热力管线补偿器的计算
热力管道补偿及常见补偿器浅谈
热力管道补偿及常见补偿器浅谈丁真裔【摘要】论述了热力管道安装运行过程中发生的管道热胀冷缩的问题,详细介绍了几种常用的补偿器形式,并针对各个补偿器的特点进行了阐述,同时也介绍了几种补偿器在实际安装运行中的注意事项及常见的问题.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P28-32)【关键词】热力管道;补偿器;布置形式【作者】丁真裔【作者单位】华东理工大学工程设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8在热力管道设计时，必须重视管道热胀冷缩的问题。
为了使管道在热态工况下稳定安全地运行，必须减少管道热胀冷缩时所产生的应力。
管道受热时的热伸长量应考虑采用补偿方式来维持管道稳定安全地运行，因此补偿方式的选择显得尤为重要。
常用的补偿方式可分为两大类：一是利用管道本身的弯曲进行自然补偿，二是利用补偿器进行补偿。
1 自然补偿自然补偿即利用管道本身自然弯曲来补偿管道的热伸长量，当弯管转角小于150°时才能作为管道的自然补偿。
动力配管设计中常用的自然补偿分别为L形直角弯、Z形折角弯及空间立体弯三类补偿方式。
自然补偿的管道臂长决定了端点处的位移量，因此自然补偿时靠近弯角处管道支架顶面大小应根据管道的位移量进行计算，以免管道自然膨胀导致管托从支架上掉落。
在考虑蒸汽外管网的管道补偿时，自然补偿是不可忽略的，充分利用管道的自然补偿，可以最大限度地减少管道对补偿器的依赖度，降低工程的总造价。
2 补偿器补偿器按大类可分为方形补偿器（π型补偿）、套筒式补偿器、波纹补偿器及旋转式补偿器。
由于套筒式补偿器容易泄漏、检修频繁、轴向推力大，现在已经较少使用，文中主要介绍几类常用的补偿器。
2.1 方形补偿器方形补偿器是最常用的补偿器，由四个90°弯头组成。
安装方形补偿器时，一般需对管道进行预拉伸，预拉伸量一般为管道膨胀伸长量的50%，具体如图1所示。
图 1 方形补偿器安装示意图方形补偿器的优点为制造、维修方便，轴向推力小，运行可靠且不存在介质泄露的隐患。
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。
集中供热直埋管网中热力管道的补偿器驻点漂移问题的分析
集中供热直埋管网中热力管道的补偿器驻点漂移问题的分析近年来，北京市市政集中供热直埋管网中的补偿器在运行时出现了几个相似问题：受压吸收热伸长的波纹管补偿器没有压缩，反而被拉伸，严重威胁到了管网的安全运行。
为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。
补偿器在起到保证管道安全运行作用的同时，也成为了管网中薄弱的环节，如设置不当反而成为安全隐患。
本文针对近期北京市热力管网在运行中出现的一些类似问题进行了有意义的探讨。
---北京市热力工程设计公司宋盛华1.问题的提出出现问题的管道布置如图1（纵断面图，下同）所示：管道在检查室1中有一段垂直立管（采用直埋敷设方式时水平横管一般不设检查室而作为自然补充器使用，故不会产生问题），有时为了增大立管的补偿量，还会在立管上设置横向补偿器，管道通过弯头变向出检查室之后，敷设方式为直埋；距检查室1一定距离的位置在特定的条件下需要设置检查室2，并在其中设置轴向型补偿器。
特定的条件如：当直埋段管道较长且检查室1中补偿器无法满足补偿要求时；设置直埋平行分支位移不满足要求时等。
为了补偿大的热伸长时，要求在检查室2中设置两组轴向型补偿器，就还要求在2中安装固定支架（还有其它一些情况也要求安装固定支架）。
北京市集中供热直埋管网中存在一些类似的布置情况，经过一些年的运行后，前几年就陆续发现检查室2中的轴向型波纹管可能没有受压发挥补偿器的作用，反而受拉，引发安全隐患。
对于直埋敷设的热力管道，局部高程落差很大，需要利用翻身来解决高程问题时，由于没有相应的规范，翻身处一般不采用直埋的敷设方式，而是在该处设置检查室，同时如果立管高度足够，还可以在立管上设置横向补偿器以增大补偿能力。
本文中检查室1就属于此类情况。
2.问题的分析在检查室2中设置波纹管的目的是为了吸收直埋管道由于热伸长或温度应力引起的变形。
热力管线补偿器的计算
热力管线补偿器的计算热力管线补偿器是工业生产中常用的管道连接件，主要用于补偿管道中由于温度变化引起的热胀冷缩应力，以保证管道的正常运行。
本文将从热胀冷缩的基本原理、补偿器的种类和结构特点以及补偿器的计算方法等方面进行详细阐述。
一、热胀冷缩的基本原理热胀冷缩是指物体在温度变化时因热量的增加和减少而导致体积的变化。
