热力管道的补偿类型和方式
热补偿措施
热补偿措施1. 什么是热补偿？热补偿是指在使用热力设备，特别是管道系统时，由于温度变化引起的管道长度、形状和位置变化，需要采取措施来补偿变化产生的应力。
热补偿的目的是确保管道系统在不同温度下能够正常工作，避免破裂和泄漏。
热补偿通常涉及到两种类型：弹性元件和管道支承。
根据实际情况，可以选择适当的热补偿措施，以确保管道系统的正常运行和安全性。
2. 热补偿的作用热补偿措施在管道系统的设计、安装和维护中起到重要作用。
主要有以下几个方面的作用：2.1 避免断裂和泄漏热补偿措施可以通过补偿管道在不同温度下的长度变化，避免管道的过度拉伸或收缩引起的断裂和泄漏。
热补偿装置可以通过吸收热应力，降低管道系统受热影响的应力水平，减少破裂和泄漏的风险。
2.2 维护系统的正常运行热补偿措施可以保证管道系统在不同温度下的正常运行。
通过调整管道的长度、形状和位置，热补偿装置可以避免管道的变形和变位，保持管道的稳定性和结构完整性。
这对于保证管道系统的正常工作至关重要。
2.3 延长管道的使用寿命正确定位和应用热补偿措施可以减少管道系统受热引起的应力和变形，从而延长管道的使用寿命。
通过控制管道的变形和受力水平，可以减少疲劳和蠕变的发生，提高管道的可靠性和耐久性。
3. 热补偿的常用措施针对不同的管道系统和工况，可采用多种热补偿措施，以满足管道系统的要求。
常用的热补偿措施包括以下几种：3.1 弹性元件弹性元件是最常见的热补偿措施之一，通常由金属材料制成，如弹簧、金属波纹管等。
弹性元件可以通过吸收管道由于温度变化引起的长度变化，从而减少管道系统的应力和变位。
弹性元件具有结构简单、可靠性高等优点，适用于各种管道系统的热补偿。
3.2 定位销和导轨定位销和导轨是一种常用的管道支承和热补偿措施。
通过在管道系统中设置定位销和导轨，可以限制管道的变位和变形，保持管道的位置和形状稳定。
定位销和导轨通常由金属材料制成，具有刚性和耐久性好等优点，适用于长距离管道系统的热补偿。
采暖管道热补偿计算
采暖立管热补偿计算
热补偿是指补偿供热管道被加热引起的受热伸长量，从而减弱或消除因热胀冷缩力所产生的应力。
主要是利用管道弯曲管段的弹性变形或在管道上设置补偿器。
热力网管道的热补偿设计，应考虑如下各点：
（1）充分利用管道的转角等进行自然补偿。
（2）采用弯管补偿器或轴向波纹管补偿器时，应考虑安装时的冷紧。
（3）采用套筒补偿器时，应计算各种安装温度下的安装长度，保证管道在可能出现的最高和最低温度下，补偿器留有不小于20mm的补偿余量。
（4）采用波纹管轴向补偿器时，管道上安装防止波纹管失稳的导向支座，当采用套筒补偿器、球形补偿器、铰接波纹补偿器，补偿管段过长时，亦应在适当地点设导向支座。
（5）采用球形补偿器、铰接波纹补偿器，且补偿管段较长时，宜采取减小管道摩擦力的措施。
（6）当一条管道直接敷设于另一条管道上时，应考虑两管道在最不利运行状态下热位移不同的影响。
（7）直埋敷设管道，宜采用无补偿敷设方式。
计算方式:
1、高区立管管道顶端采用自然补偿，底端采用L型自然补偿。
中间分两段，两个固定支架间距离为24米，则热补偿量为：
ΔL=0.012∗24∗(50−0)=14.4
选用波纹补偿器，补偿量为14.4m。
2、低区立管管道顶端采用自然补偿，底端采用L型自然补偿。
热力管道的热膨胀及其补偿
热力管道的热膨胀及其补偿作者：曾福良来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第01期热力管道的热膨胀及其补偿(茂名建筑集团工业设备安装有限公司)摘要:热力管道输送的介质温度很高,投入运行后,将引起管道的热膨胀,使管壁内或某些焊缝上产生巨大的应力,如果此应力超过了管材或焊缝的强度极限,就会使管道造成破坏。
本文就热力管道的热膨胀、热应力、轴向推力的理论分析计算,针对各种补偿器的选用原则和安装要点进行了简述。
关键词:热力管道热膨胀热应力热补偿补偿器预拉伸1 管道的热膨胀及热应力计算1.1 管道的热膨胀计算管段的热膨胀量按下式计算:ΔL=ɑ.L.Δt=2.L.(t2-t1)式中:ΔL——管段的热膨胀量(mm);ɑ——管材的线膨胀系数,即温度每升高1℃每米管子的膨胀量(mm/m.℃);L——管段长度(m);Δt——计算温差,即管道受热时所升高的温度,它等于管道输送介质的最高工作温度t2与管道安装时的环境温度t1之差(℃)。
对于一般碳钢管ɑ=12×10-4mm/m.℃,则ΔL=0.012.L.Δt。
在施工中,为了迅速估算碳钢管道的热膨胀量,可按每米管道在升温100℃时,其膨胀量为1.2mm计算。
