高溫管道中波紋管補償器的分類和應用

       波紋管補償器如果輸送介質(zhì)或管道的環(huán)境發(fā)生溫度變化，則由于溫度引起的管道熱脹冷縮是不可避免的，若不采取適當?shù)姆椒ㄟM行補償，管壁將產(chǎn)生很大的應力，并通過管道傳遞到固定管架或設備上，當溫差超過某一范圍時，溫差應力超過管可承受的應力范圍，這時必須考慮進行補償。最經(jīng)濟的補償方式是管系補償設計中的自然補償，即利用管系自然彎曲形狀所具有的柔性對熱位移進行補償，顯然自然補償能力有限，自然補償不能要求時，一般應考慮設置膨脹節(jié)。

       管道系統(tǒng)承受的載荷主要是外力載荷(管道及流動介質(zhì)的自重、內(nèi)壓、風載、地震荷載等)和位移載荷，設置管架的目的在于消除設備或管道上的外載作用，可以將復雜的管系分割開來，形狀較為簡單，獨立的管段則能更好地保證膨脹節(jié)的使用效果。設定膨脹節(jié)是為了吸收管道本身所不能吸收的熱變形，并使位移負荷最小化。針對不同類型膨脹節(jié)的使用特點，提出了幾種典型管系的補償設計方案，并結合工程實例，對三鉸接式膨脹節(jié)(括萬向鉸接)構成的系統(tǒng)進行了研究，復式拉桿型膨脹節(jié)、彎管壓力平衡型膨脹節(jié)在工作中的受力情況及設備力矩進行了分析計算，討論了波紋管在膨脹節(jié)中的腐蝕問題。

1膨脹節(jié)的類型和典型管段的補償設計主要有如下幾類：

1.1萬向鉸鏈式膨脹節(jié)

由一根波紋管、一根萬向鉸鏈環(huán)、兩根連接在萬向鉸鏈和端管上的鉸鏈板等組成。一般用兩個萬向鉸鏈或兩個萬向鉸鏈型膨脹節(jié)配套使用，如圖9所示，兩個萬向鉸鏈型膨脹節(jié)在動作吸收上、下兩個水平管臂處的組合位移，而鉸鏈型膨脹節(jié)在動作吸收上、下兩個水平管臂處的組合位移則與上部萬向鉸鏈型膨脹節(jié)相互配合，以吸收其垂直管臂處的位移。利用萬向鉸鏈式膨脹節(jié)組成的系統(tǒng)與上節(jié)所述的用鉸鏈式膨脹節(jié)組成的系統(tǒng)具有相似的優(yōu)點，但是采用萬向鉸鏈式膨脹節(jié)的靈活性并不局限于單一平面系統(tǒng)。

1.2單軸膨脹節(jié)

柔性裝置主要用于補償直管段的軸向位移，道和設備連接的端管(或法蘭)組成，主要用于補償直管段的軸向位移，也可以吸收少量的橫向位移。圖1是軸向膨脹節(jié)設置的例子。在軸向和橫向組合位移的情況下，使用單膨脹節(jié)的限制主要是膨脹節(jié)吸收橫向位移的能力有限。此外，在工作壓力、高溫、大直徑或不能在結構上安裝主固定支架或多個導向支架的情況下，軸向膨脹節(jié)可能無法運行。

1.3復合拉桿式膨脹節(jié)

由兩個波紋管和拉桿、端板等中間接管連接而成的撓性裝置，補償平面或立體彎曲管段的熱位移，拉桿裝置應能承受壓強和附加外力的作用。復合拉桿型膨脹節(jié)特別適合吸收橫向位移，另外，這種設計還可以吸收軸向位移，角度位移，以及任意由這三種形式組合的位移，通常使用這種具有連桿的膨脹節(jié)設置在呈90°的“Z”形管系管臂的中間，調(diào)節(jié)連桿來阻止外部軸向位移，因為壓力推力由連桿承擔，兩端均采用中間固定支座，由于作用在管道上的軸向力，是膨脹節(jié)產(chǎn)生的變形反力，因此只需使用導向支座即可。中管臂的位置不能是連桿的位置，例如兩端彎管的熱脹冷縮必須通過水平管道的彎曲來吸收。

1.4彎管壓力平衡膨脹接頭

它包括兩個或一臺工作波紋管、一臺平衡波紋管、一臺端管板、彎頭、封頭、拉桿等組成的撓性裝置，用來補償管段的軸向位移，橫向位移或二者的綜合位移，同時又不使固定管架或連接設備受壓推動，該拉桿裝置承擔推力和其他附加外力的作用。彎曲壓力平衡式膨脹節(jié)的主要優(yōu)點是，當它從外部吸收軸向位移時，不會使系統(tǒng)產(chǎn)生內(nèi)壓推力。由于波紋管的整體剛度而產(chǎn)生的力并沒有完全消除，實際上，這種力通常是由于膨脹節(jié)位移而產(chǎn)生的。由于波紋管和平衡波紋管都要經(jīng)過壓縮或拉伸，作用于管道或設備的力就是二者的軸向合力。

1.5鉸接式膨脹節(jié)

由一個波紋管、兩組與端管連接的鉸鏈板和一對銷軸等組成的撓性裝置，其中鉸接式膨脹節(jié)通常由兩個或三個作為一組用來在一個平面管系內(nèi)吸收一個或多個方向的橫向位移。這類系統(tǒng)中，每個膨脹節(jié)受其鉸鏈板的約束，產(chǎn)生純角位移，而被管段分開的每個鉸節(jié)則相互配合，可以吸收橫向位移。對于一個膨脹節(jié)的角位移，每對鉸接式膨脹節(jié)能夠吸收的橫向位移與其鉸接銷軸之間的距離成正比，因此，為了使膨脹節(jié)得到充分的應用，應盡量增大這個距離。膨脹節(jié)合板一般用于承受作用于膨脹節(jié)的所有壓力，還可承受管道和設備的重量、風載荷等。