对于管道来说，当管道在工作温度下受热胀冷缩引起的应力超过一定限制时，就会产生管道的变形和破裂等严重后果。
因此，为了保证管道的正常运行，必须采取一定的措施，如采用热力管线补偿器来吸收管道的热胀冷缩应力。
二、热力管线补偿器的种类和结构特点热力管线补偿器根据其结构形式可以分为固定式补偿器、游动式补偿器和活动式补偿器三大类，其中又有多种不同的型号。
这些不同类型的补偿器在结构上略有差异，但其共同特点是能够在管道受到热胀冷缩作用时保持一定的相对位移，以吸收管道的应力。
固定式补偿器主要由支座、托座、伸缩节等组成。
它通过固定管道的一端，使另一端能够在一定范围内自由伸缩，以吸收管道的热胀冷缩应力。
游动式补偿器是通过管道各部分的游动连接实现补偿效果的。
它具有较强的自适应能力，能够根据管道的变形情况自动调整自身的形状，以保证管道的正常运行。
活动式补偿器则是通过活动的波纹管、金属软管等实现补偿效果的。
它具有良好的柔性和弹性，能够在管道受到热胀冷缩应力时自由伸缩，有效减少管道的应力。
三、热力管线补偿器的计算方法1.管道的补偿量计算管道的补偿量计算一般根据管道的材质、长度、温度变化和管道支承方式等要素进行综合考虑。
具体计算方法可参考以下公式：△L=α×L×△T其中，△L表示管道的补偿量，α为管道材料的线膨胀系数，L为管道长度，△T为管道工作温度变化量。
2.补偿器的选择计算补偿器的选择计算主要根据管道的补偿量、管道支承方式和环境条件等因素进行综合考虑。
一般需要计算和确定补偿器的安装位置和型号，以保证补偿器的有效工作。
热力管道的补偿类型和方法[最新]
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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。
关于热力管道设计使用补偿器过程中出现的问题及解决方法的探讨
关于热力管道设计使用补偿器过程中出现的问题及解决方法的探讨【摘要】本文对热力管道的设计中使用补偿器存在的相关问题和解决方法进行了深入的探讨，结合发生频率较高的固体管道的热胀冷缩问题进行理论说明，并根据某热电厂热网管道中蒸汽管道的局部设计与改造的实例，进行相关的求证工作，以寻找相应的解决问题的办法，提供最佳的补偿器选择方案。
【关键词】热力管道；设计；补偿器固体管道的热胀冷缩问题是热力管道设计中非常常见的问题，也是我们管道设计者应该重视的关键问题，只有将管道由于热胀冷缩带来的应力有效地减轻，才能够最终保证管道在热胀冷缩状态下的安全和稳定运行。
在实际的热力管道设计中，通常会由于相关规范的不够明确而给设计人员的应力计算与布置工作带来一定程度上的困扰，增加了热力管道设计工作的难度。
本文结合某热电厂蒸汽管道的局部改造设计工作，对此进行深入细致的分析，找寻解决实际问题的办法。
一、关于固定管道之间的跨距实际的热力管道设计工作中，我们首先应当明确管道固定支架间距确定的原则，而且要求固定支架间距的确定必须贯穿在对固定管道之间跨距的确定中：1. 对管道的热伸长量的控制，必须保证其低于补偿器所允许的补偿量。
2. 管道自身发生热力膨胀时所产生的推力必须要在固定支架的可承受区间内。
3. 应当尽力避免管道发生纵向的弯曲。
下面以某热电厂热网管道中蒸汽管道的局部设计与改造为例，进行相关的求证工作，以寻找相应的解决问题的办法，提供最佳的补偿器选择方案。
热力管道设计中，采用补偿器进行补偿工作，对管长、管道膨胀量等进行了详细的计算，最终确定了管道补偿量、选择补偿器的类型和计算固定管道之间的间距。
实际中，有时实际值会和计算值有所差异，结果是管道布置的要求获得了满足，同时产生了较小的管道和支架应力。
在使用铰链型补偿器时应当注意，端头管道的位移可以大于常规情况下的支座可移动位移，但是这时候需要我们对管道的支座进行重新设计，避免支座距离不合适造成支架的滑落，破坏了管系，发生意外伤害事故。
热力管道工程中补偿器的选用与安装
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２ 常用管 道补偿 器 的选用及 安装 的注 意事 项
定 补偿 量的一半 （ ． Ａ ） ． ０ ５ Ｌ 。ｄ 方形补偿器在 安装时 ， 应注意 同时
以确保补偿器 动作时 ， 其两侧管道不产生横 向位移。 计算 出管道 的伸长量后 ， 根据施 工现场的实 际情况来 考虑热 增补导 向支架 ， ２ 套管式补偿器 。套管式补偿器 的优点是补偿量 大 、 ） 占地 空 力管道 的补偿方式 ， 般有 自然补偿 和补偿器补偿两种 。 一
２ １ ，６ ３ ） １２１ ３ ０ ０ ３ （５ ：５ —５ ．
１ 方形补偿器 。方 形补 偿器 因其工作 可靠 、 ） 补偿 量 大、 必 不