1.2 管道的热应力计算管道受热时所产生的应力的大小可按下式计算:σ=E. ε= E. =E.=E.ɑ.Δt式中:σ——管道受热时所产生的应力(kg/cm2);E——管材的弹性模量(kg/cm2);ε——管道的相对变形量,它等于管道的热膨胀量ΔL(mm)与管道原长L(m)之比,即ε=常用钢材的弹性模量E=2×10-6(kg/cm2),一般碳钢管的线膨胀系数ɑ=12×10-6(mm/m.℃),则热应力的计算公式可简化为σ=2×106×12×10-6×Δt=24.Δt(kg/cm2)。
利用此式,可以很容易地计算出钢管道热膨胀受到限制时产生的热应力。
角向型波纹管补偿器热补偿时的图解法精确计算
角向型波纹管补偿器热补偿时的图解法精确计算热能动力工程所杜西普摘要现有的产品手册或设计手册中均没有精确计算角向型补偿器热补偿时的变形，属于空白。
本文介绍了角向型补偿器热补偿的各种应用实例，并对各种应用的变形进行详细的图解计算。
本文对热力管道热膨胀量的计算具有工具手册的功能关键词角向型波纹管补偿器、热胀、热补偿、图解法、精确计算一、热力管道补偿器的种类1．自然补偿：利用管道的自然转弯。
2．门形补偿器：人为地设置方形转弯。
是自然补偿的补充。
3．套筒式补偿器：像活塞一样。
只进行轴向补偿。
4．波纹管补偿器：利用波纹管，实现轴向和角向位移。
5．旋转式补偿器：利用盘根密封，实现管道扭转，进行补偿。
6．球型补偿器：和波纹管角向补偿器一样，实现角向位移。
二、各种补偿器的优缺点1．自然补偿：顺其自然，工作可靠，工作压力和温度范围最宽。
但必须有现成的地形或平面位置，能使管道有较多的转弯，满足热补偿的要求。
2．方形补偿器：类似自然补偿，人为地增加方形转弯，以弥补自然补偿器弯头数量的不足。
优点也是不受工作压力和温度的限制，缺点：流体阻力大，占地面积多，管道支架多，不美观，投资较大。
用于自然补偿不能满足热补偿要求时而采用的“自然补偿”。
对于压力超过4.0MPa的场合，几乎没其他产品可以替代。
3．套筒补偿器：也能够承受较高的压力和温度，补偿量大，安装方便。
缺点：容易泄漏，检修频繁、推力大。
不能用于对流体纯度要求高的场合。
4．波纹管补偿器：种类较多，分为轴向型（内压和外压或有推力和无推力或架空型直埋型。
）、角向型（平面和复式）、和横向型（平面和复式）。
应用广，无泄漏，可靠性较好，但运行温度和压力有限制，温度，400度，压力不超过4.0MPa。
角向型通过组合（2到3个），可以满足大位移量和产生小的推力，应用前景光明。
本次重点讲述。
5．旋转式补偿器：最近推出的新产品，通过2个组合和管道转弯实现热补偿。
补偿量大，推力小，最高温度可达到485度，压力可达5.0MPa。
供热管道热伸长的自然补偿
表 １ 低 压 流体 焊接 钢 管 壁 厚
ｍｍ
Ｚ ００ 、 △ ２ ．３ ／ ： １
＝ ．３ 、 弼 Ｏ０ ／ １
公称直径， Ｎ ５ ６ ８ １０ １５ ｌＣ Ｄ ０ ５ ０ ０ ２ ５
外径 ６ ７ ． ８５ １４ １０ １５ ０ ５５ ８． １ ４ ６
Ｏ０３１、 ．
＝ ．３ － ２ ９ ８ ８ ００ １ ６ １～ ＋ ５ Ｍ￣ ｘ ｘ
１ ０ ３、 Ａ ２ ． １／ Ｌ ＝０
（） １
＝
９５ ７ ９６ ｍ） ．９ ．（
从 以上计算可 以看 出 ： 管壁厚度 的不 同 式中 △ ——管道计算的热 伸长量 ｍ ； ｍ） 对ｚ直的影响是不可 忽视 的。 ２ ｆ Ｄ —— 管道外径 ｒｍ） ａ ； 应说明的是 ：在短臂 ｚ 上不得安装 管段 ６ ——管 道壁 厚 ｒ ， ａ ｍ） 一般 壁厚 见 导向支座（ ）管段必须能 自由地做 径向位 架 ， 表 １ ２ ，。 移 ； 自由臂ｚ 在 。 管段上 ， 由转 弯处朝向固定支 【 】有热 力管 道 自然补偿 ， 例 巳知管材 架方向至 要有 相当于ｚ 的长度内 ，不得 用 为０ １ ｘ ； 伸长 量△ 值 已经计 算得 出为 导向支座或导向 支架 ， ２９ ６热 其余至 固定支架处可 ３ ｌ。用式（ ） ６ｍｎ １求出ｚ ： 值 以 用 导 向支 座 （ ） 架 。
２９ １
３０ ０
３５ ２
常用一 般壁 厚
３５ ．
３５ ．
４０ ．
４０ ．
４５ ．
４５ ．
６Ｏ ．
７ ． Ｏ
８ ． Ｏ
注： 本表壁厚 只适 用于式 （ ｏ １
， ’
＾ ＾
热力管道支架及补偿器的安装
悬吊支座. 常用于架空敷设的管道或悬臂托架上.
1、滑动支座
2、滚动支座
管道支座 架在底座 的圆轴上
滚动可以减少承重底座的轴向推力
3. 悬吊支座
1.正确找正管道中心线 及标高.
