蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算
管道补偿器计算公式.docx
热伸长量管材的线膨管道的计输送介质管道安装
蒸汽表压胀系数算长度温度时温度
△X(mm)(KPa)
α(mm/m.k)L(m)t2( ℃)t1( ℃)
27.300.01203560-5
65.100.012035150-5
说明：
1、热水采暖管道尽量利用本身的转角来自然补偿，在自然补偿不足而必须安装伸缩器时，一般尽量采用方形伸缩器。
2、室内采暖总立管直线长度大于20m时，应考虑热补偿。
3、管道的热伸长量△X=αL（t2-t1）
△X--- 管道的热伸长量 (mm)
α--- 管材的线胀系数 (mm/m.k)
L --- 计算管道长度 (m)
t2 --- 输送热媒的温度℃
t1 --- 管道安装时的温度℃
一般取 -5 ℃, 管道在地下室或室内时取 -0 ℃，室外架空安装时取采暖室外计算温度。
4、垂直双管系统、闭合管与立管同轴垂直单管系统的散热器立管，长度≤ 20m时，可在立管中间设固定卡。
固定卡以下长度 >10m时的立管，应以三个弯头与干管连接，弯头宜采用热煨制作。
5、方形补偿器宜布置在两固定支架的中点，偏离时，不得大于固定支架跨距的0.6 倍。
6、波纹管补偿器和套筒补偿器，应配置导向支架。
管材的线膨胀系数α(mm/m.k)
管道材料普通钢不锈钢铸铁碳素钢聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯
管材线膨涨系
0.0120.01030.0110.0120.070.10.16
数。
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。
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。
平衡式波纹补偿器的热力管道固支架受力计算
平衡式波纹补偿器的热力管道固支架受力计算平衡式波纹补偿器的热力管道固支架受力计算随着工业技术的不断发展，热力管道系统已广泛应用于炼油、化工、食品、制药、电力等领域。
为了确保管道系统的安全运行，必须对热力管道固支架进行合理设计和计算。
本文将介绍平衡式波纹补偿器的热力管道固支架受力计算方法。
一、平衡式波纹补偿器的结构与作用原理平衡式波纹补偿器是一种用于热力管道补偿的新型产品，其主要结构包括两侧法兰、波纹衬垫、波纹外套管、平衡板和螺栓等组成。
当管道发生热胀冷缩时，平衡式波纹补偿器能够吸收热应力，使管道保持平衡状态。
二、热力管道固支架受力计算方法1. 确定受力情况首先需要确定管道的受力情况，包括水平力、垂直力和弯曲力等。
通常情况下，管道的水平力由泵、阀门和风压等因素引起，而垂直力则主要受管道自重和介质重量的影响。
2. 计算管道的应力值根据弹性力学原理和管材的力学性能参数，可以计算出热力管道在各种工况下的应力值。
然后根据应力值和管道的受力情况，就可以计算出管道固支架所受的力值。
3. 选择合适的波纹补偿器根据热力管道的特点和受力情况，选择合适的平衡式波纹补偿器。
在选择时，需考虑波纹补偿器的承载能力、刚度和柔性系数等因素。
4. 确定波纹补偿器的数量和位置根据管道的长度、直径和受力情况，确定波纹补偿器的数量和位置。
一般情况下，波纹补偿器布置在管道的弯曲或连接处，以达到补偿管道的热胀冷缩，保证管道的正常运行。
5. 设计固支架的尺寸和材料最后，在确定波纹补偿器的数量和位置后，需要设计固支架的尺寸和材料。
一般情况下，固支架的尺寸应具备承受波纹补偿器的力值和溶剂介质的耐腐蚀特性。
材料的选择应根据工作环境和力学性能的需求而定。
总之，平衡式波纹补偿器的热力管道固支架受力计算是一个综合性的问题。
需要综合考虑管道的受力情况、波纹补偿器的选择、布置和固支架的设计等因素，以达到保证管道系统的安全运行。
波纹补偿器推力计算
波纹补偿器推力计算波纹补偿器是一种用来补偿流体管道系统中由于温度、压力或振动等原因引起的热胀冷缩或变形所产生的力的装置。
在波纹补偿器的设计和选择过程中，推力计算是非常重要的一部分。
下面将详细介绍波纹补偿器推力的计算方法。
1.波纹管内部压力引起的推力：波纹管内部压力引起的推力可以通过以下公式计算：F1=A×P其中，F1为推力，A为波纹管横截面积，P为波纹管内部压力。
波纹管横截面积可以通过以下公式计算：A=π×(D1²-D2²)/4其中，D1为外径，D2为内径。
波纹管内部压力可以通过流体力学公式计算：P=ρ×g×ΔH其中，P为压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，ΔH为波纹管的压力高度。
2.波纹管外部介质流速引起的推力：波纹管外部介质流速引起的推力可以通过以下公式计算：F2=ρ×v²×A其中，F2为推力，ρ为介质密度，v为介质流速，A为波纹管的横截面积。
波纹管的横截面积A可通过前述公式计算。
介质流速v可以参考实际工程情况进行测量或估算。
最终F=F1+F2在进行波纹补偿器推力计算时，需要注意以下几点：1.确保所用公式中的参数单位一致，如压力单位为帕斯卡（Pa），长度单位为米（m），流速单位为米每秒（m/s）等。
2.准确测量或估算所需的参数值，如波纹管的外径、内径，介质的密度和流速等。
3.根据实际工程需求合理选择、设计波纹补偿器。
总结：在波纹补偿器的设计和选择过程中，推力计算是非常重要的一部分。
波纹管内部压力和外部介质流速是导致波纹补偿器推力的主要因素。
通过以上提及的公式和计算方法，可以对波纹补偿器的推力进行准确计算，从而进行合理选择和设计。
波纹管补偿器的刚度值与弹性力计算公式
波纹管补偿器的刚度值与弹性力计算公式波纹管补偿器应用十分地广泛，在采购前，一些客户会想了解一下关于其刚度值，今天小编就给大家介绍一下波纹管补偿器的刚度值与弹性力的计算公式。
