膨胀节用的金属部件（拉杆）承受，它主要吸收角向位移和拉杆范围内的轴向位移。常用的约束波纹管膨胀节有：单式铰链型、单式万向铰链型、复式铰链型、单式万向铰链型、复式拉杆型、弯管压力平衡型、直管压力平衡等国内外波型膨胀节标准标准是产品设计、产品质量控制的依据，膨胀节的设计同样必须有这样的依据。（1）国内膨胀节常用标准GB/T12777《金属波纹管膨胀节通用技术条件》GB16749《压力容器波形膨胀节》GB12522《不锈钢波形膨胀节》（主要为船用）JB2388《金属波纹管》JB/T6169《金属波纹管》JB/T6171《多层金属波纹膨胀节》CB1153《金属波形膨胀节》CB613《不锈钢波形膨胀节》CJ/T3016《城市供热管道用波纹补偿器》HGJ526《多层U型波纹管膨胀节系列》GJB1996《管道用金属波纹管膨胀节通用规范》（军用）金属波纹膨胀节的失效金属波纹膨胀节金属波纹膨胀节生产工艺国内金属波纹膨胀节的制造标准主要有GB/T12777《金属波纹管膨胀节通用技术条件》、GB16749《压力容器波形膨胀节》、GB12522《不锈钢波形膨胀节》（主要为船用），其中常用的为GB/T12777-19