2.支座间距和个数：均 匀分配管子的重量， 避免集中在某几个支 座上，以免焊缝受力 不均而开裂。
3.管道的焊缝不应在应 力最集中的支座上。
2. 安装补偿器应做好预拉伸
冷拉口
冷拉接口位置:
补偿器 焊口
通常在施工
图中给出
冷拉口位置
2～3 m
应在距补偿器弯曲起点2～3 m处的直管上
冷拉口 补偿器 焊口 冷拉口不得过于靠近补偿器
对开卡箍
木垫环--木块厚度等于预拉伸量 双头螺栓
冷拉口
管子
挡环
双头螺栓冷拉器
补偿器的冷拉方法有两种: 1.带螺栓的冷拉器 2.带螺丝杆的撑拉工具或千斤顶
补偿器
卡箍
拉杆
拉杆
短管
调节螺母
方形伸缩器的顶开装置
螺杆
(二) 套管补偿器
套管补偿器又称填料式补偿器
套管补偿器的补偿能力大，结构 尺寸小，占地少，安装方便，但 轴向推力大，易发生介质渗漏， 需经常维修，更换填料。
铸铁：与管道法兰连接，只用于公称压力小于1.3 MPa， 公称直径小于300 mm的管道。
靠近补偿器管芯处的活动支座上应安装导向支座
2、套管补偿器的补偿量
△X
La
Lmax
收缩间隙
补偿器最大补偿值△Xmax ：补偿器芯管在套管内的最大行程。
补偿器最大长度Lmax： 对应于△Xmax的补偿器外形长度。
补偿器收缩余量△X：安装温度高于计算安装温度时，补偿器的收缩间隙
热力管道补偿分类概述
热力管道补偿分类概述前言热力管道输送得介质温度很高,投入运行后,将引起管道得热膨胀,使管壁内或某些焊缝上产生巨大得应力,如果此应力超过了管材或焊缝得强度极限,就会使管道造成破坏。
本文就热力管道得热膨胀、热应力、轴向推力得理论分析计算,针对各种补偿器得选用原则与安装要点进行了简述。
通常讲得热力管道得补偿方式有两种:自然补偿与补偿器补偿。
1.自然补偿自然补偿就就是利用管道本身自然弯曲所具有得弹性,来吸收管道得热变形。
管道弹性,就是指管道在应力作用下产生弹性变形,几何形状发生改变,应力消失后,又能恢复原状得能力。
实践证明,当弯管角度大于3 0°时,能用作自然补偿,管子弯曲角度小于30°时,不能用作自然补偿。
自然补偿得管道长度一般为15～25m,弯曲应力бbw不应超过80MPa。
管道工程中常用得自然补偿有:L型补偿与Z型补偿。
2.管道补偿器补偿热力管道自然力补偿不能满足,应在管路上加设补偿器来补偿管道得热变形量。
管道补偿器就是设置在管道上吸收管道热胀冷缩与其她位移得元件。
常用得补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器与球形补偿器。
(1)方形补偿器。
方形补偿器就是采用专门加工成U型得连续弯管来吸收管道热变形得元件。
这种补偿器就是利用弯管得弹性来吸收管道得热变形,从其工作原理瞧,方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。
方形补偿器由水平臂、伸缩臂与自由臂构成。
方形补偿器就是由4个90°弯头组成,其优点就是:制作简单,安装方便,热补偿量大工作安全可靠,一般不需要维修;缺点就是:外形尺寸大,安装占用空间大,不太美观。
方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式(c＝2h),Ⅱ型－等边式(c＝h),Ⅲ型—长臂式(c＝0、5h),Ⅳ型－小顶式(c＝0),其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。
制作方形补偿器必须选用质量好得无缝钢管揻制而成,整个补偿器最好用一根管子揻成,如果制作大规格得补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制,方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。
室外架空热力管道热补偿
室外架空热力管道热补偿室外架空热力管道热补偿是指在管道运行过程中，由于温度变化导致管道发生热胀冷缩现象，为了避免对管道结构和支管设备造成不良影响，采取一系列的补偿措施以减小管道的热应力。
室外架空热力管道热补偿的主要目的是保证管道的正常运行和安全性，同时确保管道的稳定性和可靠性。
在室外环境中，管道受到太阳辐射和空气温度的影响较大，温度变化幅度也较大，因此需要对管道进行热补偿。
室外架空热力管道热补偿的主要方法有以下几种：1.弹簧支座弹簧支座是一种常用的热补偿装置，它可以通过调整支座的高度来实现管道的热补偿。
弹簧支座具有良好的弹性和稳定性，可以有效地吸收管道的热应力，减小管道的变形。
同时，弹簧支座还可以随着管道的变形自动调整，无需人工干预，操作简便。
2.管道伸缩节管道伸缩节是一种能够自由伸缩的管道连接件，其中内部设置有波纹管或球面接头，可以在管道受热胀冷缩时自由伸缩，减小管道的热应力。
管道伸缩节通常由不锈钢制成，具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，可以在恶劣的室外环境下长期稳定工作。
3.可调支座可调支座是一种能够调节高度的管道支撑装置，通过调整支座的高度来实现管道的热补偿。
可调支座通常由钢制构件和螺杆组成，可以根据管道的热胀冷缩情况进行高度调整，保持管道的水平和垂直稳定。
4.轴向铰链支座轴向铰链支座是一种能够随着管道的轴向运动而旋转的支撑装置，它可以通过调整支座的角度来实现管道的热补偿。
轴向铰链支座具有良好的承载能力和稳定性，可以有效地吸收管道的热应力，减小管道的变形。
