管道安装：补偿器的安装

补偿器的安装管道安装主讲人：吴璇璇补偿器又称为伸缩器或伸缩节、膨胀节,主要用于补偿管道受温度变化而产生的热胀冷缩。如果温度变化时管道不能完全自由地膨胀或收缩,管道中将产生热应力。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,影响正常生产的进行。作为管道工程的一个重要组成部分,补偿器在保证管道长期正常运行方面发挥着重要的作用。1、概述•补偿器又称为伸缩器或伸缩节、膨胀节,主要用于补偿管道受温度变化而产生的热胀冷缩。如果温度变化时管道不能完全自由地膨胀或收缩,管道中将产生热应力。•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,影响正常生产的进行。作为管道工程的一个重要组成部分,补偿器在保证管道长期正常运行方面发挥着重要的作用。1、概述•管道补偿器的种类主要有弯管式膨胀接头、波纹管式膨胀接头、填料函式膨胀接头、整体式膨胀接头四种。管道补偿器作用：•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。主要技术参数和设计制造标准主要技术参数：压力、温度、补偿量、刚度、使用寿命、工作介质、连接形式。目前国家认可并执行的标准有美国膨胀节制造商协会EJMA标准，国家标准GB/T12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》。•弯管式膨胀接头•弯管式膨胀接头是一种最简单的补偿形式，利用管子本身的弯曲，使管子的挠性增加，以补偿管路的应力。它可以由管子弯制而成。根据它的制造方法可分为光滑式，如图1-34(a)、(b)、(c)；折皱式，如图1-34（d）；波纹式，如图1-34（e）。1、概述图中前四种主要用于线膨胀的补偿，第五种可用于角补偿。(a)、(b)型多用于高温高压蒸汽管路中（一般温度t400℃，压力p3MPa）;(c)型用于变形较小的管路中；（d）型应用于介于上述两者间的蒸汽管路中（温度t400℃，压力p3MPa）；（e）型可以作为角补偿的形式使用。•波纹管式膨胀接头•波纹管式膨胀接头按材料分有不锈钢、紫铜和橡胶三种。•图所示的为不锈钢波纹管式膨胀接头的形状和结构。一般由波纹管，法兰、导管和定位螺杆等组成。它在管路中可起到位移补偿和吸收振动的作用。膨胀接头的定位螺杆为保证其在运输和安装过程中不产生变形之用。用定位螺杆固定的波纹管为自由状态或已根据用户要求进行预变形。管路安装完毕后才能用拧松螺母的方法拆除定位螺杆（绝对不能使用气割方法），恢复其伸缩性能。•单式轴向型波纹管•由一个波纹管及结构件组成，主要用于吸收轴向位移而不能承受压力推力的波纹波偿器。•如图所示：这种形式补偿器也可以用于吸收在管段上的三种基本位移，即轴向、径向和角向位移，但主要是轴向位移。单式铰链型波纹补偿器•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补偿器。如图所示：单式铰链型波纹补偿器铰链型波纹补偿器只能以两个或三个组合在一起使用才能恰当的发挥作用。•单式万向铰链型波纹补偿器•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波纹管压力推力的波纹补偿器。如图所示：万向铰链型波纹补偿器•复式自由型波纹补偿器•由端管和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补偿器，这种补偿器也能吸收角位移。如图所示：复式拉杆型波纹补偿器由端管和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。如图所示：•不锈钢膨胀接头内部导管的作用是减少液体的阻力。因而安装时必须注意液体的流动方向，导管与波纹管焊接的一端为流体进口。如果内部无导管，则不必考虑安装方向，但这种无导管的膨胀接头，因流动阻力大，使用得较少。•不锈钢膨胀接头具有壁薄、刚度小、结构紧凑、重量轻、不需检修的特点。补偿量与波数成正比，一般在10mm至40mm之间。但在安装中若因设置位置与安装不当，或支架设置不当，都将影响其正常工作，甚至很快地被破坏。关于支架的设置要求将在下一节中叙述。•不锈钢膨胀接头一般适用于公称压力≤16MPa的排气管、蒸汽管、惰性气体管等。•填料函式膨胀接头•填料函式膨胀接头主要由本体1、填料座2、填料3、双头螺柱4、压盖5、螺母6和伸缩筒7组成，如图1-36所示。伸缩筒7可以在本体内沿轴向移动，起到补偿作用。为了使伸缩筒7移动时保持密性，在伸缩筒7与本体1之间设有填料函，由填料座和填料组成，填料依靠压盖、螺栓和螺母来压紧。填料函式膨胀接头的本体可以是焊接件，也可以是铸件。这种形式接头的特点是构造紧凑，具有相当大的补偿能力，伸缩筒的伸缩量为+40mm，-100mm；通径可达到450mm或更大。适用于工作压力低于1.6MPa，温度t≤205℃的蒸汽管路，也可以用于海水、淡水和油类管路。