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文檔簡介
1、(無推力精密)旋轉(zhuǎn)補償器的應(yīng)用隨著社會的發(fā)展,要求節(jié)能環(huán)保成了社會關(guān)注的熱點和國家的基本國策。我國政府對工業(yè)小鍋爐以及民用取暖實行了分時分段、強制執(zhí)行集中供熱,使我國熱電行業(yè)近幾年得到了飛速的發(fā)展。供熱管線建設(shè)里程和供氣量已成為國家考核熱電廠的指標(biāo)以及供熱單位經(jīng)濟效益的晴雨表;熱網(wǎng)壓力管線建設(shè)中解決熱脹冷縮所用的各式補償器,其生產(chǎn)廠家、規(guī)模、數(shù)量均有較快發(fā)展。隨著管廊技術(shù)的推廣及現(xiàn)場施工環(huán)境的限制等多方面的因素下,旋轉(zhuǎn)補償器的應(yīng)用得到了較大規(guī)模的使用。一、與傳統(tǒng)補償器的比較:1、自然補償:耐溫耐壓高,安全性能好,但補償量小占地面積大,彎頭多,土建規(guī)模大,流速受阻,供熱半徑小,運行中減壓降溫大,
2、運行成本高,且不能隨意布置,所以一般已不采用。2、套筒補償器:五十年代產(chǎn)品,產(chǎn)品安全性能高,其軸向補償方式容易產(chǎn)生泄漏;因存在內(nèi)壓推力、土建設(shè)置困難并且工程量大、安裝要求高、熱網(wǎng)間斷運行不穩(wěn)定和溫度流量變化頻率高,更易產(chǎn)生泄漏事故,從而嚴(yán)重制約著它的使用。3、球型補償器:產(chǎn)品新,補償量適中,但因其結(jié)構(gòu)要求加工工藝復(fù)雜,使用過程容易泄漏,設(shè)計施工復(fù)雜、要求高、成本高,使用壽命短,只能保證3年內(nèi)不泄漏,后期保養(yǎng)費用高,在正常使用中不被建設(shè)單位和設(shè)計單位選用。4、波紋補償器:產(chǎn)品使用普遍,但因其結(jié)構(gòu)核心為不銹鋼薄板(板厚0.22.5mm)制作的波紋管,對溫度壓力很敏感;產(chǎn)品壽命短(810年),而熱網(wǎng)
3、管道壽命在15-20年間,所以要進行二次更換造成極大浪費和影響。軸向型波紋補償器內(nèi)壓推力大、工藝布置較為復(fù)雜、土建投資大、補償量??;其它型式波紋補償器雖不產(chǎn)生內(nèi)壓推力,但其布置位置和操作失誤等原因容易產(chǎn)生水擊(錘)使之爆裂變形,發(fā)生爆炸等惡性事故;加之波紋補償器生產(chǎn)廠家多而雜,為爭市場而降低生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),無序競爭,使產(chǎn)品容易引發(fā)不可預(yù)見性重大事故(全國每年有幾百起該類事故);地埋管如選用波紋補償器,發(fā)生泄漏事故后修復(fù)困難、程序復(fù)雜,牽涉面廣,對供熱單位和用戶都會造成很大損失,社會影響面大。5、無推力旋轉(zhuǎn)補償器系列:補償量大,安裝方便,但無推力旋轉(zhuǎn)補償器也因為無法補充填料的磨損量,產(chǎn)品使用幾年后發(fā)生
4、泄漏頻率高,發(fā)生泄漏時必須停汽檢修,影響電廠及用戶的效益和生產(chǎn)、生活秩序。該類產(chǎn)品因采用了變徑管而使產(chǎn)品在工作時因變徑而產(chǎn)生介質(zhì)漩渦,并產(chǎn)生流阻使介質(zhì)的壓力損失大且流速減慢,加之產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原因,穩(wěn)定性不好?,F(xiàn)在的無推力精密旋轉(zhuǎn)補償器彌補了傳統(tǒng)的無推力旋轉(zhuǎn)補償器存在的部分缺點。(改進后的優(yōu)點)1. 補償器的內(nèi)管與密封填料壓緊法蘭之間依靠精密加工,控制間隙距離,實現(xiàn)精密配合使產(chǎn)品運行時穩(wěn)定性提高,減少偏心磨損。2. 延伸管采用直管式,使介質(zhì)通過補償器時不產(chǎn)生旋渦,從而使流速、壓力降低的問題變的輕微,從而使通過直管式結(jié)構(gòu)使介質(zhì)流向發(fā)生變化時不受補償器的約束而成可能。3. 依靠兩次成型的工藝和優(yōu)良的工裝
5、設(shè)備,密封材料分二次成形,使密封材料在密封腔內(nèi)形成整體,保證密封性能。通過添加先進產(chǎn)品如:抗氧化劑使密封材料氧化進程滯后,從而提高產(chǎn)品壽命3-5年。綜上所述,無推力精密旋轉(zhuǎn)補償器既保留了無推力旋轉(zhuǎn)補償器的優(yōu)點,又通過以上方法使產(chǎn)品性能更加穩(wěn)定,產(chǎn)品壽命延長3-5年。二、結(jié)構(gòu)及工作原理:無推力精密旋轉(zhuǎn)補償器是有內(nèi)管、外套管、密封材料、填料壓緊法蘭、延伸管(直管式、變徑式)以及緊固裝置組成。通過兩個補償器和力臂形成力偶,使大小相等,方向相反的一對力,由力臂回繞著軸中心旋轉(zhuǎn),以達到力偶兩邊熱管產(chǎn)生的熱脹量的吸收。三、主要技術(shù)參數(shù)表序號公稱直徑DN(mm)補償量(mm)接管外徑最大徑向尺寸長度L(mm