在室外架空热力管道的热补偿过程中，还应注意以下几个方面：1.管道材料的选择室外环境中，管道会受到太阳辐射和大气温度的影响，因此需要选择耐高温和耐腐蚀性能优良的管道材料，以确保管道的安全和可靠运行。
2.热补偿计算在进行室外架空热力管道热补偿设计之前，应进行详细的热补偿计算，确定管道的热胀冷缩量和所需的热补偿装置，以确保管道的稳定和安全性。
3.定期检查和维护对于室外架空热力管道的热补偿装置，应定期进行检查和维护，确保其正常运行和安全性。
供暖管道补偿器有哪几种
供热管道补偿器主要有自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器等，前三种利用补偿材料的变形来吸收热伸长,后两种利用管道的位移来吸收热伸长。
具体介绍如下：
1.自然补偿
热力管道敷设时，会形成自然弯曲（L型或者Z型），利用管道这些自然弯曲来吸收热力管道的热伸长量被称为自然补偿。
2.方形补偿器
通常是由四个90°无缝钢管煨弯或机制弯头构成的U型补偿器,依靠弯管的变形来补偿管段的热伸长。
形补偿器制造、安装方便,不需要经常维修,补偿能力大。
3.套筒补偿器
它是由填料密封的套管和外壳管组成的,两者同心套装并可轴向补偿,有单向和双向两种形式。
4.波纹管补偿器
它是用多层或单层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。
这种补偿器
体积小,重量轻,占地面积和占用空间小，易于布置,安装方便。
5.球形补偿器
具有很好的耐压和耐温性能,能适应230°C的高温和0.4MPa的压力。
使用寿命长,运行可靠,占地面积小,基本上无需维修,补偿能力大。
工作时变形应力小,减少了对支座的要求。
中泰管道设备有限公司是一家专注于管道构件产品研究，生产以及销售为一体的创新企业。
主营产品有：金属软管、防水套管、补偿器、伸缩器、传力接头、双法兰传力接头等管道设备。
供热管道热伸长和补偿探究
供热管道热伸长和补偿探究1、引言供热管道随着所输送的热媒温度升高，将出现热伸长现象，如果这个热伸长不能得到补偿，将会使供热管道承受巨大的应力，甚至使管道变形、破裂，为了使管道不会由于温度变化所引起的应力而受破坏，必须在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长量及减弱或消除因热膨胀而产生的应力。
这对管道系统的安全运行起到重要作用。
管道的补偿方式有自然补偿和补偿器补偿。
在不能使用自然补偿方式的时候，就必须设置补偿器来补偿管道的热伸长及消除应力。
供热管道中常用的补偿器种类很多，下面就几种典型的补偿器在安装、使用方面做一下比较。
2、几种常见补偿器介绍（1）方形补偿器方形补偿器也叫做方胀力，是利用弯管的弹性变形来吸收热膨胀的。
可使用于任何工作压力及任何温度的供热管道上。
方形补偿器的弹性力按下式计算：P=σ·W/b （1）式中：σ=110MPab——方型补偿器外伸臂长；W——管子断面抗弯矩管网中，两个支架均为减载式支架。
支架B所受的推力为：方形补偿器的弹性力，从补偿器到B点由于热膨胀由滑动支架传递的摩擦力，如连接弯管，还需加上弯管的弹性力和弯管到B点的热膨胀滑动支架传递的摩擦力的代数和。
方形补偿器的特点如下：制造方便，补偿能力大；不需要经常维修。
但其外形尺寸较大，占地面积较多，热媒流动阻力较大。
安装方形补偿器时，为减小补偿器的变形弹力，提高补偿能力，须将其外臂预先拉开一定的长度后，在安装在管道上。
（2）波纹补偿器波纹补偿器亦称波纹管膨胀节，主要用于补偿轴向位移，也可补偿量值很小的横向位移或轴向与横向合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不用它来补偿角位移。
波纹补偿器是靠波形管壁的弹性来吸收热膨胀的。
一级波在拉伸或压缩时产生的弹性力P（N）P=125π/（1-β）·δ2σB/K （2）式中：δ——补偿器壁厚，cmK——安全系数：当P≤0.25MPa时，K=1.2；当0.25<="" p="">如图所示，支架A为重载式支架。
热力管道的补偿类型和方式
热力管道的补偿类型和方式热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。
1．自然补偿自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性，来吸收管道的热变形。
管道弹性，是指管道在应力作用下产生弹性变形,几何形状发生改变，应力消失后,又能恢复原状的能力.实践证明,当弯管角度大于30°时，能用作自然补偿,管子弯曲角度小于30°时，不能用作自然补偿。
自然补偿的管道长度一般为15～25m，弯曲应力бbw不应超过80MPa。
管道工程中常用的自然补偿有:L型补偿和Z型补偿.2．补偿器补偿热力管道自然补偿不能满足，应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。
补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。
常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。
（1)方形补偿器。
方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。
