补偿器的选择

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3、自然补偿器
小结： 小结：自然补偿的管道的长臂臂长一般不超过 25m，弯曲应力不应超过80MPa。 25m，弯曲应力不应超过80MPa。 80MPa L形与Z形补偿器可以利用管道中的弯头构成，且 形与Z形补偿器可以利用管道中的弯头构成， 便于安装。在管道设计中， 便于安装。在管道设计中，应充分利用这两种补偿器 做补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。 做补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。自然补 偿的优点是可以节省补偿器， 偿的优点是可以节省补偿器，缺点是管道变形时产生 横向位移。 横向位移。架空管道中自然补偿不能满足要求时才考 虑装设其它类型的补偿器。 虑装设其它类型的补偿器。
100
补偿能力为30mm、75mm、150mm、200mm、250mm的方型补偿器均有相关的参数列表。 补偿能力为30mm、75mm、150mm、200mm、250mm的方型补偿器均有相关的参数列表。 30mm 的方型补偿器均有相关的参数列表
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4、方型补偿器
小结：方形补偿器的优点是制造方便， 小结：方形补偿器的优点是制造方便，轴向推力较 补偿量大， 运行可靠，严密性好，不需要经常维修。 小 ， 补偿量大 ， 运行可靠 ， 严密性好 ， 不需要经常维修 。 其缺点是介质流动阻力大、单面外伸臂较长， 其缺点是介质流动阻力大 、 单面外伸臂较长 ， 占空间较 大，当管径较大时不宜采用。 当管径较大时不宜采用。
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4、方型补偿器
补偿能力为100mm 100mm的方型补偿器相关参数 表3 补偿能力为100mm的方型补偿器相关参数
补偿 能力 △L (mm)
型 号
1 2 3 4
公称直径（mm）
25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 外伸臂长H＝A+2R 910 1070 1250 1600 980 1170 1360 1700 1050 1240 1430 1780 1100 1250 1450 1700 1200 1330 1470 1710 1270 1400 1500 1720 1400 1530 1600 1730 1590 1670 1750 1840 1730 1830 1830 1980 2050 2100 2100 2190 －－ 2300 －－ －－
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4、方型补偿器
方型补偿器又称∪型补偿器， 方型补偿器又称∪型补偿器，它一般用优质无缝钢管 煨弯而成，当管径较大时常用焊接弯管制成。 煨弯而成， 当管径较大时常用焊接弯管制成。曲率半径 通常为3DN- DN。方型补偿器分为4种型号， 通常为 3DN-4DN 。 方型补偿器分为4种型号 ， 补偿能力为 30mm 250mm mm一 mm。 30mm一250mm。
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2、定义与公式
为了更好的理解后面内容， 为了更好的理解后面内容，首先介绍三个定义和两个计 算公式 （1）定义 a、滑动支架： 滑动支架： 管道轴向、横向均不受限制，即允许管道前后、左右有位移； 管道轴向、横向均不受限制，即允许管道前后、左右有位移； b、导向支架： 导向支架： 是滑动支架的一种，一般只允许管道有轴向位移， 是滑动支架的一种，一般只允许管道有轴向位移，而不允许 有横向位移。 有横向位移。
燃气管道设计中补偿器的选择
——２００８山东技术部技术交流 ２００８山东技术部技术交流 ２００８
山东设计部 吕忠良 2008年11月 年 月
补偿器的选择
1、前言 、 2、定义与公式 、 3、自然补偿器 、 4、方形补偿器 、 5、波纹补偿器 、 6、金属软管 、 7、总结 、
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1、前言
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2、定义与公式
