波纹补偿器有关设计技术条件
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波纹补偿器有关设计技术条件

一、波纹补偿器设计时有关技术条件说明

1、设计依据:我公司生产的金属波纹补偿器的设计方法依据GB/T12777新版《金属波纹管膨胀节通用技术条件》,参照EJMA《美国膨胀节制造商协会标准》、GB150-89《钢制压力容器》以及HGJ526-90《多层U型波纹膨胀节系列》。
2、   所列产品的挠性元件-金属波纹管,其制造材料为奥氏体型不锈钢(0Cr19Ni9,1Cr18Ni9Ti),当接管与法兰材料为炭钢时,产品工作温度范围为-20℃~400℃;当接管与法兰为不锈钢时,产品工作温度范围为-250℃~600℃;加衬耐温层后,产品可承受介质800℃~1200℃以上的高温,我们也可根据用户的需要采用其他金属和纤维材料制造专用补偿器。
3、   补偿量、刚度的温度修正
样本所列各参数是在20℃情况下计算得出的,若补偿器实际使用温度与20℃不同,可按表一、表二提供的系数,对补偿量X。、Y。、θ。及刚度K实施修正,以便确定补偿器的实际补偿量和刚度。
温度对补偿量的修正系数f1 表一
温度℃
200    -150    -100    -50     20     50      100     150      200     300     350      400  
F1
0.932    0.942    0.956    0.979     1    1.001   1.002   1.003    1.004   1.025   1.047   1.072
 
温度对刚度的修正系数f2表二
温度℃
200    -150    -100    -50    20    50    100    150    200    250     300    350     400
f1
1.071    1.055    1.045   1.028    1   0.992  0.971  0.956  0.937  0.920   0.901  0.881   0.862
注:温度值在间隔之内时,系数f1、f2按内插法选取。
1:求N=3000次、t=300℃时,0.6TNY250*6J补偿器的轴向补偿量及刚度。
查样本:轴向补偿量:X0=89;
轴向刚度Kx=228N/mm
经修正:x′=f1*X0=1.025*89=91.225mm
        K′=f2*Kx=0.901*228=205.43N/mm
2:求N=2000次、t=300℃时,0.6DLB250*2000F补偿器的横向补偿量及横向刚度。
查样本:横向补偿量:Y0=287mm
        横向刚度:Ky=5N/mm
经修正:Y′=f1*X0=1.025*287=294.18mm
        Ky′=f2*Ky=0.901*5=4.51N/mm
4、  疲劳破坏次数、安全寿命与补偿量
为方便用户合理的选择产品,样本中给出了补偿器在诸疲劳破坏次数下的补偿量,如:轴向型的补偿器,样本中列出了疲劳破坏次数N为1500次,3000次,15000次时的补偿量;拉杆横向补偿器、铰链补偿器、直管压力平衡补偿器,样本中列出了疲劳破坏次数N为15000次时的补偿量;曲管压力平衡补偿器,样本中列出了疲劳破坏次数N为4500次时的补偿量。用户可根据产品工作的环境与使用寿命来选择不同疲劳次数下的补偿量。
疲劳破坏次数时根据波纹管的结构参数、补偿量和压力值,通过计算和实验验证而确定的。由于波纹管的疲劳问题比较复杂,其数值散布度较大,因此国家有关标准规定,在确定补偿器的安全疲劳次数[N]时,要有15倍的安全系数,即
N]=N/15
N]-安全疲劳寿命
N-疲劳破坏次数
   若用户实际选用的疲劳次数与样本所列的疲劳次数不符时,请按表三、表四给出的系数进行修正。
无铠装环的补偿器破坏次数对补偿量的修正系数f3  表三
N次
2250
4500
7500
9000
10500
12000
15000
30000
60000
f3
1.525
1.33
1.18
1.125
1.085
1.05
1
0.87
0.745
 
带铠装环的补偿器疲劳破坏次数对补偿量的修正系数f3′ 表四
N次
2250
4500
7500
9000
10500
12000
15000
30000
60000
f3′
1.825
1.48
1.26
1.13
1.13
1.08
1
0.805
0.64
注:若N值在间隔之内时,系数按内插法选取。
 
3:求0.6TNY250*6F波纹补偿器在N=4500次时的轴向补偿量。
查样本:N=15000次时,X0=63mm
经修正:N=4500次时,X=f3*X0=1.33*63=83.79mm
如果管系的位移变化循环是多种的,此时可用积累疲劳计算的方法来估算。叠加利用系数用U来表示:U=U1+U2+……=n1/[N1]+n2/[N2]+……
U小于1时,补偿器的疲劳性能是安全的。
上式中:U1,U2……,分别为每一循环类型的利用系数;
n1,n2,……,分别为每一循环类型的循环次数;
N1],[N2],……,分别是每一循环类型的安全疲劳寿命,[N1]=N1/15;
N1,N2……,分别是每一循环类型的疲劳破坏次数。
5、 位移量合成:
样本中诸系列表中给出的轴向位移量X0,横向位移量Y0和角向位移量θ0,是各种形式补偿器的额定位移量,是单独实施该位移的最大位移范围。若该补偿器要进行两种或两种以上的位移,则补偿量的选取要符合下列关系式:
X1/X0+Y1/Y0+θ1/θ0≤1
X0,Y0, θ0——为某一破坏次数下单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量(由样本上查找,并修正得到)。
X1,Y1,θ1——为该疲劳次数下同时存在的轴向、横向及角向补偿量的实际值。
6、 内套筒的选择:
可以减少补偿器内流体、介质的流阻和防止介质高速流动引起波纹的诱发震动。内套筒的存在对补偿器的横向和角向位移的补偿量有影响。
7、 补偿器的预变形:
为了使补偿器处于一个良好的工作位置和减少管架受力,可对补偿器在安装前进行“预变形”。轴向补偿器的轴向预变形量ΔX由下式确定:
ΔX=X[1/2-(T0-Tmin)/(Tmax-Tmin) ]
X-轴向补偿量mm。
T0-安装温度
Tmax=最高使用温度
Tmin-最低使用温度
ΔX为正值时,表示“预拉”,ΔX为负值时,表示“预压”。“预变形”是否进行由系统设计确定,若用户需要,只要在合同上注明预变形量,我们可按“预变形”长度交付补偿器。
横向补偿器和角向补偿器的冷紧量可取实际补偿量的一半,即1/2Y或1/2θ,“预变形”是反方向“冷紧”。横向补偿量Y0很大时,需要进行“冷紧”,横向补偿量较小时,可不进行冷紧。
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