这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形，从其工作原理看，方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。
方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成.方形补偿器是由4个90°弯头组成,其优点是:制作简单，安装方便，热补偿量大工作安全可靠，一般不需要维修；缺点是：外形尺寸大,安装占用空间大,不太美观。
方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h）,Ⅱ型－等边式（c＝h）,Ⅲ型-长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0),其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。
制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。
焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。
焊制方形补偿器时,当DN≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。
（2）波纹管补偿器。
波纹管补偿器又称波纹管膨胀节，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或设备尺寸变化的装置。
浅析热力管道中补偿器的应用
浅析热力管道中补偿器的应用p1、管道热补偿必要性分析管道的热补偿是为了防止管道因温度升高引起热伸长产生应力而遭到破坏所采取的措施。
在管道设计中，应充分利用管道的自然补偿，当利用管段的自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器，以保证系统有足够的伸缩余量，减少管道产生的热应力。
1.1 热力管道膨胀长度分析热力管道投入运行后，常因温度升高而引起热膨胀。
管道热膨胀长度可用如下公式计算：△L=a△t L式中：△L———管道膨胀长度（mm）；a———管材的线膨胀系数（mm/m·℃），一般钢管道取a=0.012mm/m·℃；△t ———管道工作温度与安装时温度之差（℃）；L———需补偿管道长度（m），即所需补偿管道固定支架间的距离；1.2 热膨胀应力分析在未考虑热补偿的状态下，如同将受热膨胀的管道两端固定，限制其自由膨胀伸缩，这时受热管道内将产生很大的热膨胀应力，依据虎克定律，热膨胀应力计算公式如下：σ=εE （kg/cm2）式中：σ———热膨胀应力；ε———相对压缩量，ε=△L/L；E———钢材的弹性模数，常用钢材的弹性模数为2×106。
上式表明，热膨胀应力的大小与相对压缩量和弹性模数成正比，而与管道的长度无关。
将管道热膨胀长度计算公式△L=a△tL代入，上式变为：σ=Ea△t （kg/cm2）对于常用的钢管，其线膨胀系数通常取12×10-6，弹性模数常取2×106，热膨胀应力公式可简化为：σ=24△t kg/cm2。
此公式更方便计算钢管道热膨胀受到限制时产生的热胀应力。
以常用的热力管道Φ219×8为例，当工作介质温度为100℃，安装时的温度为20℃时，则：热膨胀应力σ=24△t=24×（100-20）=1920kg/cm2截面积A=π[（D/2）2-（d/2）2]=3.142×[（21.9/2）2-（20.3/2）2]=53cm2则管道产生的轴向推力为F=Aσ=1920×53=101760kg。
阐述管道方形补偿器的计算与安装方法
阐述管道方形补偿器的计算与安装方法热力管道常因管道内介质的温度与安装时环境温度的差异而产生伸缩。
而且因为热力管道本身工作温度的高低，也会促使管道的伸缩变形。
为了促使温度变形的释放和温度应力的消除，保证热力管道的可靠运行，必须根据热力管道的热伸长量及应力的计算合理地布置补偿装置或补偿器。
热力管道常用的补偿方式有两种：自然补偿装置和补偿器。
管道系统中弯曲部件的转角不大于150度时均可做为自然补偿装置，其特点是简单可靠。
下面就方形补偿器的计算和应用分别予以介绍。
1、方形补偿器的介绍方形补偿器通常用无缝钢管煨制或机制弯头组合而成，尺寸较小的可用一根管子煨制，大尺寸的可用二根或三根管子煨制。
由于补偿器工作时，其顶部受力最大，因而顶部应用一根管子煨制，不允许焊口存在。
方形补偿器具有以下优点：制造简单方便，常用无缝管煨制或机制弯头组合；可以自由安装，既可以在水平方向进行安装，又可以在垂直方向进行安装；有较小的轴向推力；较大的补偿能力，运行可靠，基本上不需要进行维修，使用时间长，使用期限等于管道使用年限；不需要设置管道维修平台；适用范围广，可以适用任何工作压力及任何热媒介质的供热管道。
方形补偿器的弯曲半径R=1.5DN，补偿器两端直管自由长度（导向支架至补偿器外伸臂的距离）为40DN。
方形补偿器根据边长和臂长的比值不同而分为四种类型，如图1所示。
根据提供的管径，和计算的热伸长量，可对各类型方形补偿器的尺寸和补偿能力查表直接选型，在此我们确定选用2型补偿器的形式。
2、方形补偿器的计算方形补偿器是应用非常普遍的热力管道补偿器。
计算时，通常需要确定：方形补偿器所补偿的伸长量，选择方形补偿器的形式和几何尺寸。
利用弹性中心法对方形补偿器的计算及步骤简单介绍如下。