波纹管补偿器的弹性力是通过管系内压或位移施加的一种相反的力，就像是弹簧被压缩或拉伸时释放的一种力量一样，其大小由波纹管补偿器的弹性刚度和波纹管所经受的位移量来决定，刚度值与弹性力计算公式如下：
Ft=K*Δx
式中Ft——弹性反力，N。
K——波纹管补偿器的刚度，N/mm或N/°(角度)。
Δx——波纹管补偿器的位移量，mm或°(角度)。
刚度值越大，硬度越高，柔韧度越小，使用寿命越就差，刚度值越小，柔性度越大，硬度越低，使用寿命就越高。
不过，波纹管补偿器的使用是与直接使用疲劳次数相关。
波纹补偿器补偿量计算公式
波纹补偿器补偿量计算公式
波纹管补偿器是管道系统中常用的一种弹性管件，主要具有吸收补偿管道热胀冷缩引起的管道移位量，因此波纹补偿器具有一定的伸缩能力，伸缩量的大小就是补偿器的补偿量，其大小应根据管道的需求来设置。
波纹补偿器的补偿量计算方法：补偿量的计算公式：补偿量计算公式：X=a*L*△T x为管道膨胀量a为线膨胀系数，取0.0133mm/m L补偿管线(所需补偿管道固定支座间的距离)长度△T为温差(介质温度-安装时环境温度)补偿量就是由于管道因温度影响形变所需要留的余量，在管道的轴向补偿情况下也指伸缩量，膨胀量。
如果管道存在轴向，径向，角向位移，一般使用补偿量来表示。
在这里主要指的是管道弹性元件的伸缩范围。
是指伸缩装置拉伸、压缩的总和。
并以负号(-)表示拉伸，以正号(+)表示压缩。
正确选择波纹补偿器的补偿量是非常关键的，足够的补偿量是可以让波纹补偿器通过自身的压缩和拉伸来实现管道位移的补偿。
大家都清楚，正常的波纹补偿器一般是8个波纹，而大口径的通常是4个波纹。
当然根据实际工况需要的补偿量是不一样的，可以通过对波纹波数的增减来实现所需要的补偿量，从而保证管道的正常运行。
补偿器的口径大小不同，单波的补偿量也就不同，口径越大，单波补偿量就越大。
补偿器的口径大小不同，单波的补偿量也就不同，口径越大，单波补偿量就越大。
波纹补偿器补偿量
如何计算波纹补偿器的补偿量？计算公式：X=a·L·△T x 管道膨胀量 a为线膨胀系数，取0.0133mm/m L 补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度△T为温差（介质温度-安装时环境温度）补偿器安装和使用要求：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、然弯补偿热伸缩，直线段过长则应设置补偿器。
补偿器型式、规格、位置应符合设计要求，并按有、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯。
11、补偿器设置距离：热水供应管道应尽量利用自关规定进行预拉伸。
不锈钢波纹补偿器采用的国家标准不锈钢波纹管采用GB/T12777-91, 并参照美国＂EJMA＂标准，优化设计,结构合理,性能稳定,强度大,弹性好,抗疲劳度高等优点。
不锈钢波纹管连接方式分为法兰连接、焊接、丝扣连接、快速接头连接，小口径金属软管一般采用丝扣和快速接头连接，较大口径一般采用法兰连接和焊接接；材料采用OCr19Ni9奥氏体不锈钢，两端接管或法兰采用低碳钢或低合金钢。
补偿器计算
热伸长量
△X(mm)管材的线膨胀系数α(mm/m.k)管道的计算长度L(m)输送介质温度t2(℃)管道安装时温度
t1(℃)
蒸汽表压(KPa)
27.300.01203560-5
65.100.012035150-5说明：
1、热水采暖管道尽量利用本身的转角来自然补偿，在自然补偿不足而必须安装伸缩器时，一般尽量采用方形伸缩器。
2、室内采暖总立管直线长度大于20m时，应考虑热补偿。
3、管道的热伸长量 △X=αL（t2-t1）
△X---管道的热伸长量(mm)
α ---管材的线胀系数(mm/m.k)
L ---计算管道长度 (m)
t2 ---输送热媒的温度 ℃
t1 ---管道安装时的温度 ℃
一般取-5℃,管道在地下室或室内时取-0℃，室外架空安装时取采暖室外计算温度。
4、垂直双管系统、闭合管与立管同轴垂直单管系统的散热器立管，长度≤20m时，可在立管中间设固定卡。
固定卡以下长度>10m时的立管管连接，弯头宜采用热煨制作。
5、方形补偿器宜布置在两固定支架的中点，偏离时，不得大于固定支架跨距的0.6倍。
6、波纹管补偿器和套筒补偿器，应配置导向支架。
卡。
固定卡以下长度>10m时的立管，应以三个弯头与干。
波纹管补偿器技术规范书
波纹管补偿器技术规范书综合采购编号:GHPE-XLRW-CL-08 华电望亭发电厂至无锡供热工程波纹管补偿器技术规范书采购单位:西安大唐电力设计研究院有限公司设计单位:南京苏夏工程设计有限公司2012年03月华电望亭发电厂至无锡供热工程波纹管补偿器技术规范书目录技术规范 ..................................................................... .......................................... 4 附录一供货范围 ..................................................................... .......................... 10 附录二技术差异表 ..................................................................... .................... 12 附录三技术资料及交付进度...................................................................... ...... 