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
２５０ ２０４
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
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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。