2.1管道伸缩量的计算有一热油管道，设计压力为1.6MPa，，管道运行温度为200℃，安装时环境温度为10℃，管径为DN400mm，材质为碳钢，两固定支架之间的长度为56m，如果确定为2型方形补偿器，确定方形补偿器的尺寸及应力。
热补偿计算实例
热补偿计算实例1．热力管道的热膨胀管道由于受输送介质及外界环境的影响，会产生热胀冷缩现象。
如果管道的热胀冷缩受到约束，管壁会产生巨大的应力，这种应力称为热应力。
热力管道安装时，是在环境温度下安装的。
系统运行时，热媒温度高于环境温度，管道便会发生膨胀，管道因热膨胀产生的热伸长量按下式计算：△L =L α(t 2－t 1) (8-4) 式中 △L －管道的热膨胀量，mm ；L －计算管段长度，m ；α－管材的线膨胀系数，mm/m ·℃，钢材的线胀系数通常取α＝ mm/m ·℃；t 2－管道设计计算时的热态计算温度，通常取管内介质的最高温度，℃；t 1－管道设计计算时的冷态计算温度，℃。
2．热力管道的热应力热力管道受热膨胀后，如能自由伸缩，则管道不致产生热应力，如果管道的伸缩受到约束，管壁就会产生热应力，管壁产生的热应力按下式计算：б＝E ×△L /L ＝E α(t 2－t 1) (8-5)式中 б——管道的轴向热应力，MPa ，E ——管材的弹性模量，MPa ，钢材的弹性模量E 通常取×105MPa ；其他符号同式（8-4）。
直线热力管段若两端固定，受热膨胀后，作用在固定点的推力按下式计算： P k =б×A (8-6) 式中 P k ——管子受热膨胀后对固定点的推力，N ；б——管道的轴向热应力，MPa ；A ——管壁的截面积，mm 2； 而()224d D A -=π （8-7） 式中 D ——管子外径，mm ；d ——管子内径，mm 。
例8-1 某热力管段长100m ，钢材材质为Q235-A 钢，管子规格为D 219×9mm ，管道安装时环境温度为10℃，管内输送介质的最高温度为210℃，试计算管道运行前后的热伸长量；若管道两端固定，求管道的轴向热应力和管道对固定点的推力。
解：（1）计算热伸长量根据公式（8-4）△L =L α(t 2－t 1)按给定条件L ＝100m ，t 1＝10℃，t 2＝210℃，线胀系数α按0.012mm/m ·℃； 得 △L ＝100××（210－10）＝240mm（2）计算热应力根据公式（8-5）б＝E ×△L /L ＝E α(t 2－t 1)管材的弹性模量E 按×105 MPa ，得 б＝E α(t 2－t 1)＝×105××10－5（210－10）＝480MPa（3）管子对固定点的推力根据公式(8-6) P k =б×A得 P k =б×A ＝480×()222012194-π=480××7560=×106N3．热力管道的热补偿热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。
管道热补偿
三 热补偿设计原则
• 1.首先应从管道布置上考虑自然补偿； • 2.应考虑管道的冷紧； • 3.在上述两条件未能满足管道热伸长补偿要求时 ，必须采用补偿器； • 4.在选择补偿器时，应因地制宜选择合适的补偿 器； • 5补偿器的位置应使管道布置美观、协调。
自然补偿选用原则：当弯管转角小于150°时；弯曲 应力不应超过[σbw]=80MPa，自然补偿臂长一般不超过 25m。
1）由管内介质压力产生的摩擦力： 2）由拉紧螺栓产生的摩擦力：
• 3 波纹补偿器
波纹补偿器是靠波形管壁的弹性形变来吸收 直管段热胀冷缩的长度变化 GB/T12777-1999 4 球形补偿器 其摩擦阻力的计算按下式：
5.旋转式补偿器
旋转式补偿器是一种新型补偿器，成对安装， 形成相对旋转吸收管道热位移。
• 五 典型补偿器及安装介绍
1.方形补偿器
特点：方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大 、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。
安装：一般安装在两固定支架中间。方形补偿器水平安装时，应与 管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设 泄水装置。补偿器安装就位时，起吊点应为3个，以保持补偿器的 平衡受力，以防变形
例1 某热力管道长100m，钢材材质为Q235-A 安装时环境温度20℃，介质温度220℃，求工作时热 伸长量？（α=13.09×10-4cm/（（m· ℃）））
解：ΔL=α（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20） *100=26.18cm 例2 管子规格Φ133×6的钢管及工况如例1，L型补偿器，长 臂长20m，求短臂最小长度？ 解 ： ΔL=α（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20） *20=52.36mm
热力管道补偿器原理
热力管道补偿器原理
热力管道补偿器又叫热力管道波纹补偿器，是由一组或两组不锈钢波纹管和碳钢连接件组成。
由于产品需要承受高温，承受高温的部分由耐火层（产品制作时完成）和外部部件两部分构成，可补偿高温管道的轴向变形，完全能够满足用户对产品承受高温及产品使用寿命的需要。