6、)轉(zhuǎn)矩M(KNm)D1(mm)D2(mm)15001000571893100.58426501000762083100.7238001000892333101.114100010001082523101.295125010001332683301.836150012001593033302.357200012002193733303.938250015002734253608.1193000180032547736014.48103500180037752636018.50114000180042658036025.84124500200048063036036.211350002000530
7、69037045.12146000200063079037063.23157000200072093037072.701680002000820102837093.2017900020009201130370110.501810000200010201236375125.001911000200011201342375145.62012000200012201438375163.7 四.無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器的特點:1、產(chǎn)品安全性能高:因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理,使用材料厚度熱網(wǎng)管道母材厚度,運行中可經(jīng)受水擊的破壞力;產(chǎn)品耐溫耐壓,能滿足工程要求,能承受管線的溫度、壓力突然變化所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力,安全性能高
8、。2、設(shè)計方便:設(shè)計人員在設(shè)計熱網(wǎng)時,套筒式補償器和波紋補償器必須遵循“嚴(yán)格找中”的原則,因此每一個補償器前必須額外增加導(dǎo)向支架,而無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器不存在“找中”問題,因而也無需額外增加導(dǎo)向支架。因管道走向的不斷變化,波紋補償器、套筒補償器的應(yīng)力、盲板力、溫度、壓力、摩擦力、內(nèi)壓推力等眾多因素都要計算,非常繁瑣;采用免維護旋轉(zhuǎn)式補償器,對因介質(zhì)、流速、溫度及壓力等技術(shù)參數(shù)的變化而引起應(yīng)力變化,無需另外計算,只需計算其摩擦力。且布置形式眾多,設(shè)計計算簡單得多。3、產(chǎn)品壽命長:產(chǎn)品壽命可達25年以上,超過熱網(wǎng)管道的使用壽命,已由國家相關(guān)部門檢測確認(rèn)(熱網(wǎng)管線國家標(biāo)準(zhǔn)15年),比波紋補償器壽命
9、延長雙倍以上。4、結(jié)構(gòu)合理:由于無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器采用了特殊結(jié)構(gòu),其內(nèi)壓推力在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中已消除,使原有材料應(yīng)力學(xué)演變成機械動力學(xué)。在填料壓緊法蘭上方裝有組彈簧(為常數(shù),其數(shù)量根據(jù)通徑大小來確定),使密封填料在出現(xiàn)磨損損耗時能自動壓緊;內(nèi)外套筒之間精密加工并裝有滾柱,使產(chǎn)品工作自如,保證產(chǎn)品同心度和穩(wěn)定性。5、補償量大:補償量可達1800mm(其它類型補償器300mm),沒有任何一種產(chǎn)品可與之媲美;經(jīng)過用戶單位使用證明,成功安裝在480熱網(wǎng)管線后,補償距離超過500m,一般按200-500m使用一組為宜,也可根據(jù)現(xiàn)場地形而定,對低溫、熱水管和其它介質(zhì)的輸送管道可實行長距離使用。6、投資?。阂?/p>
10、無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器不產(chǎn)生內(nèi)壓推力,補償量大且熱力管道在作軸向位移時,無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器由于設(shè)有限位環(huán),幾乎不存在軸向推力。因而補償器兩端只需做很小的滾動流向支架就滿足要求,不需要設(shè)計主固定支架,土建規(guī)模大大節(jié)省,補償器數(shù)量使用減少。與采用其它類型補償器相比,工程總投資節(jié)約25%,經(jīng)濟效益相當(dāng)可觀。比選用軸向型波紋補償器可節(jié)約30(含管線使用期對波紋補償器的更換費用)。7、免維護、密封性能優(yōu)越:無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器、旋轉(zhuǎn)補償器和套筒補償器都采用了機械密封,因其運行方式不同所產(chǎn)生的效果就不同。套筒補償器因軸向運動密封面磨損大,旋轉(zhuǎn)補償器因無法補償磨損間隙容易產(chǎn)生泄漏。無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償
