直管压力平衡型波纹补偿器原理
直管压力平衡型波纹补偿器失稳破坏分析
建议广大补偿器设计人员、施工安装人员互相交流学习， 总结经验，［1］李永生，李建国.波形膨胀节实用技术.北京：化学工业 出版社，2000.
［2］美国膨胀节制造商协会标准.EJMA-1998. ［3］GB16749-97 压力容器波形膨胀节及标准释义.北京：中 国标准出版社，2003.
1 直管压力平衡型波纹补偿器在管道气密试验 中出现失稳
某炼油工程管道系统补偿器安装完毕后进行气密试验，其 中一个试压包中包含 DN750 及 DN1200 两个直管压力平衡型波 纹补偿器，气密试验压力为 0.6 MPa。当气密试验升压到 0.45 MPa 时，DN750 补偿器突然发出爆裂声音，同时 DN750 管道发 生轴向位移，停止气压试验并降压后现场进行查看，发现以下 现象：
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2017 年 06 月
2 波纹补偿器失稳原因分析
直管压力平衡型波纹补偿器每组波纹管均设计用于吸收 轴向位移，整体轴向刚度为每组波纹管的轴向刚度之和，因此 直管压力平衡型波纹补偿器对两端的固定支架产生的刚度力 为普通单节补偿器的三倍以上，如若产生内压不平衡力就能轻 易导致施工与运行期间事故的发生。如设计生产的直管压力 平衡型波纹补偿器未能达到内压推力的平衡，产生的内压不平 衡力而作用到两端的固定支架上就无法避免了。由于波纹补 偿器自身的制造质量从而导致了此次事故的发生。
图 1 损坏的 DN750 补偿器
（3）DN1200 波纹补偿器损坏，并导致管架横梁出现扭曲变 形。DN1200 补偿器固定杆与补偿器本体连接的筋板已脱落， 固定杆本身钢筋未拉断。DN1200 管线上的止推管托就设置在
位于 DN1200 补偿器后第一个管架上，在此次气压试验过程中， 该止推管托未出现损坏，但 DN1200 补偿器产生的推力已导致 该止推管托所在管架的横梁出现较大的扭曲变形，横梁与立柱 节点处出现撕裂现象。
补偿器基本知识详解
金属波纹膨胀节概述
现代工业生产中，设备和管路的热补偿技术是由 各种补偿器实现的，并大多数采用金属波纹膨胀节（又 称金属波纹补偿器）和金属波纹软管。
金属波纹膨胀节的类型很多，但均以波纹管为核心元 件，装配以各种结构件后组成，可以完成不同的功能。 膨胀节的设计依据有两种：一是根据设计院提供的膨胀 节参数表；二是根据设计院提供的管系图纸，进行管道 应力分析，选择合适的膨胀节。
4. 设计制造标准
国家标准：
• GB/T 12777 金属波纹管膨胀节通用技术条件 • GB 16749 压力容器波形膨胀节 • GB 12522 不锈钢波形膨胀节（船用） • GJB 1996 管道用金属波纹管膨胀节通用规范 • GB/T 14525 金属波纹软管通用技术条件 • SH/T 3412 石油化工管道用金属软管选用、检验及验收 • SY/T 4073 储罐抗震用金属软管与波纹补偿器选用标准
• 螺旋形金属软管波纹呈螺旋状的波纹管，在相邻的两波纹之间有一个螺旋 升角，所有的波纹都可通过一条螺旋线连接起来。螺旋形波纹管选用薄壁 不锈钢带通过连续剪裁、卷圆、自动焊接、自动成型加工而成。它具有连 续的螺旋波形，无需对接焊。适用于静态场合适用和运动量不大的场合。 一般长度比较长。
金属软管的结构特点
横向变形
复式横向变形
典型管系应用
CAESAR II中的模拟
10 曲管压力平衡型
• 可吸收90°轴向位移 • 能承受管道内压推力
典型管系应用
11 复合直管压力平衡型
• 可吸收横向位移及横向组合位移 • 能承受管道内压推力
波纹金属软管概述
主要内容
金属软管的结构特点 金属软管的标准、性能参数及应用 金属软管的生产工艺 金属软管的检验与试验 金属软管安装注意事项
管道波纹补偿器拉伸变形原因
管道波纹补偿器拉伸变形原因管道波纹补偿器是一种用于管道系统中的补偿设备，主要用于解决由于管道温度、压力变化引起的管道变形问题。
然而，即使安装了波纹补偿器，有时也会出现拉伸变形的问题。
那么，管道波纹补偿器拉伸变形的原因是什么呢？首先，管道波纹补偿器拉伸变形的原因之一是由于温度变化所引起的。
由于管道系统中的介质流动，会导致管道内部温度的不断变化。
这时，管道波纹补偿器受到的热膨胀力就会导致波纹补偿器的拉伸变形。
此时，应该加强对波纹补偿器的监控，及时进行修理或更换。
此外，还可以通过调整波纹补偿器预留量的大小来减轻这种拉伸变形的影响。
其次，管道波纹补偿器拉伸变形的原因之二是由于压力的变化所引起的。
当管道系统的压力变化较大时，波纹补偿器会承受较大的拉伸力。
这时，波纹补偿器可能会发生拉长变形，这对管道系统的正常运行是非常不利的。
因此，在安装波纹补偿器时，应该根据压力变化的情况选择适当的波纹补偿器，并合理设置波纹补偿器的压力容量，以避免拉伸变形的发生。
此外，波纹补偿器的使用寿命也会影响其拉伸变形问题。
由于波纹补偿器常年承受着高温、高压的介质流动，使用寿命会逐渐减少。
当波纹补偿器老化达到一定程度时，就会出现拉伸变形的问题。
因此，在使用过程中，应该定期检查波纹补偿器的使用情况，并根据实际情况及时进行更换或修理，以保证管道系统的正常运行。