13 附录四设备监造、检验和性能验收试验 ........................................................ 15 附录五技术服务和联络 ..................................................................... .............. 18 附录五技术服务和联络 ..................................................................... .............. 18 附录六分包与外购 ..................................................................... .................... 21 附录七包装、运输及储存 ..................................................................... .......... 22 附录八大(部)件情况 ..................................................................... .............. 23 附录九运行维护手册 ..................................................................... .................. 24 附录十卖方需要说明的其他技术问题 (25)2华电望亭发电厂至无锡供热工程波纹管补偿器技术规范书说明:a、为方便阅读比较，报价文件条目号应按采购文件列出。
管道热补偿
管道热补偿一、管道伸长计算：∆L = α×L（t2－t1）×1000（mm）式中：∆L —管道热伸长量（mm）α—管道的线膨胀系数（m/m.℃)t2 —供热介质最高温度（℃)L —二固定支架间直线距离(m) t1 —管道安装温度（.℃),一般取－5℃。
各种管材的线膨胀系数α值管道材料线膨胀系数（m/m.℃) 管道材料线膨胀系数（m/m.℃)普通钢12×10-6黄铜18.4×10-6碳素钢11.7×10-6紫铜16.4×10-6镍钢11.7×10-6铸铁10.4×10-6镍铬钢13.1×10-6聚氯乙烯70×10-6不锈钢10.3×10-6玻璃5×10-6青钢18.5×10-6聚乙烯10×10-6水和蒸汽管道的热伸长量∆L (mm)0.5 1.0 1.8 2.7 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 12 14 16 20 25管段长L t2 热媒温度(℃)40 60 70 80 90 95 100 110 120 130 140 143 151 158 164 170 175 179 183 191 197 203 214 2255 3 4 4 56 6 678 89 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 14 10 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 18 19 20 21 21 22 22 23 24 24 25 26 28 15 8 11 13 15 17 18 19 21 23 24 26 27 28 30 31 32 33 33 34 35 37 38 39 41 20 11 15 18 20 23 24 25 28 30 33 35 36 38 40 41 43 44 45 46 4725 14 19 22 25 28 30 31 34 38 41 44 45 47 50 51 53 55 56 57 59 61 63 66 68 30 17 23 26 30 34 36 38 41 45 49 53 54 57 60 62 64 66 67 69 71 73 75 79 82 35 19 26 31 35 40 42 44 48 53 57 61 63 66 70 72 74 77 79 80 83 85 88 92 97 40 22 30 35 40 45 48 50 55 60 65 70 72 76 80 82 85 88 90 92 94 97 100 101 110 45 25 34 40 45 51 54 56 62 68 73 79 81 85 90 92 96 99 101 103 106 109 112 118 124 50 27 38 44 50 57 60 63 69 75 81 88 89 95 99 103 106 110 112 114 118 121 125 131 138 55 30 41 48 55 62 66 69 76 83 89 96 99 104 109 113 117 120 123 126 129 134 137 145 152 60 33 45 53 60 68 71 75 83 90 98 105 107 114 119 123 128 131 134 137 141 146 150 158 165 65 35 49 57 65 74 77 81 89 98 106 114 116 123 129 133 138 142 145 148 153 158 162 171 179 70 38 53 62 70 79 83 88 96 105 113 123 125 132 139 144 149 154 157 160 165 170 175 184 193 75 41 56 66 75 85 89 94 103 113 122 131 134 142 148 154 159 164 168 172 176 182 187 197 203 80 44 