11、器工作原理是內(nèi)外套筒,相對旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)角度小,對密封材料產(chǎn)生磨損少。當(dāng)填料發(fā)生微量磨損時,依靠壓緊彈簧的張力給予補償;當(dāng)磨損量超過彈簧張力補償量時,只需扳緊彈簧壓緊法蘭上方的螺帽即可。運行無次數(shù)限制,不產(chǎn)生泄漏,從而大大提高供氣單位和用氣單位的經(jīng)濟效益。該產(chǎn)品補償5000次不產(chǎn)生泄漏,密封效果優(yōu)越。8、管道運行經(jīng)濟性高:使用無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器壓力降低是因為組裝彎頭引起的,由于補償器使用點少壓降降低,加之使用了內(nèi)管和變徑管為同徑,使介質(zhì)能順通、暢流,與軸向波紋補償器比,壓降降低,損失下降一半。在標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)下,降損平均0.03MPa/Km左右,大大降低其運行成本,使熱網(wǎng)長期運行的經(jīng)濟效益大幅提高,
12、而且使管線輸氣距離可延長20-30%,大大提高電廠供熱半徑,從而提高供熱單位經(jīng)濟效益和社會效益。9、安裝方法及型式多樣化:架空管線適合各種走向(彎曲、直行、直角)等。架空結(jié)合處、地埋管布置位置可隨意安排,地埋管使用效果更為明顯:因免維護旋轉(zhuǎn)式補償器可實現(xiàn)長距離補償,在地埋管中只需設(shè)置一個絕熱固定墩,其余采用滾動支架,外鋼套作為導(dǎo)向管支承內(nèi)工作管運動,可實現(xiàn)1000米內(nèi)不設(shè)補償器(指直線或只有一個拐彎),只需在伸出地面處裝一組免維護旋轉(zhuǎn)式補償器,即達到效果;如因地形復(fù)雜,可在地下設(shè)置一個補償裝置,同樣可實現(xiàn)。其缺陷只是在地面以下占地面積大一點。因地埋管采用無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器,鋼套管內(nèi)不設(shè)波紋
13、管補償器,不存在熱橋作用,作用到外套管的溫度很低,不超過40,其投資大大降低,而且其安全性大大提高,可保證安全使用25年以上。10、安裝、施工方便:工程安裝方便,無需冷拉、預(yù)緊等復(fù)雜施工工藝,對焊即可。11、新型產(chǎn)品-直埋補償器1.在無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器的外表增加了保護罩。2.彈簧壓緊法蘭內(nèi)壁采用精密加工,使產(chǎn)品的穩(wěn)定性和同心度更高。地埋免維護旋轉(zhuǎn)補償器結(jié)構(gòu)如下:圖41內(nèi)管 2緊固件 3彈簧壓緊法蘭 4壓簧 5填料壓蓋6外套管 7耳板 8延伸管 9密封填料 10鋼球 11補償器保護罩。 圖11:地埋式無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器1、 產(chǎn)品選用:在地管道如選用地埋免維護旋轉(zhuǎn)補償器可消除無推力免維護旋
14、轉(zhuǎn)補償器不能埋地的缺點,但在選用地埋免維護旋轉(zhuǎn)補償器盡量采用沉井。如地質(zhì)條件許可,可直接地埋。2、 產(chǎn)品的使用效果 地埋免維護旋轉(zhuǎn)補償器直接埋地雜物及泥土無法靠近無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器使產(chǎn)品能達到采用直接埋地安裝運行的方式,并使產(chǎn)品使用性能不受影響。 減少了檢查井裝置,節(jié)約了土建投資,有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。BTF、BTG系列耐溫、耐壓自密封旋轉(zhuǎn)補償器2.第四代BTF無推力精密耐高溫、耐高壓自密封旋轉(zhuǎn)補償器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖及特點: 2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖圖5:BTF無推力精密耐高溫、耐高壓旋轉(zhuǎn)補償器1、緊固件 2、填料法蘭 3、密封填料組合 4、耐壓密封組合 5、 滑動環(huán) 6、 限位塊 7、 變徑管
15、 8、標(biāo)牌 9、外套管 10、內(nèi)管2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點: 2.2.1此款產(chǎn)品所有零部件均是根據(jù)客戶提供的管道材質(zhì)及參數(shù)進行專門設(shè)計,使產(chǎn)更具針對性。2.2.2旋轉(zhuǎn)補償器的部件均采用整體鍛件或壓制成型,產(chǎn)品的機械性能更優(yōu),精度更高。2.2.3旋轉(zhuǎn)補償器的密封填料是經(jīng)過特殊工藝的處理,里面增加了合金材料、碳纖維、抗氧化劑等八種材料,密封抗壓性能更好,正常溫度可達550,如有特殊要求耐溫性能可進一步提高。此密封填料還有一個優(yōu)勢就是膨脹系數(shù)比較高,在蒸汽管道上溫度比生產(chǎn)時的溫度要高,依靠密封填料的膨脹就可以實現(xiàn)自密封的效果。2.2.4在密封腔內(nèi)特別增加了特制的耐壓密封組合件,增加了產(chǎn)品的抗壓、密封性能。