Ｓ ｌｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｓａｌ ｔ ｎ ｏ ｏ ｐ ｎ ａ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｒ ｐ ｐ ｌ ｅ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｅｅ ｔ ｎ ｎ ｔ ｌ ｉ ｆｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉ ｈ ｒ ｌｐ ｗｅ ｉ ｅｉ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ ａ ｏ ｎ
方形补 偿器 安装 时 ， 应 注 还 计算工程 中管道 的伸缩量 ， 以按下面 的公式进行 ： Ｌ＝ × 应 留在 两垂直臂 的 中心位置 。另 外 ， 可 Ａ ａ 等固定支架 和滑 动支架全 部安 装好后 ， 安装 在两个 固定 再 （ ｔ） 。其 中 ， 为管道的热膨胀伸缩 量 ， 为管 材的线 意 ：． ｔ ×Ｌ 一 △ ｍ； 支架的中问。ｂ 方形补偿器水平设 置时 ， ． 补偿 器 的坡度 和坡 向应 膨胀系数 ， ／ ｍ ・Ｃ） ｔ ｍ（ ｏ ； 为管道 运行 时 的介质 温度 ， ｔ ｏ 为管 Ｃ；
事故 。Ｌ形 或 ｚ形补偿器的结构尺寸 ， 由设计计算确定 ， 以固定 并
支架来 明确界定 ， 具体尺寸可以参考 相关 工程设计 手册 。
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
热力管道的热膨胀及其补偿
热力管道的热膨胀及其补偿摘要：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。
由此可见，管道受热时所产生的应力的大小，与管子直径及管壁厚度无关。
它是由管子材料的弹性模量、线膨胀系数和管道受热时所升高的温度来决定的。
热力管道安装及补偿器的预拉伸
热力管道安装及补偿器的预拉伸【摘要】随着国家不断加大对能源领域的投资力度，全国各地不断上马的大型化工项目越来越多，我单位在国内外承接了煤化工、石油化工等领域的多个大型化工项目，其中有装置工程也有系统管廊工程。
系统管廊工程在整个化工项目中主要负责各装置间物料介质及公用工程介质的传送。
输送蒸汽等高温媒介的管道通常被称作热力管道，热力管道内的媒介温度一般都比较高，最低的操作温度也能达到200℃，开车运行后会引起管道的热膨胀。
管内媒介的温度越高，管道的热膨胀量就越大，热位移就越大。
因此，热力管道的施工要求往往比较严格。
那么施工单位如何才能以超高的水平完成热力管道的施工，一是要理解和掌握热力管道安装中应注意的问题，采取措施解决好施工技术要求；二是要充分考虑热力管道的热膨胀因素，依据设计文件和施工规范对热力管道上的补偿装置进行安装和预拉伸。
【关键词】热力管道安装补偿器预拉伸1 热力管道安装应注意哪些问题（1）热力管道在预制时，要充分考虑预制管段的预留位置和预制管段的吊装措施，热力管道上的放净、放空开孔均应在地面预制时完成。
管线在吊装之前应完成管托的安装，预留焊口位置不得刷油。
由于热力管道对管内清洁度要求较高，所以上管前作业组需利用吊车将管段倾斜45～60度左右用木方轻轻敲打一端管口，使管内杂物尘土等倒出，对特殊管道的重要部位用抹布进行清理，且对接焊缝底层采用氩弧焊打底。
（2）热力管道的支架必须严格按照设计规定的位置进行安装，两个膨胀节之间必须设置一个固定支架，固定支架应焊接牢固。
导向支架或滑动支架的滑动面应洁净平整，不得有歪斜和卡涩现象，滑动底板和钢结构之间要焊死，防止底板发生位移；导向支架或滑动支架的安装位置应从支撑面中心向位移反方向偏移，偏移量应为位移值的1/2。
（3）蒸汽热力管道安装时的坡度值应符合设计要求，当设计未规定时，取0.002～0.003之间，坡度应流向管道的疏水点。
（4）蒸汽系统管道应在低点加置放净阀或疏水阀，吹扫时应对所有的疏水器性能进行检验，疏水器的疏水性能应良好。
应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算
应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算王振国石家庄市热力煤气规划设计院 石家庄市 050031【摘要】波纹补偿器已在工业和民用的热力管道上被大量采用,为此,在热力管道上安装着诸多的固定支架、导向支架和滑动支架。
本文叙述了固定支架的正确设置和所受轴向水平推力的计算方法并列出了计算公式。