60 70 80 90 95 100 110 120 130 140 143 152 158 164 170 175 180 183 188 194 200 210 220 85 46 64 75 85 96 01 106 117 128 138 149 152 161 168 174 180 186 190 194 200 206 212 224 248 90 49 68 79 90 02 07 113 124 135 146 157 161 171 178 185 191 197 200 205 212 218 225 236 248 95 52 71 83 95 07 13 119 130 143 154 166 170 180 188 195 202 208 212 217 223 230 237 250 262 100 54 75 88 00 13 19 125 137 150 163 175 179 190 198 205 212 219 224 229 235 243 250 263 276 105 57 79 92 05 19 23 131 144 158 170 184 188 199 208 215 223 230 235 240 247 255 262 276 290 110 60 83 96 10 24 31 138 151 165 180 194 197 288 218 226 234 240 246 252 259 267 274 290 304说明：上表是按公式：∆L = 0.012×L（t2－t1）(mm)，安装温度－5℃时编制的。
蒸汽管波纹补偿器技术要求
蒸汽管波纹补偿器技术规范1.1概述采购内容包括规格为蒸汽管道DN700-DN150补偿器的货物供应、包装、运输、保险、服务，补偿器总个数见货物清单。
补偿器保温由供货方负责。
供货商需提供满足本技术规范1.5部分要求的补偿器。
1.2设计准则1.2.1安装条件蒸汽管道补偿器采用直埋外压轴向波纹补偿器。
要求带防尘土及地下水接触工作波纹管的不锈钢保护波纹管，并考虑补偿器在工厂做保温的伸缩结构，提供补偿器做保温层的技术资料。
1.2.2 补偿器压力：设计压力2.5MPa1.2.3 温度蒸汽管道最高温度300℃环境温度-21.1～36.1℃安装温度≥-5℃设计最低温度-5℃1.2.4 适用介质蒸汽管道：过热蒸汽1.3工作条件和性能要求1.3.1 工作条件A. 介质条件工作压力: 0.8-1.3 MPa工作温度: 270-300℃B. 环境条件（1）室外存放条件温度: -30℃～50℃相对湿度: 10%～90%（2）使用条件地下直埋敷设，地下环境复杂，局部地区地下水位高。
地下土壤平均温度按10℃考虑。
1.3.2 性能要求蒸汽管道用补偿器的设计压力为2.5MPa，工作温度＞300℃。
补偿量：补偿器的最大设计补偿量见货物清单。
使用标准：满足1.4中的标准要求。
要求安装正确使用寿命可达二十年以上。
波纹补偿器的设计寿命（许用运动次数）[N]≥1500次。
波纹补偿器与管道连接形式：焊接。
1.4供货范围供货范围详见货物清单。
供货商应提供货物清单中所列的符合本技术规范要求的补偿器，并附有详细计算书（现场答疑）、所有附件、技术文件、有关图纸或本规范的其他技术资料。
蒸汽管道补偿器类型采用外压轴向直埋波纹补偿器，要求带防尘土及地下水接触工作波纹管的不锈钢保护波纹管（轴向限位、抗扭）。
供货范围应包括运行所需的备件和易损件、专用维护工具等，其价格应包括在总价中。
1.5规范和标准2.5.1补偿器的设计、制造、试验和检查应符合下列有关标准：GB150 《钢制压力容器》JB741 《钢制焊接压力容器技术条件》GB/T12777-2008 《金属波纹管补偿器通用技术条件》CJ/T3016 《城市供热用波纹管补偿器》EJMA 《美国补偿器制造商协会标准》,ASME 美国机械工程师协会IS0 国际标准组织其它国际公认的与上述标准相当或更好的标准也可以接受。
波纹补偿器在城镇供热管网设计中的选型及计算分析
技术66中国建筑金属结构1.概述波纹补偿器是由金属波纹管、短管和其他构件组成的具有补偿能力的补偿设备。
工作时，它利用波纹变形能够补偿管道的热变形、机械变形和吸收机械振动。
波纹补偿器具有结构紧凑、占地少、补偿能力大、安装方便、无结构性渗漏、不需维护保养等优点，同时不受工作介质、参数、工作环境和地形条件等限制，近年来在电力、石化、冶金、供热、水泥等行业被广泛应用。
2.波纹补偿器的分类波纹补偿器按波纹的形状分为“U”形、“Ω”、形“S”形、“V”形。
按波纹管材质分为不锈钢、碳钢和复合材料，供热管道中常采用不锈钢[1]。
按补偿形式分为轴向型、横向型、角向型以及三者组合的位移形式。
轴向补偿器可吸收轴向位移，主要有普通轴向型、复式轴向型、内、外压型、轴向无约束型、压力平衡型、直埋外压型；横向型补偿器可吸收横向（径向）位移，主要有大拉杆横向型、铰链横向型和万向铰链型；角向型可吸收角向位移，主要有单向角向型和万向角向型。
按补偿位移方向的数量分为单侧补偿和双侧补偿，在热水直埋管道中常采用双侧波纹补偿器，吸收两个方向的膨胀位移。
按内压力是否抵消分为压力平衡型和不平衡型波纹补偿器。
按补偿器的横截面形状可分为圆形和方形（矩波纹补偿器在城镇供热管网设计中的选型及计算分析王婷婷 苏红乡【摘要】本文介绍了波纹补偿器的工作原理、特点及类型，重点分析了不同类型波纹补偿器在不同工艺管道布置条件下选型和设置的要求，并提出了相应的支吊架的受力计算方法，列举了实际的工程实例选型计算，可为同类工程设计提供一定的参考价值。
【关键词】波纹补偿器；供热管网；应力分析；典型管段形）波纹补偿器，方形补偿器主要用于低压场合，如锅炉鼓、引风管道中。
3.波纹补偿器的布置方式及支架受力分析3.1 布置方式波纹补偿器种类较多，能够满足管道设计中不同管系的补偿要求。