16、3. 第五代BTG免維護耐高溫、耐高壓自密封旋轉(zhuǎn)補償器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖及特點3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 圖61、專用級緊固件 2.彈簧法蘭 3.碟形彈簧 4、填料法蘭 5、密封填料組合6、耐壓密封組合 7、 滑動環(huán) 8、 限位塊 9、變徑管 10、標(biāo)牌 11、外套管 12、內(nèi)管3.2.產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點: 因我公司無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器系列產(chǎn)品在市場上的銷售應(yīng)用非常成功,等到了廣大客戶的一致好評,并成為很多客戶的指定產(chǎn)品,故我公司根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗和我公司密封領(lǐng)域的優(yōu)勢有推出了第五代BTG免維護耐高溫、耐高壓自密封旋轉(zhuǎn)補償器,其有如下優(yōu)勢:3.2.1此款產(chǎn)品所有零部件均是根據(jù)客戶提供的管道材質(zhì)及設(shè)計參數(shù)進行專門
17、設(shè)計,使產(chǎn)更具針對性。3.2.2旋轉(zhuǎn)補償器的部件均采用整體鍛件或壓制成型,產(chǎn)品的耐壓、安全性能更高。3.2.3旋轉(zhuǎn)補償器的密封填料是經(jīng)過特殊工藝的處理,里面增加了合金材料、碳纖維、抗氧化劑等八種材料,密封抗壓性能更好,正常溫度可達550,如有特殊要求耐溫性能可進一步提高。此密封填料還有一個優(yōu)勢就是膨脹系數(shù)比較高,在蒸汽管道上溫度比生產(chǎn)時的溫度要高,依靠密封填料的膨脹就可以實現(xiàn)自密封的效果。3.2.4在密封腔內(nèi)特別增加了特制的耐壓密封組合件,增加了產(chǎn)品的抗壓、密封性能。3.2.5針對目前高溫高壓的管道我公司特別對彈簧進行了設(shè)計,引用航天技術(shù)改為碟形彈簧,并采用耐高溫的材料,使產(chǎn)品的性能更好更穩(wěn)定
18、五、旋轉(zhuǎn)補償器的布置1.可以布置在:架空管線間、地埋管線間、架空和地埋結(jié)合處、高管位和低管位處、直角轉(zhuǎn)彎處、非直角轉(zhuǎn)彎處等,且布置位置的隨意性很大,不影響補償效果。 2.直線路徑中無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器布置時見圖一,在補償器前后,將直線管道向兩側(cè)打折布置,形成夾角(一般為135和150),兩側(cè)斜出的距離為設(shè)計所需的L值。圖1 BTA無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器在直線管道中的布置示意圖應(yīng)用我公司生產(chǎn)的無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器(簡稱BTA)二只或三只,組成型或型結(jié)構(gòu)(立體示意圖見圖1)便可獲得具有極大熱補償能力和很小軸向推力的補償裝置。圖2:立體布置示意圖3、旋轉(zhuǎn)補償器布置結(jié)構(gòu)圖(1)型組合(見圖3、圖4
19、)圖3 型組合補償器立體圖(平行布置) 圖4 型組合補償器平面圖管道受熱時的熱膨脹量為:x=(L1+L2)(t2-t1) (mm) 式中:x管道受熱時X方向的膨脹量, mm管材的線膨脹系數(shù)mm/mmL1左側(cè)直管長度,mmL2右側(cè)直管長度,mmt1管道安裝時溫度,t2輸送介質(zhì)溫度,該類補償器組合主要用于受熱管線的非直線(直線管線錯位及拐角)或短距離直線管段中。當(dāng)補償器布置于兩個固定支架之間且兩端有相同的熱脹量和相同的熱脹推力時,在熱脹推力F構(gòu)成的力偶作用下,力臂L環(huán)繞中心O旋轉(zhuǎn)角,從而吸收管道兩端的熱伸長。而當(dāng)補償器不是布置在兩個固定支架中心,偏于較短管線的一端,在運行時力臂L的中心O則會偏向較
20、短管線的一端通過回繞來吸收兩端方向相對、大小不等的膨脹量1、2。(2)型組合(見圖5、圖6)圖5 型組合補償器立體圖(直線布置) 圖6 型組合補償器正面圖該類補償器組合主要用于受熱管線的長距離直線管段中。該類補償器在直線管段的兩側(cè)對稱布置,依靠受熱管道兩端熱脹推力F及力臂L構(gòu)成的兩對力偶同步旋轉(zhuǎn),使得圖6中的角和補償間距B由大變小,以達到吸收熱伸長量的目的。(3)內(nèi)套管長度和H值型組合中BTA旋轉(zhuǎn)補償器的臂高(見圖3中所示)H= 21.5DN內(nèi)套管長度,型組合中旋轉(zhuǎn)補償器的寬H=2(內(nèi)套管長度21.5DN),見表1。 表1 BTA旋轉(zhuǎn)補償器的H值 (mm)公稱通徑506580100125150
21、200250300350400450500600700800900100011001200150018002000BTA內(nèi)套管長300300320320320320330360390405405405405405410410420430450460480500510H型4504955606206957709301110129014551605175519052205251028103120343037504060498059006510型9009901120124013901540186022202580291032103510381044105020562062406860750081209