总之，管道波纹补偿器拉伸变形是由多种因素所引起的，但主要是由于温度变化和压力变化所导致的。
为了解决这个问题，我们应该加强对管道系统和波纹补偿器的监控，及时发现并解决相关问题，以确保管道系统的正常运行。
波纹补偿器推力计算
波纹补偿器推力计算波纹补偿器是一种用来补偿流体管道系统中由于温度、压力或振动等原因引起的热胀冷缩或变形所产生的力的装置。
在波纹补偿器的设计和选择过程中，推力计算是非常重要的一部分。
下面将详细介绍波纹补偿器推力的计算方法。
1.波纹管内部压力引起的推力：波纹管内部压力引起的推力可以通过以下公式计算：F1=A×P其中，F1为推力，A为波纹管横截面积，P为波纹管内部压力。
波纹管横截面积可以通过以下公式计算：A=π×(D1²-D2²)/4其中，D1为外径，D2为内径。
波纹管内部压力可以通过流体力学公式计算：P=ρ×g×ΔH其中，P为压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，ΔH为波纹管的压力高度。
2.波纹管外部介质流速引起的推力：波纹管外部介质流速引起的推力可以通过以下公式计算：F2=ρ×v²×A其中，F2为推力，ρ为介质密度，v为介质流速，A为波纹管的横截面积。
波纹管的横截面积A可通过前述公式计算。
介质流速v可以参考实际工程情况进行测量或估算。
最终F=F1+F2在进行波纹补偿器推力计算时，需要注意以下几点：1.确保所用公式中的参数单位一致，如压力单位为帕斯卡（Pa），长度单位为米（m），流速单位为米每秒（m/s）等。
2.准确测量或估算所需的参数值，如波纹管的外径、内径，介质的密度和流速等。
3.根据实际工程需求合理选择、设计波纹补偿器。
总结：在波纹补偿器的设计和选择过程中，推力计算是非常重要的一部分。
波纹管内部压力和外部介质流速是导致波纹补偿器推力的主要因素。
通过以上提及的公式和计算方法，可以对波纹补偿器的推力进行准确计算，从而进行合理选择和设计。
波纹管补偿器的刚度值与弹性力计算公式
波纹管补偿器的刚度值与弹性力计算公式波纹管补偿器应用十分地广泛，在采购前，一些客户会想了解一下关于其刚度值，今天小编就给大家介绍一下波纹管补偿器的刚度值与弹性力的计算公式。
波纹管补偿器的弹性力是通过管系内压或位移施加的一种相反的力，就像是弹簧被压缩或拉伸时释放的一种力量一样，其大小由波纹管补偿器的弹性刚度和波纹管所经受的位移量来决定，刚度值与弹性力计算公式如下：
Ft=K*Δx
式中Ft——弹性反力，N。
K——波纹管补偿器的刚度，N/mm或N/°(角度)。
Δx——波纹管补偿器的位移量，mm或°(角度)。
刚度值越大，硬度越高，柔韧度越小，使用寿命越就差，刚度值越小，柔性度越大，硬度越低，使用寿命就越高。
不过，波纹管补偿器的使用是与直接使用疲劳次数相关。
内外压力平衡式波纹补偿器
内外压力平衡式波纹补偿器
，金属波纹伸缩节。
内外压力平衡式波纹补偿器具有吸收内压推力的能力，具有良好的导向性、产品刚度小、外形尺寸小鞥特点。
内外压力平衡式波纹补偿器连接方式：①法兰连接式②接管连接式。
内外压力平衡式波纹补偿器轴向补偿量：按照用户要求。
一、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）结构简图
二、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）产品代号
3、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）结构特点
管道伸缩节由内压伸缩节和外压伸缩节连接而成。
4内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）补偿特点
该管道伸缩节补偿量大，无内压推力，弹性反力较小等特点。
五、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）安装利用注意事项：
（1）安装时疏水口向下。
（2）现场安装完后，必需拆除拉杆。
（3）安装时介质流向与管道伸缩节的流向标志一致。
六、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）对支座作使劲的计算：
轴向弹性力：Fx=Kx*(f*x)
Kx-轴向刚度N/mm
X-轴向实际变形量mm
f-计算系数，当预变形(包括△X=0时)f=1/2，当不进行预变形时，f=1。
7、内外压力平衡式波纹补偿器（金属波纹伸缩节）应用举例：
通径为400mm的一段热水管道长40m，介质压力为,工作温度为100℃，安装温度为20℃。
试选择补偿器的型号并非计算支座受力。
波纹补偿器型号大全-参数选用及公式计算
轴向型内压式波纹补偿器(HZN)补偿器由一个波纹管和两个端接管构成, 端接管或直接与管道焊接, 或焊上法兰再与管道法兰连接。
补偿器上的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。
该类补偿器结构简单, 价格低, 因而优先选用。