热力补偿器其特征在于：波纹管与两端接管及法兰组成三次风管高温型补偿器，在限位环上设置限位销轴，两端的法兰通过调整拉杆进行调整，波纹管内设置导流筒，在波纹管、接管与导流筒间的充填物为含皓硅酸铝纤维及硅橡胶石棉绳，并通过密封圈进行密封，导流筒采用耐热钢材料，通过不锈钢丝网在其内侧形成隔热层，在导流筒内浇注料挂钩上浇注耐高温浇注料。
热力补偿器其优点在于：
1、多向补偿，可以在较小的尺寸范围内提供较大的多维方向补偿。
2、低噪节能，能有效地减少风机等系统的噪声、振动并节能降耗。
3、无反推力，主体材料为纤维织物，无力地传递。
使项目上的管道及设备避免使用较大的支座，节省大量材料和劳动力，提高了设备及系统的安全性。
4、采用有机硅、氟等高分子材料涂覆处理，具有优良的耐高温、耐腐蚀和密封性能，抗疲劳，抗老化。
5、安装简单，更换容易，无需高要求的对中，更换时无需起重设备，所需时间短。
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热力管道的补偿类型和方式热力管道的补偿方式有两种：自然补偿和补偿器补偿。
1．自然补偿自然补偿就是利用管道本身自然弯曲所具有的弹性，来吸收管道的热变形。
管道弹性，是指管道在应力作用下产生弹性变形，几何形状发生改变，应力消失后，又能恢复原状的能力。
实践证明，当弯管角度大于30°时，能用作自然补偿，管子弯曲角度小于30°时，不能用作自然补偿。
自然补偿的管道长度一般为15～25m，弯曲应力бbw不应超过80MPa。
管道工程中常用的自然补偿有：L型补偿和Z型补偿。
2．补偿器补偿热力管道自然补偿不能满足，应在管路上加设补偿器来补偿管道的热变形量。
补偿器是设置在管道上吸收管道热胀冷缩和其他位移的元件。
常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、套筒补偿器和球形补偿器。
（1）方形补偿器。
方形补偿器是采用专门加工成U型的连续弯管来吸收管道热变形的元件。
这种补偿器是利用弯管的弹性来吸收管道的热变形，从其工作原理看，方形补偿器补偿属于管道弹性热补偿。
方形补偿器由水平臂、伸缩臂和自由臂构成。
方形补偿器是由4个90°弯头组成，其优点是：制作简单，安装方便，热补偿量大工作安全可靠，一般不需要维修；缺点是：外形尺寸大，安装占用空间大，不太美观。
方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h），Ⅱ型－等边式（c＝h），Ⅲ型—长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0），其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。
制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。
焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。
焊制方形补偿器时，当DN ≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。
（2）波纹管补偿器。
波纹管补偿器又称波纹管膨胀节，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或设备尺寸变化的装置。
波纹管补偿器具有结构紧凑、承压能力高、工作性能好，配管简单、耐腐蚀、维修方便等优点。
波纹管材料。
波纹管补偿器是采用疲劳极限较高的不锈钢板或耐蚀合金板制成的，不锈钢板厚度为0.2～10mm，适用于工作温度在550℃以下，公称压力PN 为0.25～25MPa，公称直径为DN25～DN1200mm的弱腐蚀性介质的管路上。
（3）套筒式补偿器。
套筒式补偿器又称填料式补偿器，它由套管、插管和密封填料等三部分组成，它是靠插管和套管的相对运动来补偿管道的热变形量的。
套筒式补偿器按壳体的材料不同分为铸铁制和钢制两种，按套筒的结构分为单向套筒和双向套筒，按连接方式的不同分为螺纹连接，法兰连接和焊接。
套筒式补偿器结构简单、紧凑、补偿能力大，占地面积小，施工安装简便，这种补偿器的轴向推力大，易渗漏，需经常维修和更换填料；当管道稍有径向位移和角向位移时，易造成套筒被卡住现象，故使用单向套筒式补偿器，应安装在固定支架附近，双向套筒式补偿器应安装在两固定支架中部，并应在补偿器前后设置导向支架。
（4）球形补偿器。
球形补偿器是利用补偿器的活动球形部分角向转弯来补偿管道的热变形，它允许管子在一定范围内相对转动，因而两直管可以不保持在一条直线上。
二、补偿器安装1．补偿器安装前的检查1）按设计图纸的要求核对补偿器的规格、型号和安装位置。
2）对补偿器进行外观检查，检查补偿器有无伤损、缺陷。
3）检查产品安装长度是否符合管网设计要求。
4）校对产品合格证。
2．补偿器安装（1）方形补偿器安装方形补偿器安装应符合下列规定：1）方形补偿器水平安装时，伸缩臂应水平安装，水平臂的坡度应与管道坡度一致。
2）方形补偿器垂直安装时，不得在弯管上开孔安装放气阀和泄水阀。
3）方形补偿器安装前，应按设计要求进行冷拉。
冷拉应在补偿器两侧同时均匀进行，并记录补偿器的预拉伸量。
4）方形补偿器安装时，应防止各种不规范操作损伤补偿器。
5）方形补偿器安装完毕后，应按设计要求拆除运输、固定装置，并按要求调整限位装置。
（2）波纹管补偿器安装波纹管补偿器安装应满足以下要求：1）波纹管补偿器应与管道同轴。
2）有流向标记（箭头）的补偿器，箭头方向代表介质流动的方向，不得装反。