22、9601180013020型組合中BTB旋轉(zhuǎn)補償器的臂高(見圖3中所示)H= 21.5DN內(nèi)套管長度,型組合中旋轉(zhuǎn)補償器的寬H=2(內(nèi)套管長度21.5DN),見表9。 表10 BTB旋轉(zhuǎn)補償器的H值 (mm)公稱通徑506580100125150200250300350400450500600700800900100011001200150018002000BTB內(nèi)套管長220220220220230240250250260270270280290290300300310320330340360380390H型370410460520605690850100011601320147016301
23、7902090240027003010332036303940486057806390型74082092010401210138017002000232026402940326015804180480054006020664072607880972011560127804、 BT系列旋轉(zhuǎn)補償器的布置特點4.1 BT系列旋轉(zhuǎn)補償裝置固定支柱間的最大跨距BT系列旋轉(zhuǎn)補償是一種全新的補償裝置,依據(jù)其工作原理和實際的軸向推力,并考察了大量的成功實例后,其固定支柱間的最大跨距可能達到表2所示的水平:表2 BT系列旋轉(zhuǎn)補償器裝置固定支柱間的最大跨距 (m)管道通徑(mm)20020035040060070
24、0敷設(shè)方式架空滑動托座200250300350滾動托座250300350400地埋滾動夾克管250300350400注:對20#無縫管工作溫度上限為425.對Q235管工作溫度上限為350。由于固定支柱間的最大跨距特別大,在特殊情況下(例如:嚴(yán)重水擊振蕩,升壓過快等),系統(tǒng)可能失穩(wěn)。為此,每隔一定距離(一般每隔23個支柱跨距)應(yīng)設(shè)置一個導(dǎo)向支柱。4.2 關(guān)于臂長的討論圖1中L為BT系列旋轉(zhuǎn)補償器裝置的臂長L的大小,直接決定了軸向推力的大小,同時由于一般不在裝置范圍內(nèi)設(shè)置支柱,因此L值不可過大。即BT系列旋轉(zhuǎn)補償器裝置的展開長度不得超過水平布置直管跨距的0.73倍(DN200的管道由強度條件決定
25、, DN150的管道由剛度條件決定):當(dāng)然,L值更不可以過小,過小的L值將導(dǎo)致BTA裝置不能正常工作,而且軸向推力特別大。(如果大到和套筒補償器的摩擦力差不多,那么其補償量也只能和套筒補償器差不多。)所以正確的辦法是在保證了展開長度的前提下,讓L盡量地大些。4.3 “組合”的布置特點圖7為組合的詳細平面布置圖,由圖可知,當(dāng)“組合”左右的熱補償值相等時,通過“組合”的中心在XOY平面內(nèi)以半徑等于L/2繞Z軸作旋轉(zhuǎn)運動,實現(xiàn)熱補償,“組合”L的最小允許值Lmin由下式?jīng)Q定:圖7 Lmin= (L)2()2 Sin(/2)= /L/2= arcsin(/L)= 2arcsin(/L) 式中:L“組合
26、”兩補償器管道之間的垂直距離,mm單側(cè)補償量,mm (當(dāng)兩側(cè)補償量不同時,按較大補償量計算)該類補償器組合應(yīng)注意的是在吸收熱伸長時,當(dāng)力臂旋轉(zhuǎn)到/2處,管道將出現(xiàn)最大的離心擺動值Y 。顯然Y值對該補償器的正常運行是不利的。它將對第1導(dǎo)向支柱(離BTA最近)產(chǎn)生附加扭矩M1d。M1d與L1d(見圖7)的2次方成反比。當(dāng)L1d=0時M1d??梢?,這是不允許的。但當(dāng)L1d大到等于23“水平直管支柱跨距”時,M1d就很小了。那時第1導(dǎo)向支柱就可按普通導(dǎo)向支柱(類似于波型或套筒補償器的導(dǎo)向支柱)來設(shè)計。所以對“組合”,第1導(dǎo)向支柱應(yīng)設(shè)在距“組合”23支柱跨遠的地方。“組合”的Y值由下式?jīng)Q定:Y=(L L
27、22 )/2 ymax= L/21-cos(/2) 4.4 “組合”的布置特點圖8圖8為“組合”的平面布置圖,由圖可知“組合”左右兩直管在同一條軸線上,并進行雙向補償,不存在徑向位移。若“組合”為上向布置時,由于重心較高,當(dāng)它正在補償時,可能會擺動。為此, 必須將最靠近它的左右兩只支柱設(shè)計為導(dǎo)向支柱,以增加穩(wěn)定性,應(yīng)當(dāng)注意到圖8所示B值存在一個最小值:BminBmin=1+2+Dw+2Sbo式中: Dw-管道外徑Sbo保溫層厚度1、2左右兩側(cè)補償量顯然,B不可小于Bmin。由于在兩導(dǎo)向支柱間不可再設(shè)支柱,又由于彎頭有6個,如果彎頭選用煨彎彎頭,則實際的臂長就不可能足夠長。為此我們建議彎頭應(yīng)選用