叙词:热力管道 波纹补偿器 固定支架 水平推力 内压力 弹性力 摩擦力一、前 言波纹补偿器比方形补偿器具有占地空间小,比套筒补偿器不渗漏等特点,特别是在城镇集中供热工程中由于受到各种条件的限制,波纹补偿器得到了广泛的应用。
热力管道固定支架,特别是架空热力管道固定支架,其受力的大小影响到土建工程量的大小,影响到整个工程造价,所以正确、准确的热力管道固定支架轴向水平推力计算,有着非常重要的经济意义。
目前,有关的专业书籍,对应用波纹补偿器的固定支架推力计算叙述不详,计算方法也不一样,厂家提供的产品样本使用说明中,对固定支架的推力计算,也存在着同样的问题。
本人根据多年从事热力工程设计工作经验,谈谈如下看法,供同行们参考。
二、设置和计算的前提条件进行热力管道固定支架所受水平推力计算之前,我们必须明确两个问题。
(1)热力管道内介质无论是蒸汽和热水,启动时是逐步升温的(也称为暖管),所以固定支架两端的管道温差很小,可以忽略不计。
(2)任何力都有方向性,固定支架两端的受力方向相反。
但为了有安全裕量,我们设定固定支架受力等于大的一端推力,减去70%小的一端推力。
根据专业书籍和不同厂家提供的固定支架受力计算方法,相同条件下的固定支架,得出的受力大小竟相差几倍乃至十几倍,实际运行后有时按受力小建成的固定支架,也没有遭到破坏,主要原因有:¹受力大的计算公式有误;º固定支架另一端所受到的推力起到了抵消作用。
所以只根据固定支架一端受力大小,而建成的固定支架过于保守,造成原材料的浪费。
根据热力管道固定支架上述特点,合理的设置固定支架间距;确定波纹补偿器位置;管道附件,管道分枝的定位,对安全运行,降低工程造价有着非常重要的意义。
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。
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。
【精品】补偿器的计算
补偿器的计算解释：补偿管线因温度变化而伸长或缩短的配件,热力管线上所利用的主要有波形补偿器和波纹管两种。
一。
补偿器简介：补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。
由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成.属于一种补偿元件。
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。
二.补偿器作用：补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。
补偿器分为:波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型，其中以波纹补偿器较为常用，主要为保障管道安全运行，具有以下作用：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。
三。
关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段,在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。
主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用.推力计算公式如下：Fp=100＊P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A—对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P—此管段管道最高压力（MPa).轴向弹性力的计算公式如下:Fx=f＊Kx*XFX—补偿器轴向弹性力（N),KX—补偿器轴向刚度(N/mm)；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架.中间固定管架可不考虑压力推力的作用.2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架,若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距(m）;E-管道材料弹性模量（N/cm2)；i—tp管道断面惯性矩（cm4）；KX—补偿器轴向刚度(N/mm），X0—补偿额定位移量（mm）。
热水采暖系统补偿器的设置
￡ —管 道安 装时 的温 度 ， ， ： — ℃ 一般 按 一 ￣ ５Ｃ计 算； ￡一 计算 管道长度 ， ｍ；