广泛用于油船的货油管系。•整体式膨胀接头•图2.4.4所示的整体式膨胀接头其标准号为CBM1129-82，适用于温度不高于80℃的船舶舱底、压载、海水、消防、甲板冲洗和油类驳运等管路。它由本体（套管）、法兰、螺栓、制动螺钉、橡胶圈等组成。本体和法兰的材料为20#钢；螺栓材料为35#钢；制动螺钉的材料为2Cr13；橡胶圈的材料：介质为油类用丁腈橡胶Ⅰ-2，介质为水用氯丁橡胶Ⅲ-2。标准号为GB/T12465-1996的管路松套伸缩接头，也属于整体式膨胀接头。它有三种不同的形式，螺母式、压盖式和法兰式。其中压盖式与CBM1129标准相似，其它两种形式见图1-38所示。•本标准的适用范围较广，适用于输送海水、淡水、饮用水、污水、原油、图1-38管路松套伸缩接头•燃油、滑油、空气、煤气、温度低于230℃的蒸汽和颗粒状介质等管路的连接。其公称通径最大可达4000mm，详细资料见表1-17。螺母式伸缩接头图2.4.5管路松套伸缩接头法兰式伸缩接头螺母式伸缩接头的伸缩量一般为60mm；短型的压盖式伸缩接头的伸缩量：当DN≤250时为30mm，当300≤DN≤700时为50mm，当800≤DN≤2400时为90mm；长型压盖式伸缩接头的伸缩量为上述伸缩量加60mm，但最大通径可达3200mm；法兰式伸缩接头的伸缩量：当DN≤250时为50mm，当300≤DN≤700时为65mm，当800≤DN≤2400时为130mm，DN≥2600时，为140mm。型式公称压力（MPa）公称通径（mm）螺母式伸缩接头0.25~6.410~50压盖式伸缩接头0.25~0.665~32000.25~1.065~30000.25~1.665~1200法兰式伸缩接头0.2565~40000.665~36001.065~30001.665~1200补偿器的选择1.管道受热伸长量的计算(1)管道受热伸长量的计算公式(2)有关数据取值的说明1)当管道敷设在地下或室内时，t1取0℃；当管道架空敷设时，t1取采暖室外计算温度。2)管材线膨胀系数α取值见表2-13。补偿器的安装表2-13常见管道材料的线膨胀系数α3)输送介质温度t2的取值：①热力管道按设计介质的最高温度；②煤气管道如用蒸汽吹扫时：取80～120℃；③氧气、乙炔、压缩空气管道取30～40℃。2.补偿器的选用第五节管材及补偿器的选择(1)自然补偿器利用管道系统设置的弯管作补偿能力，主要有L形和Z形，但自然补偿器受弯管角度和管道臂长度的限制。(2)人工补偿器人工补偿器是用来专门设置消除管道热膨胀伸长量的管件，主要有方形补偿器、波形补偿器、填料式补偿器和球形补偿器等。1)方形补偿器：其在热力管网中被广泛采用，只有在受条件限制不便采用时，才考虑使用其他形式的补偿器。第五节管材及补偿器的选择2.补偿器的选用2)波形补偿器：其适用于管径大于150mm以上及压力低于0.6MPa的管道系统上，一般波节以3～4个为宜。3)填料式补偿器：其一般用于管径大于100mm、工作压力小于1.3MPa(铸铁制)及1.6MPa(钢制)的管道上。4)球形补偿器：利用球形管的随机弯转来解决管道的热补偿能力问题，一般用于三向多的蒸汽和热水管道系统中。第五节管材及补偿器的选择•整体式膨胀接头的安装方法如下：•⑴装配时先将二个法兰及橡胶圈分别套在两根管子的端部，然后分别将两根管子的端部插入膨胀节的本体内，并把橡胶圈安放在预定位置，最后用螺栓、螺母将二个法兰拧紧。•⑵管路安装后，两根管子的端部间应留有一定的距离L，具体尺寸可根据使用时管子的伸缩量来决定，无特殊要求时，一般取伸缩量的二分之一。•⑶为防止管子从接头中脱离的现象发生，膨胀接头的两端附近应设置固定支架。产生管子从接头中脱离现象的原因主要有二个：一是管子的自重，在接头部位产生下垂；二是因管路内腔压力造成管路向两侧推出。3、安装工艺及验收：安装工艺①安装时检查补偿器的型号规格与设计是否一致，产品表面应无碰伤，压坑，严重锈蚀等影响质量的缺陷。②补偿器安装前需进行预拉伸，拉伸量为额定补偿长度，如厂家出厂已进行预拉伸，可省去该工序。③整个装配及安装过程中，应防止硬物碰撞波纹管，严禁在其上引弧或搭接地线。当焊接或切割作业时，要防止焊接飞溅物损伤波纹管。④与补偿器两端相焊接的管段必须进行坡口处理，焊后按要求进行水压试验。⑤波纹补偿器应靠近一个固定支架安装，波纹管的拉杆在安装完毕后卸下。⑥补偿器的保温防水的结构可与管道相同，但对伸缩段不可产生约束力。建议采用柔性或软性保温材料。常见安装、运行、检测、维护问题罗列及分析一、安装存在的问题①焊接或法兰连接施工不到位，连接部位渗水，压力试验不合格。②补偿器安装后，波纹伸缩管部分有明显变形。③补偿器就近的支架未按设计要求施工；补偿器两端管道中心线不同心。二、运行存在的问题①波纹补偿器漏水。②波纹补偿器在管道充水，加压运行后变形。三、检测、维护①熟悉系统中补偿器的安装位置，在系统初运行中，密切关注补偿器与管道连接部位及波纹伸缩段是否有异常情况。②清理补偿器外表面，刷防腐漆，防止锈蚀现象。