用途：轴向型内压式波纹补偿器(轴向型波纹补偿器)主要用于补偿轴向位移, 也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移, 具有补偿角位移的能力, 但一般不应用它补偿角位移。
型号：DN32-DN8000, 压力级别0.1Mpa-2.5Mpa连接方式：1、法兰连接2、接管连接产品轴向补偿量：18mm-400mm补偿器由一个波纹管和两个端接管构成，端接管或直接与管道焊接，或焊上法兰再与管道法兰连接。
补偿器上的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。
该类补偿器结构简单，价格低，因而优先选用。
用途: 轴向型内压式波纹补偿器(轴向型波纹补偿器)主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它补偿角位移。
型号: DN32-DN8000，压力级别0.1Mpa-2.5Mpa连接方式: 1、法兰连接2、接管连接产品轴向补偿量: 18mm-400mm补偿器由一个波纹管和两个端接管构成，端接管或直接与管道焊接，或焊上法兰再与管道法兰连接。
补偿器上的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。
该类补偿器结构简单，价格低，因而优先选用。
用途：轴向型内压式波纹补偿器(轴向型波纹补偿器)主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应用它补偿角位移。
型号：DN32-DN8000，压力级别0.1Mpa-2.5Mpa连接方式：1.法兰连接2、接管连接产品轴向补偿量：18mm-400mm补偿器由一个波纹管和两个端接管构成，端接管或直接与管道焊接，或焊上法兰再与管道法兰连接。
补偿器使用方法
补偿器使用方法补偿器使用方法及注意事项波纹补偿器:也称伸缩节、膨胀节、主要为保障管道安全运行。
英文名称为expansion joints，Bellow Expansion Joint，是一种挠性、薄壁、有横向波纹的具有伸缩功能的器件，它由金属波纹管与构件组成。
波纹管补偿器的工作原理主要是利用自身的弹性变形功能，补偿管道由于热变形、机械变形和各种机械振动而产生的轴向、角向、侧向及其组合位移，补偿的作用具有耐压、密封、耐腐蚀、耐温度、耐冲击、减振降噪的功能，起到降低管道变形和提高管道使用寿命的作用。
1补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。
2对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。
3需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除.4严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。
5安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。
6管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。
7补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作。
8水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动。
对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架。
水压试验用水清洗液的96氯离子含量不超过25PPM。
9水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。
与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯。
BW-WP型弯管压力平衡型不锈钢波纹补偿器
BW-WP型弯管压力平衡型不锈钢波纹补偿器BW-WP curved pipe pressure-balancing stainless steel corrugated compensatorPage43BW-WP型弯管压力平衡型不锈钢波纹补偿器（膨胀节）由一个工作波纹管或中间管所连接的两个工作波纹管和一个平衡波纹管及弯头或三通、封头、拉杆、端板和球面与锥面垫圈等结构件组成，主要用于吸收轴向与横向组合位移并能平衡波纹管压力推力的膨胀节。
工作波纹管吸收来自弯管段产生的横向位移：平衡波纹管吸收来自直管段的轴向位移。
当弯管段产生横向位移，拉杆上球面螺母绕球面垫圈转动，同时拉杆承受内压力推力。