０ ０２ ．１——钢铁的线膨胀系数， ｍ ｍ ・Ｃ ｍ ／ ｏ。
按 ｔ＝ ５ ９ ℃简化 得
ＡＸ＝１ ２ ． （） ２
人员对此不重视 ， 或漏画 ， 或应付了事 ， 补偿器数量 和安放 位置都 没有 经过 仔细 计算推 敲 ， 合 理 ， 不甚 本
麓。 能承受扭力 、 振动， 安全性差。设备投资高 、 设 计 求严 、 施工安装精度高、 往往达不到预期寿命等 系列缺 点 。
一
ＡＸ＝ ． １（１ ２ ０ ０２ ￡一ｔ） 式中： △ 管道 的热伸长 量 ， ｍｍ； ￡ —热 媒温 度 ， ； １ — ℃
（） １
鉴 于波 纹 补偿 器 存 在 的这 些 缺 点 ， 由于许 多 又 设计 、 施工 人员对 波 纹补 偿器 的从 还不 够全 面 ， 因 此导致 施 工与运 行期 间容 易发 生事较 分析 事故 原 因 ， 的事 故属 于波 纹 补 偿 器 自身 的制造 质 量 的问 有 题 ， 的属 于施工 问题 ， 有 更有 相 当大 的一 部分 属于设 计布置 问题 。在设 计 方 面发 生 问题 ， 多数 属 于设 计
（） １ 计算 管道 热伸 长量
波纹补偿器以其结构紧凑 、 补偿量大、 流动阻力
小 、 泄漏 、 零 不用 维修 等诸 多优 点在热 网 中的应用 也 越来越 广泛 。但 它也 有不 易解决 的缺 点 ， 如 ： 向 例 轴 型波纹 补偿 器对 固定 支 架产 生 压 力 推力 ， 成 固定 造 支 架推 ｊ 从 而造 价 高 。另 外 波 纹补 偿 器 管 壁较
关键词 ： 热水采 暖 ； 补偿器
论热力管网设计中的旋转式补偿器
论热力管网设计中的旋转式补偿器1旋转补偿器1.1旋转补偿器的补偿原理与基本布置旋转补偿器通过本体部件的相对旋转，带动相应管段（即L力臂）产生转动，达到吸收被补偿管段热伸长的目的。
旋转补偿器在管系中是成对或成组布置的，其基本的布置形式主要有型、Ω型。
管道产生转角并且两端管道平行时，一般采用型布置，其布置形式详见图1。
图1 型旋转补偿器布置当补偿点布置于相邻两固定支架中心位置时，其两侧的被补偿管道随着输送介质温度的升高，将沿O点（L力臂的中心）旋转θ角，以吸收管道的热伸长，最终到达平衡状态。
当补偿点未设置于两固定支架中心位置时，管道伸长时旋转中心O点则偏向于较短侧被补偿管道。
管道热伸长的始、末点在同一直线上，但其间的行程是以O点为圆心的弧线。
旋转补偿器型布置时，伴随管道的热伸长，被补偿管道将产生横向移动。
在补偿量达到1/2ΔL时，横向移动达到最大值y。
型布置是旋转补偿器应用最广泛的形式。
当设置的Z轴与补偿点中任一H 臂重合时，可以布置于各种有自然转角的管系中，并能满足转角两侧管道标高的不同要求。
设计时，与Z轴重合的H臂外侧应设置固定支架。
通过旋转补偿器的基本布置可以看出，旋转补偿器和L力臂形成力偶，管道热伸长时产生大小相等，方向相反的一对变形力，使L力臂绕相应的中心轴旋转，以达到吸收两侧被补偿管道产生热伸长的目的。
根据旋转补偿器的补偿原理及基本布置方式，在热力管网设计中，还可以进行其他的组合布置，以满足管系的热补偿要求。
由于旋转补偿器布置距离较长，活动支架设计时宜采用滚动式支架。
这样既能减小各支架的推力，降低土建工程量，又可使长距离管道在位移过程中减少阻滞、停顿现象，提高管网运行的安全稳定性。
设计时，还应结合管系的长度、坡向，合理解决补偿点管段的疏放水、排气等问题。
特别注意补偿点处的疏放水、排气装置，在管道位移时应保证安全工作。
1.2旋转补偿器的特點旋转补偿器具有大补偿量、布置灵活、组合形式多等优点。
管道的热变形计算
三.管道的热变形计算：计算公式：X=a*L*△Tx 管道膨胀量a为线膨胀系数，取0.0133mm/mL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）三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。
主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。
推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）。
轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N），KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。
管道除上述部位外，可设置中间固定管架。
中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）。