任何复杂的管段都可以用固定支架分割成若干个直管段和典型管段，如L 型、Z 型、U 型等。
（1） 轴向波纹补偿器，用于补偿管道的轴向变形，补偿量大，两固定支架间只能设一组补偿器，补偿器不受工作介质、使用环境的限制。
蒸汽管道利用自然补偿的计算实例
蒸汽管道利用自然补偿的计算实例170新疆有色金属增刊1蒸汽管道利用自然补偿的计算实例李文昌(乌鲁木齐兴锂热力开发有限责任公司乌鲁木齐830006)摘要敷设热力管道必须考虑热胀冷缩,利用自然补偿实例说明.关键词蒸汽管道利用自然补偿实例热力管道设计时必须考虑热胀冷缩的问题,为了使管道在热状态下稳定和安全运行,克服管道热胀冷缩时所产生的应力,管道受热时伸长量应考虑补偿.管道热补偿方法:①用管道自身弯曲的自然补偿;②采用补偿器.目前,常用的补偿器有:①方形补偿器;②套管式补偿器;③波纹管补偿器;④球型补偿器.1管道热补偿设计原则(1)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伸缩量补偿要求时,必须采用补偿器;(4)选用补偿器时,应因地制宜选择合适补偿器.管道热伸长量按下式计算:AL=Let(T2一T1)式中:L一所计算管道长度,m;ot一管道的线膨胀系数,cm](m?℃);T,一管内介质温度,℃;T:一管道安装温度,℃.2管道自然补偿热力管道布置时应充分利用管道本身自然弯曲来补偿管道的伸长量,当弯管转角<150.时能用作自然补偿;>150.时不能用作自然补偿,动力管道设计中自然补偿常采用L型直角弯,z字型折角弯及空间立体弯三类自然补偿.其中空间立体管段补偿能力是否满足要求,可按下式判别:≤20.8(L-U)式中:D『管道公称通径,mm;AL一管道3个方向热伸长量的向量和,cm;L一管道展开总长度,m;U一管道两端固定点之间的直线距离,m.使用条件:①一根管道管材管径一致:②两端必须固定;③中间无限位支吊点;④无分支管;现举例说明:锅炉房一输送蒸汽管道,管径为(1)426"8,采用20号钢无缝钢管,供汽压力1.0MPa,蒸汽温度300℃,管道安装温度为5~C,管道布置尺寸见图1(单位:m).图1管道热伸长量按下式计算:△L=L仅(T2～T1)其中:管道的线膨胀系数可查的,Ot=12.78"10cm/(m?oC)则每段热伸长量计算如下:AB段热伸长量AL~=70*12.78"10*(300-5)=26.39emBC段热伸长量△LBc=20"12.78"10*(300—5)=7.54cmCD段热伸长量△LcD:15"12.78"10(300—5)--5.65cmDE段热伸长量△:312.78*10一(300-5)=1.13cmEF段热伸长量△L10"12.78"10(300—5)=3.77cm管段各方向热伸长量的向量和计算如下:△L;V△AB+△+△LcD+△D△Ⅱ=V26.39+7.54+5.65+1.13+3.77:28.3cm(下转172页)172周光辉:低压电力电缆的选择及施工中应注意的问题增刊l ka=0.96,校正后容许电流IKM=I?KT?K.,式中:I为导线运行电流A,I为允许电流A;I为校正后允许电流A(即线芯温度65℃载流量),K为环境温度校正系数,K.一多根并列校正系数;若选取线芯120mm2,则I~=260×0.8×0.96=200A,不符合要求;若取线芯185mm2,则I~=345X0.8×0.96=265A,符合要求.3施工注意要点3.1牵引电缆(1)首先检查线盘规格型号是否与设计相符合,并测量绝缘电阻良好;(2)牵线时注意电缆弧度《电缆直径的10倍.(3)电缆不可沿地面滑行,防止拖伤,一般可每隔4～6n.1安排一人同步前进,转角处应弯好弧度.3-2敷设(1)电缆直埋地下.电缆沟《0.8rn,沟底夯平无石块;沟底宽度为电缆直径乘以电缆根数再乘以3,沟上面宽度再放大200mm,以便留一定的斜坡,防止塌方.电缆数量最少的宽度以满足操作人施工的宽度;电缆穿越道路应套钢管保护.管口加工成喇叭形,完成后应用麻丝沥青封口,并适当深埋lm以上;沟底应先埋好1001/1_沙土,电缆走向应做好标记.(2)地面电缆沟的敷设.电缆沟的宽度和深度应满(上接170页)两固定点A,F之间的直线距离U=VfAB+CD)+(BC+EF)=90.14m管道展开长度L=AB+BC+CD+DE+EF=70+20+l5+3+10:118m管道公称通径D=400inm:Q=!:14.58:14.58<20.8(L—U)(118—90.24)足电缆根数的要求,并适当留有余量,电缆沟两侧预埋好支架,间距≯1m,两侧支架应相互错开以便施工,支架要接地,电缆敷设整齐,间距保持3d间隔;电缆盖板上面如铺地砖,应按规定在地砖上做好记号.(3)室内空间敷设.电缆出土应套好钢管,钢管应高出地面2.3m;墙壁或屋顶应埋好支架,支架水平宽度≯1in,垂直高度≯2in,在电缆表面加装罩板.为了防止冬季电缆热胀冷缩,故在任何布线方式,电缆不可拉的过紧,留有一些弯度或微小弯度,使电缆线比沟长大0.5%～1%,电缆首位端要留出1-2m,便于日后修理.4做好竣工验收,完善原始记录在竣工投产前,组织各方面详细验收测量绝缘电阻良好方可投产,验收时要对照设计图纸,如有修改应根据实际情况予以更正.参考文献[1]张庆达.电缆实用技术手册.中国电力出版社,2006,7.[2]夏新民.电力电缆选型与敷设.化学工业出版社,2008,5.[3]周裕厚.10KV及下电力电缆敷设运行实用技术.机械工业出版社,2005,7.收稿:2011—03—28故本管段自然补偿能力满足要求,管道布置安全.参考文献[1]贺平,孙刚.供热工程.中国建筑工业出版社,1993.[2]动力管道手册.机械工业出版社,1994.收稿:2011—03—18。
波纹管补偿器的计算
整பைடு நூலகம்课件