28、熱壓彎頭,并加高一級壓力等級。這樣,即使直管選用的是螺旋管,也可按無縫管的標(biāo)準(zhǔn)來計算“水平布置直角彎的跨距”。最終達到增加臂長,降低軸向推力,增加熱補償量的目的。5、BT系列旋轉(zhuǎn)補償器選型參數(shù)要點BT系列旋轉(zhuǎn)補償器,作為一種新型的補償能力特別大的補償裝置,它的性能優(yōu)于套筒補償器,即使性能同于套筒補償器,也只要在套筒補償器規(guī)定的最大間距處,改滑動支架為導(dǎo)向支架就可等效地擴大補償距離。為此,使用本公司補償器進行長距離補償時可按表3設(shè)置導(dǎo)向支架。表3 長距離補償時導(dǎo)向支架的間距 (m)公稱通徑(mm)100125150200250350500600700800導(dǎo)向支架間距70707090901001
29、10110120130比照長距離補償?shù)奶淄惭a償器在靠近補償器處增設(shè)導(dǎo)向支架的做法,建議在“組合”補償器的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向支架。由于“組合”補償器補償時存有橫向擺動,故兩側(cè)補償器一定距離內(nèi)不得設(shè)置導(dǎo)向支架,見表4。表4 補償器兩側(cè)導(dǎo)向支架距補償器的距離 (m)公稱通徑(mm)100200350500600700800800組合3540455055606265組合上向布置58121720242832下向布置817222835424850為限制Y值過大,設(shè)計時必須對擺動角 (與補償量成正比)加以限制。的大小直接反映了補償量的大?。褐翟酱?,補償量越大,同時Y向的擺動量也越大。此外,角越大,補償器密封材料的
30、壽命越短,對大管徑,這種情況更加明顯。值的max參見表5,同時推出另一組推薦使用值max參見表6。表5 的極大值(max) ()公稱通徑(mm)200250300350400450500600700800max組合5552.55047.54542.540353028組合65的意義和取值同組合,本公司的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是按表6取值的,以保證有較大的補償能力和較緊湊的結(jié)構(gòu),所以當(dāng)設(shè)計認(rèn)為有較大的空間和只需要較小的補償能力時應(yīng)把取得小一些,以保證補償器的摩擦推力更小(固定支架可以做小一些),使用時間更長。表6 的推薦值(max) ()公稱通徑(mm)20025030035040045050060070080
31、0max組合50454240353230282623組合60表8 鋼材平均線膨脹系數(shù) 鋼類在下列溫度()與20之間的平均線膨脹系數(shù),10-6mm/mm50100150200250300350400450500550600650700碳素鋼、碳錳鋼、錳鉬鋼、低鉻鉬鋼11.1211.5311.8812.2512.5612.9013.2413.5813.9314.2214.4214.62中鉻鉬鋼(Cr5MoCr9Mo)10.5210.9111.1511.3911.6611.9012.1512.3812.6312.8613.0513.18奧氏體鋼(至Cr19Ni14)16.5416.8417.0617
32、.2517.4217.6117.7917.9918.1918.3418.5818.7118.8718.97高鉻鋼(Cr13Cr17)9.599.9410.2010.4510.6710.9611.1911.4111.6111.8111.9712.11Cr25Ni2015.8415.9816.0516.0616.0716.1116.1316.1716.3316.5616.6616.9117.14六、設(shè)計須知1.基本情況(1) 組合不供整組,只供單臺補償器。(2) 組合可供非標(biāo)整組和標(biāo)準(zhǔn)整組和單臺補償器。 (3) 供補償器時須注明:通徑、工作壓力、溫度。(4) 供非標(biāo)組合時應(yīng)注明:通徑、工作壓力、臂
33、長和H值、溫度。 (5) 供標(biāo)準(zhǔn)組合時應(yīng)注明:通徑、工作壓力、補償能力、溫度。2、安裝及注意事項(1) 安裝前檢查內(nèi)管外端是否露出壓蓋,達到設(shè)計要求。(2) 將補償器直接焊接(或法蘭連接)在管道上,焊接時應(yīng)用防護罩保護補償器。注意按補償器規(guī)定的介質(zhì)流向指示標(biāo)志進行安裝。(3) 補償器與管道保持同心。須對旋轉(zhuǎn)角的一半進行預(yù)偏裝或安L的一半進行預(yù)偏裝。 (4) 在靠近補償器兩端合適的位置應(yīng)各有一個可靠的導(dǎo)向支座、保證運行時自由伸縮。對管道托座應(yīng)按照膨脹量加安全余量并對使用溫度和安裝溫度進行適當(dāng)考慮。 (5) 端管焊接應(yīng)符合GB985-88,GB986-88的規(guī)定. (6) 嚴(yán)寒季節(jié)焊接時,應(yīng)對鋼管
34、端部及端管進行預(yù)熱。(7) 安裝后檢查各壓蓋螺栓是否均勻一致擰緊,(不要過緊,只要均勻),然后進行分段水壓密封試驗,合格后方可進行系統(tǒng)試壓,試驗可采用工作壓力的15倍或按設(shè)計部門提供的數(shù)據(jù)要求進行試壓,試驗時分3次進行。第一次升壓至13的工作壓力,關(guān)閉充水門,觀察是否有滴水現(xiàn)象,若出現(xiàn)滲漏,請在漏處稍加擰緊即可止漏。第二次升壓至工作壓力,停止升壓進行觀察,是否有滲漏現(xiàn)象。第三次升壓至15倍工作壓力,持續(xù)10min后,若壓力不變證明強度試驗合格,當(dāng)壓力再降至工作壓力時,持續(xù)30min,若壓力仍不變,則說明合格。3、 使用及維修正常情況下,使用20年以上,不會泄漏,如有個別滴漏現(xiàn)象時,只需稍加擰緊