当补偿器压缩变形时，符号“+”，拉伸变形时，符合为“-”。
当管道壁厚按标准壁厚设计时，LGmax可按有关标准选取。
（二）横向型及角向型补偿器1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：ε-活动间隙（mm）；L-补偿器有效长度（mm）；△Y-管段热膨胀量（mm）；△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）；2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对Z形和L形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。
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
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热力管线补偿器的计算 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
2010-12-0616:40
1 、固定支架是暖通空调中经常用到的一种支架，它在系统中起固定和支撑管道的作用，一般由设计人员根据需要设定具体位置，各种规范中规定较少，补偿器用于吸收管道因温度增高引起膨胀造成的长度增大。
有“г”型、“Z”型的自然补偿器和方形、套筒、波纹管补偿器等多种形式，设计人设计时依据伸缩量、管径等条件选用。
可是现在许多设计人员对此不重视，或漏画，或胡乱对付，位置和数量都没有经过仔细推敲，不甚合理，根据笔者经验，总结了一套在室内95/70℃热水采暖系统设计中快速设置固定支架和补偿器的方法，结合示例详述如下，望能起到抛砖引玉的作用。
2 、设计计算系统中固定支架的设置应在管径计算完毕之后，此时系统管道的布置已经完成，系统每一段的管径已经计算确定，固定支架可以开始布置。
、计算管道热伸长量
△X=(t1-t2)L (1)
其中：△ X——管道的热伸长量,mm;
t1——热媒温度,℃,
t2——管道安装时的温度, ℃,一般按-5℃计算.
L——计算管道长度m;
——钢铁的线膨胀系数,mm/m·℃
按t1=95℃简化得：
△X= ……(2 )
、确定可以不装补偿器和应用“г”型、“Z”型管段自然补偿的管段
对于本文所述系统由固定点起，允许不装补偿器的直管段最大长度民用建筑为33m，工业建筑为42m。
(管道伸长量分别为40mm和50mm)。
实际设计时一般每段臂长不大于20～30m,不小于2m。
在自然补偿两臂顶端设置固定支架。
“г”型补偿器一般用于DN150以下管道;最大允许距离与管径关系见表1。
“Z”型补偿器可以看做两个“г”型补偿器。
表1 г”型补偿器最大允许距离
、确定不能进行自然补偿部分管道的热伸长量,并根据计算结果设置补偿器能进行自然补偿部分管道确定了，其余部分就是应该设置补偿器的部分。
计算这部分伸长量，如果较长要设置多个补偿器，应注意均匀设置;并在两个补偿器中间设置固定支架。
选择时注意套筒补偿器容易漏水漏气，适合安装在地沟内，不适宜安装在建筑物上部;波纹管补偿器能力大耐腐蚀，但造价高并且需要设置导向支架;方形补偿器需要的安装空间较大，但运行可靠应用广泛。
设计时可以根据工程具体情况选用。
3 、例题[已知] 如图1所示，某民用建筑95/70℃热媒供热管道a-b段长度为32m，b-c段长度为24m，c-d段长度为63m，d-e段长度为48m，管径如图所示。
[求] 计算管道热伸长量，设置补偿器和固定支架。
[解] 首先按照公式(2)计算可得
a-b段管道热伸长量=
b-c段管道热伸长量=
c-d段管道热伸长量=
d-e段管道热伸长量=
图1 供热干管示意图干管示意图
由以上计算可知，
a-b段和b-c段伸长量不超过规定值，可不设补偿器，但应在管段中部(点f、g)设一固定支架，使管道可以有固定点向两侧自由伸缩。
d-e段可以从e点开始向d点量33m的p处设一固定支架。
p-d段长15m.。
c-d段上设h和k点,这样g-c和c-h形成“г”型补偿器, k-d和d-p形成另一“г”型补偿器。
根据管径查表1知c-h长度介于到18m之间,本系统定为15m; k-d长度介于3m到20m之间,本系统定为15m.。
h-k长度为33m设置一个方形补偿器，详见国标图N106，本不再赘述。
设定好固定支架和补偿器的系统如图2所示。
图2 供热干管补偿器和固定支架设置示意图
4、固定支架和补偿器的设置应按照一定的步骤精心设计，并密切配合施工单位施工才能获得较好的效果。
对此我们应充分重视，不能草草了事。