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（3）管道应力验算补偿器在内压作 用下的失稳包括两种情况，即平面 失稳和轴向柱状失稳。
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A、 平面失稳 表现为一个或几个波 纹的平面相对于波纹管轴线发生转 动而倾斜，但其波平面的圆心基本 在波纹管的轴线上。这是由于内压 产生的子午向弯曲应力和周向薄膜 应力的合力超过材料屈服强度，局 部出现塑性变形所致。
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计算管道热伸长量，是为了确定补 偿器的所需补偿量，或验算管道因 热伸长而产生的压缩应力，所以对 于管道的热伸长量应计算其最大值， 即取冷态安装条件的最低温度和热 态运行条件的最高温度之间的最大 温差。
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由于管网安装的气候条件差异很大， 因此t2不应有统一的取值，应根据 当时的气候条件和施工环境，确定 适当的管道安装温度。
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B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横 向偏移，使波纹管偏移后的实际轴 线成弧形或S形（在多波情况下呈S 形）。这种情况多数是因为波纹数 太多，波纹管有效长度L跟内径d之 比（L/d）太大造成的。为避免失稳 情况发生，对管道应进行应力验算。
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（2）安装轴向型补偿器的管道轴向 推力F，按下式计算： Fx=Fp+Fm+Fs N 式中： Fp——内 压力产生的推力， N FS——波纹管 补偿的弹性反力 N Fm——管道活动 支架的摩擦力 N
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计算隔热支架推力时，应按管道的 具体敷设方式，参考上述公式按支 架两侧管道推力的合力计算。
波纹管补偿器的计算
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波纹管补偿器的计算应从以下几方 面着手。
（1）热力管道的热伸长量通常按下 式计算： Δx=α(t1-t2)L
直埋蒸汽管道热补偿设计分析
直埋蒸汽管道热补偿设计分析摘要：直埋蒸汽管道因具有施工进度快、保温性能好、工程造价低、节约建筑材料等优点而得到了越来越广泛的应用。
本文依据《城镇直埋供热蒸汽管道技术规程》，并结合工程实例对直埋蒸汽管道的设计进行分析。
关键词：直埋管道；热补偿；固定架；推力一、直埋蒸汽管道技术发展概况蒸汽管道由于输送的介质温度高，管道热位移大，不能采用热水管道的保温材料和保温结构形式进行直埋。
在热水管道直埋技术发展的基础上，国内厂商研发出了适合高温蒸汽管道直埋敷设的保温材料和保温结构形式，并已大量应用到实际工程中。
二、直埋蒸汽管道热补偿设计2.1 直埋蒸汽管道热补偿器直埋蒸汽管道的热补偿形式和架空管道的热补偿形式基本相同。
直埋管道的走向和布置首先应考虑管道本身的自然补偿，当自然补偿不能满足要求时，再用补偿器补偿。
由于受到保温结构的限制，管网直段一般采用直埋式轴向型补偿器。
补偿器和工作管一样，采用外套管全封闭形式。
通常轴向型波纹补偿器都布置在固定架旁边以防止轴向失稳。
当弯头处采取自然补偿的方式时，要求弯头及其两侧一定长度的管道有足够的轴向位移及径向位移空间。
2.2 直埋管系的补偿分段原则用固定支架把管系分成若干管段，每个管段的伸缩由这个管段内的补偿器来吸收，称为分段补偿。
（1）较长直管段分段原则由于管道埋在土中，它的伸缩受到泥土的阻力，阻力的大小与分段的长短有关。
分段越长受到的阻力越大。
在某个长度下，阻力在管截面上产生的应力达到材料的许用应力时，这个长度称为最大安装长度。
一般的分段原则是：每段相对泥土可伸缩的管段长度≤最大安装长度最大安装长度参考表：（2）对于有分支和拐弯的关管道分段原则对于直埋管道，分支管、弯管有整体横向位移时，必然受到很大的泥土阻力，当其超过材料承受能力会造成破坏。
所以一般在分支管和拐弯处设置固定支架，不让其移动。
如果不能固定，需采取相应的缓冲措施，保护三通和弯头。
三、工程实例计算现以我院承担设计的某直埋蒸汽管道为例进行分析、计算。
蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算
蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算第一篇：蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算摘要：研究了蒸汽供热管道设计中常用的外压轴向型波纹管补偿器、拉杆型波纹管补偿器、铰链型波纹管补偿器在典型管段中的布置、设计计算，提出了波纹管补偿器的选用程序。
关键词：蒸汽供热管道；波纹管补偿器；热补偿在城市直埋蒸汽供热管道的设计中最经济的补偿应为自然补偿，自然补偿利用弯曲管段中管道的挠曲来补偿热位移，但补偿能力有限。
当自然补偿不能满足要求时，通常选用补偿器吸收热位移。
常用补偿器有方型补偿器、套筒补偿器、球型补偿器及波纹管补偿器[1-6]。
本文主要研究蒸汽供热管道设计中常用的波纹管补偿器及其在典型管段设计中的计算、选用。
常用的波纹管补偿器波纹管补偿器是以波纹管作为挠性元件，并由端管及受力附件组成。
波纹管补偿器补偿量大，补偿方式灵活，结构紧凑，位移反力小，使用过程中不需维护。
可根据固定支座及设备的受力要求，灵活设计结构型式。