35、彈簧壓緊法蘭螺栓即可止漏。4、填料的物理、機械性能及特點(1) 使用溫度范圍1962600。(2) 韌性好、彈性好、密封性能強。(3) 耐腐蝕性能:對酸類、有機溶劑、有機汽體、蒸汽等均有良好的耐腐蝕性能。(4) 自潤滑性能高、摩擦系數(shù)低,使用壽命長。(5) 氣密性好,對汽體、液體具有良好的不滲透性。(6) 物理性能: 密 度:0.81.8gcm純 度:98%線膨脹系數(shù):層間11xl0 mm/mm摩擦系數(shù):012(石墨與碳鋼)015(石墨與石墨)(7)機械性能氣孔率(體積分?jǐn)?shù))10%20%抗壓強度:80180MPa抗折強度:2555硬 度:5085HS5、組合的變異形式“組合”是有缺點的,那就是
36、彎頭較多,臂長不可能更長。為此,本公司給出了四種“組合”的變形型式(見圖12),以適應(yīng)城市熱網(wǎng)鋪設(shè)安裝時各種不同情況的需要。圖中1型為上(下)向布置;2型為居中布置;3型為側(cè)向布置;4型為只具有單向補償能力的轉(zhuǎn)角布置。此外,根據(jù)需要“組合”的臂高(見圖12中所示H)是可以增加的,但其展開長度不能超過“水平布置直角彎管的跨距”。圖12應(yīng)用舉例說明例1某熱網(wǎng)蒸汽管線壓力為16kgcm,工作溫度為320,選用377x820#鋼管,保溫層厚度為80mm,選用型旋轉(zhuǎn)補償器,求結(jié)構(gòu)尺寸、工作時最大摩擦力。 (圖13)解:(1) 根據(jù)max的要求,查表5得: DN350 管max=47.5 要滿足補償量x,
37、則最小值應(yīng)滿足要求: =(Ll+L2)(t2t1) =1310 (150+140)10(320-20)=1131mm=1131m 2arcsin(2L)max 2Lsin(47.5/2) 即1.131/2Lsin23.75(查表sin23.75=0.4027) 則L1.404m 取L=2m時,則=2arcsin(2L)=2arcsin1.131(22)=216.24=32.4833(2) 擺動值: Y=L21cos(2)=22(1cos332) =1(1-0.9583)=0.0417m=41.7mm (3) 求摩擦力: 查表6得:DN350,轉(zhuǎn)矩為18.50kNm 由M=FL得F=ML=18.
38、502=9.25kN=0.9432T(4) 補償器安裝示意圖(圖14) (圖14)例2某熱網(wǎng)工作壓力為2.5MPa,工作溫度為300,選用426x8鋼管,保溫層厚140mm,兩固定支架間距為250m,擬用組合補償器。求結(jié)構(gòu)尺寸和最大摩擦力。 (圖15)解:(1)結(jié)構(gòu)尺寸: 關(guān)系式:B=2Lsin(2) B+ Dw+8 =12.5910 25010(300-20)+0.426+0.14=14473m 即:2Lsin(2)14473 查表得max=45 2Lsin22.514473m L1.4473/(20.3827)L1.4473/0.7654 L1.89 m (2) 最大摩擦力: 查表6,轉(zhuǎn)矩
39、為25.84kNm M=FL 則F=M/L=25.841.89=13.67kN=1.39TBT系列旋轉(zhuǎn)補償器與其它形式補償器性能價格的比較選用三種不同補償器型式的投資價格比較表377 2000m熱網(wǎng)管線(含三個90轉(zhuǎn)彎)序號項目內(nèi)容型自然補償方式軸向波紋管補償方式旋轉(zhuǎn)補償器(此處以BTA免維護旋轉(zhuǎn)補償器為例)補償方式13778螺旋焊管需直管2310米,168200Kg需直管1970米,143450Kg需直管1995米,145240Kg單價:3.9元/ Kg 計:655980元單價:3.9元/ Kg 計:559455元單價:3.9元/ Kg 計:566436元2補償器利用彎頭和直管對接需軸向型波
40、紋管32只需補償器6組12只不單獨列支費用單價:6000元/只 計:192000元單價:8200元/只 計:98400元390彎頭需165只 單價:700元/只需5只 單價:700元/只需24只 單價:700元/只計:115500元計:3500元計:16800元4固定支架需40支 單價:3250元/支需32支 單價:3250元/支需7支 單價:2200元/支計:130000元計:104000元計:15400元5滑動支架需低架65支 單價:2000元/支需152支 單價:2000元/支需147支旋轉(zhuǎn)補償器采用滾動支架需高架80支 單價:2600元/支另需8支補償器兩端大固定柱單價:1500元/支
41、計:338000元單價:9500元/支 計:380000元計:220500元6彈簧支架需80只 單價:1200元/只不需不需計:96000元7滾動支架不需不需需147只 單價:250元/只計:36750元8疏水器需40套 單價:1500元/套需13套 單價:1500元/套需7套 單價:1500元/套計:60000元計:19500元計:10500元9安裝費計:295000元計:266000元計:270000元10內(nèi)60硅棉外80巖棉計:450000元計:410000元計:420000元50鍍鋅鐵皮外包扎保溫施工11支架油漆計:15000元計:15000元計:13000元12合 計2155480元
