如何选用轴向型波纹补偿器
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如何选用轴向型波纹补偿器
普通轴向波纹补偿器是由波纹管组件和两端连接接管及其它一些附件组成的,刚性小,稳定性差,用于存在轴向位移的直管段和弯头部分设置固定支架的弯管道上,需加辅助设施来保证它正确地吸收轴向位移,使用时一端靠近固定支架,另一端距第一个导向支架距离4D(D-管线外径),第二导向支架距第一导向支架距离14D,其余导向支架之间最大距离由下式计算而得:
                   L导max=0.0131×[EI/PAb±fbe]1/2             (m)
                   式中E——管道材料的弹性模量                 MPa
                   I——管道截面惯性矩                                 cm4
                   P——管道内工作压力                                 MPa
                   Ab——波纹管的有效面积                mm2
 
                   fb——波纹管单波刚度N/mm
                   e——单波轴向位移mm
         直管压力平衡式波纹补偿器适用于管道内径、压力都很大,需要消除由此产生的对管线两端固定支架过大推力的场合,采用此种补偿器,可使固定支架受力减小,但应注意的是这种管道此时只能用一种补偿器来补偿热位移,而不能既用一般轴向型补偿器又用压力平衡式波纹补偿器。
        直埋式波纹补偿器和抗弯式波纹补偿器是在普通轴向型的基础上,在波纹管外面加有一厚壁管,此管与波纹管的一端刚性连接,与另一端滑动配合,从而迫使波纹管伸缩时两端接管轴线一致。这两种补偿器的共同特点是具有良好的抗弯性能,这里所说的抗弯性能,主要是指膨胀节在内压作用下的抗失稳能力。在计算膨胀节临界压力时,通常的作法是将波纹管用一等刚度的杆来替代,根据柱失稳压力计算公式可得:
                   P临= π2K/Abμl
 
                  式中 
                   P——补偿器不失稳的临界压力MPa
                   K——与波纹管尺寸参数和材料性能参数有关的弯曲刚度N·mm2
                   μ——长度系数
                   l——杆长度mm
           对普通轴向型补偿器来说,它的等效杆两端支承情况相当一悬臂梁,一端固定,另一端自由,此时“杆”的长度系数μ=2,其临界压力P12K/4Abl2;直埋式和抗弯式膨胀节的等效杆支承情况是一端固定,另一端铰支,其μ值为0.7,设其通径、补偿量与前者相同,则P12K/0.49Abl2。可以看出,P2/P1=8,即在同等条件下,直埋式或抗弯式波纹膨胀节不失稳时所能承受的最大压力比普通轴向补偿器的要高八倍,反过来说,在相同内压下前者比后者更不易失稳。直埋式补偿器适用于直埋管道的热补偿,从结构上可分成一次直埋式和自由补偿直埋式。前者不常使用,后者在敷设时有两种方法。一种是无固定点方式,即先校核每个直管段长度L是否超过最大安装长度Lmax的两倍,如果L≤2Lmax,则需校核直管段两自由末端的自然弯管是否能吸收直管段的实际热伸长长度;如果直管段长度L>2Lmax,则需在L管线上设置补偿器,直至所有不带补偿器的直管段长度均不超过2Lmax为止。另一种是有固定点方式,在补偿器两侧设置固定点,波纹膨胀节至固定点的距离不超过管道最大安装长度,固定点所受的力为土壤摩擦力。设计时考虑由于土壤条件变化、管道埋深变化对移动的影响。最大安装长度计算方法如下:
                   Lmax=[σ]A/f(m)
                   式中[σ]——管材的许用应力N·mm2
                   A——管线截面面积mm2
                   f——管道单位长度摩擦力N/m
         若直埋管道设置检查井,所用补偿器可选普通轴向型波纹膨胀节,若选用自由补偿直埋补偿器,可使之如同一段管道连接于管线上。当管道空间位置不够,不能设置安装普通型轴向膨胀节所需的各种导向支架时,可选用抗弯式波纹膨胀节,它能作为管线的一部分直接焊接于管线上,而不必再设导向支架,固定支架的安装只需按一般管线设计规范布置即可。一般,轴向波纹补偿器在出厂前要进行预拉伸,使之处于最大拉伸状态,在现场施工时,要对补偿器长度进行调节,调节量按下式计算:
                  ΔL=(Tinst-Tmin/Tmax-Tmin)·E(mm)
                  式中E——膨胀节额定补偿量mm
                   Tinst——安装现场温度℃
     
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