①外压轴向型波纹管补偿器外压轴向型波纹管补偿器由承受外压的波纹管、导流筒及进、出口管等组成。
外压轴向型波纹管补偿器能吸收轴向位移，但不能承受管道内压产生的强大推力，因此外压轴向型波纹管补偿器一般用于低支架敷设、埋地管道敷设的直管段中。
②拉杆型波纹管补偿器拉杆型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及拉杆、端板、垫圈等组成。
拉杆型波纹管补偿器能吸收任一平面内的横向位移并能承受管道内压产生的推力，因此广泛应用于高支架的地上敷设蒸汽供热管道，特别是管道穿越道路、高垂直段或水平转弯段的设计中。
因此在设计中一般优先考虑使用拉杆型波纹管补偿器。
③铰链型波纹管补偿器铰链型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成。
2～3个铰链型波纹管补偿器配套使用时，能吸收一个平面内横向位移并能承受管道内压产生的推力。
铰链型波纹管补偿器以角位移的方式吸收平面弯曲管段的热位移。
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蒸汽供热管道中波纹管补偿器的设计计算摘要：研究了蒸汽供热管道设计中常用的外压轴向型波纹管补偿器、拉杆型波纹管补偿器、铰链型波纹管补偿器在典型管段中的布置、设计计算，提出了波纹管补偿器的选用程序。
关键词：蒸汽供热管道；波纹管补偿器；热补偿在城市直埋蒸汽供热管道的设计中最经济的补偿应为自然补偿，自然补偿利用弯曲管段中管道的挠曲来补偿热位移，但补偿能力有限。
当自然补偿不能满足要求时，通常选用补偿器吸收热位移。
常用补偿器有方型补偿器、套筒补偿器、球型补偿器及波纹管补偿器[1-6]。
本文主要研究蒸汽供热管道设计中常用的波纹管补偿器及其在典型管段设计中的计算、选用。
1 常用的波纹管补偿器波纹管补偿器是以波纹管作为挠性元件，并由端管及受力附件组成。
波纹管补偿器补偿量大，补偿方式灵活，结构紧凑，位移反力小，使用过程中不需维护。
可根据固定支座及设备的受力要求，灵活设计结构型式。
①外压轴向型波纹管补偿器外压轴向型波纹管补偿器由承受外压的波纹管、导流筒及进、出口管等组成。
外压轴向型波纹管补偿器能吸收轴向位移，但不能承受管道内压产生的强大推力，因此外压轴向型波纹管补偿器一般用于低支架敷设、埋地管道敷设的直管段中。
②拉杆型波纹管补偿器拉杆型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及拉杆、端板、垫圈等组成。
拉杆型波纹管补偿器能吸收任一平面内的横向位移并能承受管道内压产生的推力，因此广泛应用于高支架的地上敷设蒸汽供热管道，特别是管道穿越道路、高垂直段或水平转弯段的设计中。
因此在设计中一般优先考虑使用拉杆型波纹管补偿器。
③铰链型波纹管补偿器铰链型波纹管补偿器由经中间管道连接的2个波纹管及销轴、铰链板和立板等结构件组成。
2～3个铰链型波纹管补偿器配套使用时，能吸收一个平面内横向位移并能承受管道内压产生的推力。
铰链型波纹管补偿器以角位移的方式吸收平面弯曲管段的热位移。
一对铰链型波纹管补偿器吸收横向位移时，角位移一定，其所能吸收的横向位移与2个铰链型波纹管补偿器之间的距离成正比，在施工现场条件允许下尽量增加2个铰链型波纹管补偿器之间的距离，可更有效发挥其补偿能力。
因此铰链型波纹管补偿器被广泛应用于蒸汽供热管道设计中。
2 典型管段中波纹管补偿器的计算任何复杂管系，都可以通过设置固定支座的方法将其划分为若干形状，较为简单的独立补偿管段为直管段、L型管段、Z型管段等。
在设计中应根据典型管段的工作条件及热位移选择波纹管补偿器类型。
计算典型管段的热位移，以确定波纹管补偿器的波数并得出在规定疲劳寿命下补偿器的额定补偿量。
本文研究的波纹管补偿器设计计算的条件为：①选用波纹管补偿器额定补偿量时，考虑20％的热伸长余量。
②只考虑使用波纹管补偿器后增加的位移及补偿器的弹性力，不考虑风载及其他外部荷载对管道的作用力。
2．1 直管段①不允许加方型弯管直管段中设置外压轴向型波纹管补偿器的布置见图1。
图1 直管段中外压轴向型波纹管补偿器的布置Fig．1 Arrangement of axial bellows-type expansion joint with external pressure in straight pipeline section选用外压轴向型波纹管补偿器必须满足以下4个条件：a．设定2个固定支座之间管道热伸长为△L(单位为mm)，补偿器的额定补偿量为x com(单位为mm)，应满足△L≤0．8x com。
b．应设置直线导向支座。
c．固定支座须承受管道内压产生的推力，因此必须具有足够的强度。
d．使用外压轴向型波纹管补偿器的埋地管道中，所有固定支座要承受管道内压产生的推力，因此应对固定支座的焊缝强度进行验算，以保证管道安全可靠。
外压轴向型波纹管补偿器轴向弹力的计算式为：F ex,ax=K ex,ax△L (1)式中 F ex,ax——外压轴向型波纹管补偿器轴向弹力，NK ex,ax——外压轴向型波纹管补偿器的轴向刚度，N/mm管道内压产生的推力的计算式为：F th=Ap (2)式中 F th——管道内压产生的推力，NA——波纹管有效面积，m2p——管道工作压力，Pa固定支座1、3受力的计算式为：F fox.1=F ex,ax+F th+F lμL AB (3)F fix,3=F ex,ax+F th+F1μL BC (4)式中 F fix,1、F fix,3——固定支座1、3受力，NF t——管道单位长度计算荷载，N/mmμ——管道保护外套与土壤间的摩擦系数L AB、L BC——管段AB、BC的长度，mm②允许加方型弯管当直管段允许加方型弯管时，在设计中我们可选择方型弯管3只铰链型波纹管补偿器或方型弯管2只大拉杆型波纹管补偿器。