3）波纹管补偿器安装。
波纹管补偿器无论是钢管焊接还是法兰连接的，通常采用后安装的方法。
即在管道安装时，先不安装波纹管补偿器，在要安装的位置上先用整根直管直接过去，并按设计要求和补偿器生产厂对补偿器附近支架设置的要求安装好导向支架和固定支架，待支架达到设计要求，再开始安装补偿器。
波纹管补偿器安装的程序、步骤、方法如下：○1先丈量已准备好的波纹管补偿器的全长（含连接法兰），在管道上为补偿器安装画出定位中线，按补偿器长度画出补偿器的边线（至连接法兰的边缘）。
○2依线切割管道，当法兰连接时要考虑法兰及垫片所占长度。
○3连接焊接接口的补偿器：用临时支吊架将补偿器支吊起进行对口，补偿器两边的接口要同时对好，同时进行点焊，检查补偿器位置合适后，顺序进行焊接。
○4连接法兰接口的补偿器：先将两个法兰垫片临时安装在补偿器上，用临时支、吊架将补偿器支吊起来，进行对口，同时进行点焊，检查补偿器位置合适后，卸开法兰螺栓，卸下补偿器，对两个法兰进行焊接，焊好后清理焊渣，检查焊接质量，合格后再对内外焊口进行防腐处理，最后将补偿器抬起进行法兰的正式安装。
4）波纹管补偿器安装时应注意的技术问题○1安装波纹管补偿器时应设临时固定，待管道安装完后（包括系统试压、吹洗合格后），方可拆除临时固定装置。
○2波纹管补偿器的预拉伸问题比方形补偿器显得更为重要，不可忽视。
在向厂家订购补偿器时，应向厂家提供供热管道的介质温度、压力参数、安装时可能的环境温度参数和补偿器的布置图，以便生产厂能了解所需的补偿器应有的补偿能力，或者直接向生产厂提出补偿能力的要求。
○3波纹管补偿器前后的管子应在同一轴线上。
（3）套筒补偿器套筒补偿器安装应符合下列下列规定：1）套筒补偿器应与管道保持同心，不得倾斜。
2）套筒补偿器的管路上安装的导向支架应确保补偿器运行时自由伸缩，不得偏离中心。
3）应按设计文件规定的安装长度及温度变化留有剩余的收缩余量，设计文件无规定时，剩余收缩余量应进行计算。
热网管道改造中施工的两个关键点上海浦东国际机场一期工程采取集中供热方式，经过6年的运行，热网管线存在一些问题，为使热网系统安全可靠运行，对该系统进行改造。
本次改造工程为浦东机场候机楼能源管网中的三根热力管道，从能源出口始端至干管管道末端止，其中两根为蒸汽管，一根为凝结水管。
这次改造主要工作是对管网中不能正常工作的补偿器予以更换、变形的管道进行更换焊接。
补偿器安装和管道焊接也是本次改造工程的施工难点和关键点。
1 补偿器安装补偿器是整个管网中最重要的环节。
补偿器的正确合理安装直接关系到整个系统的正常使用，补偿器安装主要按以下步骤进行。
1)补偿器补偿量计算复核，根据设计院有效施工图纸。
结合现场固定支架间距离，按照以下公式计算补偿器补偿量：2)根据理论计算出管道补偿量，要求补偿器生产厂商制作补偿器时，补偿能力为理论计算值的1．2倍，确保补偿器安全运行。
3)补偿器拆除、安装必须在冷态即系统未运行下进行，保证补偿器与环境温度一致。
4)补偿器运输时。
可以采用劳动车来进行，劳动车与补偿器接触的部位垫上软质木板，以保护补偿器不受损坏，吊装波纹补偿器时，补偿器限位丝杆两端螺栓不得松动，吊索不得绑在波节上，防止不锈钢波纹节受应力变形或有其他细微损伤。
5)补偿器安装前，需进行一次全面仔细地检查，重点是补偿器预留量是否与设计预留量相符。
6)在安装补偿器的过程中，管道上的最薄弱环节——补偿器必须进行重点保护，增加补偿器时需事先准确量出待增加的补偿器尺寸，根据尺寸在设计的部位准确切割出安装补偿器的空档，正确安装两片组对法兰，法兰与管道之间必须保证垂直。
7)蒸汽管支架分为滑动支架和固定支架，其中滑动支架仅起到支撑管道重量和管道膨胀时导向的作用，每个滑动支架与底座之间垫一块聚四氟乙烯板以减少每个支架之间的滑动摩擦阻力，检查每个滑动支架是否有歪斜和卡涩现象，导向限位装置是否安装正确合理；另外固定支架在支撑管道重量的同时，主要作用是克服蒸汽热动力，导致膨胀节变形而使管线产生的反作用力，如果固定支架设置不牢固，送蒸汽时有可能造成固定支架松动，引起膨胀节受损、破坏的严重后果，所以固定支架必须严格按照设计要求进行制作安装。
8)对照图纸检查每一个固定支架位置是否正确，焊接是否牢固，补偿器就位时先在空档正上方安装一悬挂点，悬挂点生根部位用4只MIO膨胀螺栓固定，借助悬挂点用手动葫芦将补偿器拉到安装部位，确保补偿器自然状态安装到管道系统。
9)根据补偿器法兰水线尺寸冲压制f 怯兰垫片，法兰之间垫片必须为耐高温垫片。
为了便于今后检修，连接螺栓采用精制镀锌螺栓，用力矩扳手均匀拧紧，注意垫片不能挤歪挤裂。
法兰连接时应保持平行，其偏差不应大于法兰外径的1．5‰，且不大于2mm，法兰连接还应保持同轴，其螺栓孔中心偏差一般不超过孔径的5％，并保证螺栓自由穿入。
10)在管道安装及水压试验结束后拆除补偿器限位装置。
补偿器是整个管路中最薄弱的环节，在第一次送蒸汽的过程中应能够随时观察补偿器的位移情况与设计补偿量相对照，在补偿器的丝杆限位装置上留出计算补偿量的空档，然后用双螺母锁紧进行加固，如果补偿器的实际位移超出设计补偿量，双螺母可以有效地防止丝杆滑丝，保护补偿器不受损坏。
11)一次送蒸汽升温过程中，靠近补偿器的第一个导向支架是发生位移最大的一个支架，根据滑托支架特点，滑托容易因位移过大而挂住工字钢底座无法复位，所以在送蒸汽之前，应在导向支架上用记号笔做好位置标记，在送蒸汽时随时进行观察导向支架的位移量，复核膨胀节实际位移量与理论位移量偏差，做好记录并进行分析。