对直管式导向支架进行定位，一般推荐： 对直管式导向支架进行定位，一般推荐：使补偿器靠近一个固 定支架，使第一个导向支架与补偿器端面的间距不超过管径的4 定支架，使第一个导向支架与补偿器端面的间距不超过管径的4倍 L1≤4DN） 这种布设方式既可以使位移得到正确的导向， （L1≤4DN） 。这种布设方式既可以使位移得到正确的导向，又可以 使补偿器的两端得到适当的支承。 使补偿器的两端得到适当的支承。第二个导向支架与第一个导向支架 的间距不得超过管径的14倍（L2≤14DN）。其它导向支架的最大间距 的间距不得超过管径的14倍 L2≤14DN）。其它导向支架的最大间距 14 ）。 可按公式计算，也可按燃规上的规定执行。如下图所示： 可按公式计算，也可按燃规上的规定执行。如下图所示：
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2、定义与公式
表1
管道材料
各种管材的线膨胀系数（ 各种管材的线膨胀系数（ m/m℃ ）
α 管道材料 α
普通钢 碳素钢 镍钢 镍铬钢 不锈钢
12.0× 12.0×10-6 11.7× 11.7×10-6 13.1× 13.1×10-6 11.7× 11.7×10-6 10.3× 10.3×10-6
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3、自然补偿器
自然补偿器是利用管道自身进行补偿， 自然补偿器是利用管道自身进行补偿，常用的 有两种形式，L型和 型，如下图： 有两种形式， 型和Z型 如下图： 型和
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3、自然补偿器
自然补偿器短臂的计算方法如下： 自然补偿器短臂的计算方法如下： 型补偿器短臂长度计算： （1）L型补偿器短臂长度计算：
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5、波纹补偿器
波纹补偿器是采用先进的、 波纹补偿器是采用先进的、对波纹管无损伤的利用 薄不锈钢板整体一次液压成型制作的。 薄不锈钢板整体一次液压成型制作的 。 波纹补偿器在管 线上可作轴向、横向和角向三个方向的补偿。 线上可作轴向、横向和角向三个方向的补偿。 波纹补偿器的种类很多， 波纹补偿器的种类很多，包括轴向型波纹补偿器 、 拉杆型波纹补偿器等。 自由复式型波纹补偿器 、 拉杆型波纹补偿器等 。 后两 种结构较为复杂，且在燃气管道中用的较少， 种结构较为复杂 ， 且在燃气管道中用的较少 ， 主要介绍 轴向型波纹补偿器。 轴向型波纹补偿器。
∆LD l= ×1.1 300
型补偿器的短臂长度(m）； (m 式中l－L型补偿器的短臂长度(m）； △L－L型补偿器长臂的热伸缩量（mm）； 型补偿器长臂的热伸缩量（mm）； D－管道外径（mm） 管道外径（mm）
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3、自然补偿器
（2）Z型补偿器的短臂长度计算： 型补偿器的短臂长度计算：
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2、定义与公式
c、固定支架： 固定支架： 管道轴向、横向均受限制，不允许管道有位移。 管道轴向、横向均受限制，不允许管道有位移。 固定支架分主固定支架和次固定支架， 固定支架分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ固定支架和次固定支架，主固定支架一 般设置在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等位 般设置在管道的盲端、弯头、 置， 次固定支架一般设在直管段上两个轴向型补偿器之 间。
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4、方型补偿器
补偿能力为50mm 50mm的方型补偿器相关参数 表2 补偿能力为50mm的方型补偿器相关参数
补偿 能力 △L (mm)
型 号
1 2 3 4
公称直径（mm）
25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 外伸臂长H＝A+2R 650 750 850 1060 720 830 930 1120 760 870 970 1140 790 880 970 1050 860 910 980 1240 930 930 980 1240 1000 1000 －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－ －－