a．采用方型弯管3只铰链型波纹管补偿器直管段中采用方型弯管3只铰链型波纹管补偿器的布置见图2。
图2 直管段中方型弯管3只铰链波纹管补偿器的布置Fig．2 Arrangement of three hinged bellows-type expansionjoints for square bent pipe in straight pipeline section 铰链型波纹管补偿器C1～C3工作角位移的计算式为：式中θC1、θC2、θC3——铰链型波纹管补偿器C1～C3的工作角位移，(°)△L AB——管段AB的热伸长，mm△L CD——管段CD的热伸长，mm设铰链型波纹管补偿器额定工作角位移为θcom，单位为(°)。
计算所得的工作角位移应小于等于0．8θcom。
b．采用方型弯管2只大拉杆型波纹管补偿器直管段中采用方型弯管2只大拉杆型波纹管补偿器的布置见图3。
图3 直管段中方型弯管2只大拉杆型波纹管补偿器的布置Fig．3．Arrangement of two bellows-type expansion joints withbig drag-link for square bent pipe in straight pipeline section设大拉杆型波纹管补偿器额定横向位移为S com(单位为mm)，应满足固定支座1、2间管道的热伸长量≤0．8S com。
2．2 L型管段①短臂长度≤10m的L型管段a．采用拉杆型波纹管补偿器在L型管段短臂处设置拉杆型波纹管补偿器的布置见图4。
图4 L型管段在短臂设置拉杆型波纹管补偿器的布置Fig．4 Arrangement of bellows-type expansion joint withdrag-link in short arm of L-type pipdine section设长臂AB的热伸长为△L L(单位为mm)，应满足△L L≤0．8S com。
拉杆型波纹管补偿器轴向弹力的计算式为：F rob,ax=K rob,L△L L (7)式中 F rob,ax——拉杆型波纹管补偿器轴向弹力，NK rob,L——拉杆型波纹管补偿器的侧向刚度，N/mmb．采用2只铰链型波纹管补偿器在L型管段短臂处设置2只铰链型波纹管补偿器的布置见图5。
铰链型波纹管补偿器C1、C2工作角位移的计算式为：铰链型波纹管补偿器C1、C2工作角位移应小于等于0．8θcom。
图5 L型管段在短臂设置2只铰链型波纹补偿器的布置Fig．5 Arrangement of two hinged bellows-type expansionjoints in short arm of L-type pipeline section铰链型波纹管补偿器C1受径向弹力及铰链型波纹管补偿器C2受轴向弹力的计算式为：式中 F hin,rad,C1——铰链型波纹管补偿器C1的径向弹力，NF hin,ax,C2——铰链型波纹管补偿器C2的轴向弹力，NK hin,C1、K hin,C2——铰链型波纹管补偿器C1、C2的弯曲刚度，N·mm/(°)②短臂较长的L型管段短臂较长时必须考虑短臂的热伸长，一般采用3个铰链型波纹管补偿器。
L型管段设置3个铰链型波纹管补偿器的布置见图6。
图6 L型管段设置3个铰链型波纹管补偿器的布置Fig．6 Arrangement of three hinged bellows-type expansionjoints in L-type piperine section铰链型波纹管补偿器C1～C3工作角位移的计算式分别为：式中△L s——短臂CF的热伸长，mmL CD、L EF——管段CD、EF的长度，mm铰链型波纹管补偿器C3工作角位移应小于等于0．8θcom。
固定支座1受径向、轴向力计算式为：式中 F fix,rad,1——固定支座1受径向力，NF fix,ax,1——固定支座1受轴向力，NK hin,C3——铰链型波纹管补偿器C3的弯曲刚度，N·mm/(°)固定支座2受径向、轴向力计算式为：式中 F fix,rad,2——固定支座2受径向力，NF fix,ax,2——固定支座2受轴向力，N2．3 Z型管段①中间臂较短的Z型管段中间臂较短的Z型管段设置拉杆型波纹管补偿器的布置见图7。
图7 中间臂较短的Z型管段设置拉杆型波纹管补偿器的布置Fig．7 Arrangement of bellows-type expansion joint withdrag-link in middle short arm of Z-type pipeline section一般情况下，中间臂较短的Z型管段采用复式大拉杆波纹管补偿器的补偿效果最佳，它能吸收任一平面内的横向位移，平面、立体管段都可使用。
管段总热伸长计算式为：△L sum=△L AB+△L CD (18)式中△L sum——管段总热伸长，mm应满足△L sum≤0．8S com。
固定支座1受轴向力计算式为：F fix,ax,1=△L AB K rob,L (19)固定支座2受轴向力计算式为：F fix,ax,2=△L CD K rob,L (20)②中间臂较长的Z型管段a．平面Z型管段一般采用2只铰链型波纹管补偿器进行热补偿，应尽量增加2个铰链型波纹管补偿器中心距离L cen，以提高补偿能力。
平面Z型管段设置铰链型波纹管补偿器的布置见图8。
图8 平面Z型管段设置铰链型波纹管补偿器的布置Fig．8 Arrangement of hinged bellows-type expansion jointsin plane Z-type pipeline section管段总热伸长计算式为式(18)，铰链型波纹管补偿器C1、C2的工作角位移的计算式为：铰链型波纹管补偿器C1、C2的工作角位移应小于等于0．8θcom。
固定支座1、2受轴向力计算式为：b．立体Z型管段立体Z型管段设置2只万向铰链型波纹管补偿器布置见图9。