BW-WP curved pipe pressure-balancing stainless steel corrugated compensator is made up of structures as two working bellows, which is connected by a working bellows or a mid pipe, and a balanced bellows , ball joint or triple joint, closed joint, pull rod, end-plate, spheri-cal or cone-shaped washer etc. It is a compensator used to absorb composite axial and transverse displacement and can balance the press-ure and thrust of the bellows. Working bellows absorbs the transverse displacement caused by the curved part of the pipe while the balanced bellows absorbs the axial caused by the straight. When the curved part produces transverse displacement, the spherical nut on the pull rod rotates around the washer and the pull rod bears the inner pressure or thrust.技术特性表：technical characteristics table。
波纹补偿器的选择和应用
毽塑姐波纹补偿器的选择和应用王海峰(首钢长治钢铁有限公司设计规划院，山西长治046031)?。
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‘|，i“2-y，哺要]管道系统的补偿首先优选利用管道自身结构进行自然补偿，当自然褂偿不能满足要求时，设^工_本卜缕。
本文着重介绍常用渡纹补，J；j偿器的选择、应用及应考虑的i-Jt-因素。
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?1j?i侉在石油、化工、火力发电和冶金工业等的工厂里，都离不开交错逻辑关系进行补偿器的选择。
纵横的管道网，这些管道担负着输送生产所需的各种介质(液体、气体、或固体颗粒等)的f}务。
介质的温度有高温、低温和常温，介质的压力有高压和低压。
这些管道系统，在介质和大气温度发生变化时，将产生热胀冷缩现象，为了适应这种热胀冷缩的要求和保证管道稳定及正常生产等，通常每隔一段距离，设置一个固定点，在两个固定点问贝q需要设置补偿器，用这样的方法，把管道划分为若干个区段，每—个区段的热膨胀量由每一段的补偿器所吸收。
通常，任何一项工程管道系统的设计都会受到生产工艺流程、设备或装置、安装布局、空间环境、地质条件及工程造价等因素的制约。
为了更好的服务生产，管道系统的走向和支撑体系往往相当复杂，这就给补偿器的选型带来一定的难度。
管道系统的补偿往往有很多种方案，补偿器的正确选型是保证系统安全运行的关键，这就要求管系设计者综合考虑管道的走向、支j拿睇奉系、补偿器类型等，以取得既安全可靠、又经济合理的方案。
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直管压力平衡型波纹补偿器原理直管压力平衡型波纹补偿器采用波纹结构，可以补偿管路中因温度变化、振动和介质流动引起的热胀冷缩和位移变化，并保持管道的密封性和稳定性。
其原理基于弹性变形和介质压力之间的关系，下面将详细介绍其工作原理。
1.弹性波纹结构：直管压力平衡型波纹补偿器是由一系列波纹组成的弹性结构，通常采用不锈钢材料制造。
波纹的几何形状和数量根据工作条件和需求设计，其主要作用是吸收管道的热胀冷缩和位移变化。
2.波纹的工作原理：当波纹补偿器受到温度变化或压力变化时，波纹会发生弹性变形，从而吸收或释放热胀冷缩引起的变形位移。
当波纹补偿器装在管道中时，波纹可以在径向、轴向和角度方向上发生弹性变形，以补偿管道的位移变化。
3.温度变化引起的补偿：当管道受到温度变化时，波纹补偿器会发生热胀冷缩。
当温度升高时，补偿器会伸展，吸收超出管道正常承受能力的热胀位移。
当温度下降时，补偿器会收缩，返还之前吸收的
热胀位移。
通过这种方式，波纹补偿器可以保持管道的稳定性和密封性。
4.压力变化引起的补偿：在管道中，介质的流动会产生压力的波动。
这些波动会影响到管道的稳定性和密封性。
波纹补偿器可以通过
其弹性波纹结构的变形来平衡管道中的压力变化，保持压力的稳定。
当管道内部压力增加时，波纹补偿器会受到外部压力的挤压，发生弹
性变形以平衡内外压力差。
反之，当管道内部压力减小时，波纹补偿
器会恢复原状。
5.振动补偿：在管道运行过程中，由于流体的流动和其他外界因
素的影响，管道会发生振动。
这些振动会给管道和相关设备带来不稳
定和损害。
波纹补偿器通过其弹性波纹结构的变形，可以吸收和减少
管道振动的影响，保护管道和设备的安全运行。
总结起来，直管压力平衡型波纹补偿器利用波纹结构的弹性变形
来补偿管道中的热胀冷缩、位移变化和压力波动，保持管道的稳定性、密封性和安全性。
其工作原理基于弹性波纹结构的变形与介质压力之
间的关系，通过吸收和释放变形量来实现补偿效果。
波纹补偿器广泛
应用于各个行业的管道系统中，对于保证管道的正常运行和延长设备寿命具有重要意义。