补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节， 补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节，主要用于补 偿管道受温度变化而产生的变形。 偿管道受温度变化而产生的变形。如果温度变化时管道不 能完全自由地膨胀或收缩，管道中将产生温度应力。 能完全自由地膨胀或收缩，管道中将产生温度应力。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， 道设计中必须考虑这种应力，否则它可能导致管道的破裂， 影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器， 影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器， 设计人员有必要了解各种补偿器的特点， 设计人员有必要了解各种补偿器的特点，并能够正确选择 合适的补偿器。 合适的补偿器。 下面就补偿器的选择向大家作简单的介绍。 下面就补偿器的选择向大家作简单的介绍。
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5、波纹补偿器
轴向型波纹补偿器由一个波纹管和两个接管构成。 轴向型波纹补偿器由一个波纹管和两个接管构成。它通过波纹 管的柔性变形来吸收管线轴向位移（也有少量横向、角向位移） 管的柔性变形来吸收管线轴向位移（也有少量横向、角向位移）， 一般通过法兰与管道连接。 一般通过法兰与管道连接。补偿器上的小拉杆主要是运输过程中的 刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。如下图所示： 刚性支承或作为产品预变形调整用，它不是承力件。如下图所示： 轴向型波纹补偿器为了减少介质的流动阻力， 轴向型波纹补偿器为了减少介质的流动阻力，在内部设有内套 在很大程度上限制了横向补偿能力， 管，在很大程度上限制了横向补偿能力，故一般仅用以吸收或补偿 管道的轴向位移； 管道的轴向位移；
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5、波纹补偿器
单节波纹的补偿能力△ 可按下式计算： 单节波纹的补偿能力△s 可按下式计算：
3σsdd ∆s = α 4 Ekδ
式中： 式中：E－补偿器钢材的弹性模量（MPa）； 补偿器钢材的弹性模量（MPa） 补偿器钢材屈服极限（MPa） σs－补偿器钢材屈服极限（MPa）； d－管道内径（cm）； 管道内径（cm） δ－补偿器壁厚（cm）； 补偿器壁厚（cm） 安全系数。 P≤0 25MPa MPa时 k=1 25MPa≤ P≤0 MPa时 k－安全系数。当P≤0.25MPa时，k=1.2；当0.25MPa≤ P≤0.6MPa时， k=1 k=1.3； α－波形补偿器计算系数，据β＝d/D值查表3 波形补偿器计算系数， d/D值查表3 值查表 D－波形补偿器的外径（cm）。 波形补偿器的外径（cm）
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2、定义与公式
（2）管道伸长量的计算 ） 由于温差引起的管道长度变化，由下式计算： 由于温差引起的管道长度变化，由下式计算： αL△ △L＝ αL△t 式中 △L—管道的伸长量（m）； 管道的伸长量（ α—管道的线膨胀系数（m/m℃），其数值见表1 管道的线膨胀系数（m/m℃），其数值见表1 ），其数值见表 L—管道长度（m）； 管道长度（ ），架空管道在太阳直晒的情况 △t－温差（ ℃ ），架空管道在太阳直晒的情况 温差（ 下计算温差可取80 ℃； 下计算温差可取80 ℃；
6∆tED l= 1000σ (1 + 1.2k )
式中
l－Z型补偿器的短臂长度(m）； 型补偿器的短臂长度(m）； (m △t－计算温差（ ℃ ） ； 计算温差（ E－弹性模数（MPa）； 弹性模数（MPa）； D－管道外径（mm）； 管道外径（mm）； σ－允许弯曲应力（MPa）； 允许弯曲应力（MPa）； k= L1/ L2
黄铜 紫铜 铸铁 聚氯乙烯
13.4× 13.4×10-6 16.4× 16.4×10-6 10.4× 10.4×10-6 70.0× 70.0×10-6
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2、定义与公式
（2）温度应力 当管道两端固定时，温度应力为： 当管道两端固定时，温度应力为： σ=Eδ 式中 σ－温度应力（MPa）； 温度应力（MPa）； E－弹性模数（MPa），钢材取2.1×105MPa； 弹性模数（MPa），钢材取2.1× MPa； ），钢材取2.1 δ－管道的相对变形， δ＝△L/L 管道的相对变形，
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5、波纹补偿器
波纹补偿器补偿能力为： 波纹补偿器补偿能力为： 补偿能力为 △L= △s×N 补偿器的补偿能力（mm） 式中 △L－补偿器的补偿能力（mm）； N－波节数； 波节数； 单节波纹的补偿能力（ mm） 一般为15 15△ s － 单节波纹的补偿能力 （ mm ） ； 一般为 1520mm 产品说明书中有相关参数。 mm， 20mm，产品说明书中有相关参数。 波纹补偿器允许的补偿能力一般按最大补偿能力的 1／2－2／3计算。 计算。