42、1949455元1667786元說明:1、從經(jīng)濟總投資比較看:選用無推力免維護旋轉(zhuǎn)補償器比選用型自然補償節(jié)約22.625%。比選用軸向型波紋補償器節(jié)約14.448%。 2、使用波紋管補償器,在合理使用年限中需更換3次以上或更多,波紋補償器造價是一次投資的三倍。 3、本測算表中不含征地及綠化賠償?shù)荣M用。 4、根據(jù)測算,三種方案比較,波紋補償器的造價更高,安全系數(shù)最低。選 用 三 種 不 同 補 償 器 型 式 的 綜 合 性 能 比 較 表377 2000m熱網(wǎng)管線(含三個90轉(zhuǎn)彎)序號具體內(nèi)容型自然補償方式軸向波紋管補償器方式免維護旋轉(zhuǎn)補償器補償方式1每組補償器補償管道長度55m55m3004
43、00m2過熱蒸汽流量40T/h時的壓力降02MPa016 MPa009MPa3補償器使用壽命小于或等于直管道的使用壽命810年大于管道使用壽命515年4熱網(wǎng)工程安全性較好管道長期處于應(yīng)力狀態(tài)下工作,管道和土建支柱處于相對不穩(wěn)定狀態(tài)較差補償器是熱網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)的主要因素之一,管道長期處于應(yīng)力狀態(tài)下工作,管道和土建支柱處于相對不穩(wěn)定狀態(tài)好管道不受力,補償器為剛性結(jié)構(gòu)5固定支架受單向盲板推力無約35T(大固定支架)無6運行時固定支架受管道彈性推力很大很大無7氯離子腐蝕及應(yīng)力腐蝕不影響氯離子大于25ppm時,波紋管材料會產(chǎn)生氯離子腐蝕和應(yīng)力腐蝕,產(chǎn)生泄漏或爆裂不影響8疲勞壽命較好較差(最好使用于恒定工況
44、下,有疲勞次數(shù)限制)不影響9管網(wǎng)壓力、溫度變化時補償器的適應(yīng)性較敏感極敏感,在使用工況突變時,會導(dǎo)致補償器超出補償能力而破壞不影響10補償器對水擊時的承受能力較差極差不影響11補償器布置位置的設(shè)置固定位置,不易調(diào)整固定位置,不易調(diào)整隨意管線中設(shè)置12支線的抽口或局部的地埋等情況對補償器的設(shè)置的影響需重新計算和布置可能需增加補償器需重新計算和布置可能需增加補償器不影響,抽口位置可以在任何位置局部地埋改線不必增加補償器13運行維護、檢修極少正常情況下,有可能考慮在30年使用中,需更換3次補償器,非正常情況下可能更多。無需維護14補償器布置對環(huán)境美觀的影響占地或占空間較大不美觀,嚴(yán)重影響環(huán)境美觀對外
45、觀視覺無明顯影響對環(huán)境美觀無影響在較長距離中有一局部結(jié)構(gòu)變化或設(shè)置于轉(zhuǎn)角處,幾乎不影響環(huán)境美觀15對地質(zhì)要求較嚴(yán)嚴(yán)格具有抗震功能、對地質(zhì)要求低16施工要求及難度較好,需對補償力臂進行冷緊要求較高,施工難度較大安裝方便備注:以上性價比以2006年物價基數(shù)做參考該系列產(chǎn)品推出市場以來得到很多用戶的青睞。全國各地近萬家用戶都在使用該系列產(chǎn)品,并得到一致好評;使用過后,無一用戶出現(xiàn)質(zhì)量問題,使用壓力最高達10.0MPa以上,溫度達550以上,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。BT系列旋轉(zhuǎn)補償器的成功使用帶來了熱網(wǎng)管道設(shè)計、使用、安裝的新概念;其先進性是其它類型的補償方法所無法相比的、其可靠性、優(yōu)越性、實
46、用性已被眾多設(shè)計院所、使用單位和安裝單位認(rèn)可。以下介紹的常用形式,特殊形式視現(xiàn)場特殊工況而定。 圖一 11型的布置方式,補償器的優(yōu)點:補償量大、造價低、適用面廣。對A段與B段的高度、平行度要求不高,但橫向有一定位移。(1)A段、B段距離都較長,得利用地形管線可以錯位布置;(2)A段、B段距離都很長,并只能在一條直線上;(3)A段較長、B段已轉(zhuǎn)過90左右角度,這種布置只能起到A段的補償作用;(4)A段、B段成接近150左右,但A、B段都需要補償,這種布置形式A、B段不能過長。安裝注意事項:a 安裝時應(yīng)根據(jù)補償量的大小,補償器應(yīng)偏裝C距離,偏裝量C是補償量1/2。b 根據(jù)補償量和補償器臂長L,計算
47、出橫向位移量,安裝時管道托座在支柱上必須有足夠的位置。圖二 22的布置方式,補償器一般布置在A、B段成90,而且A、B段高低差大于3倍D(D為管道外徑),只能單向補償,管道向左右轉(zhuǎn)都可以布置,但需要安裝彈簧支架。圖例布置說明:(1) 管道成90 轉(zhuǎn)角,只能A段補償;(2) 管道成90轉(zhuǎn)角,只能B段補償。安裝時應(yīng)偏裝1/2 的偏裝量。圖三 33的布置方式補償器一般布置在A、B段管線在同一條直線上,A、B段高低差在4D倍以上(D為管道外徑)。(1) 補償器安裝在管道的右例;(2) 補償器安裝在管道的左例。安裝注意事項:a 安裝彈簧支架,如果補償量過大時,上下支柱都必須安裝彈簧支架:b 安裝時偏裝量
48、為1/2補償量。圖四 44的布置方式,補償器一般布置在A、B段在同一方向,不在一條直線上,有高低差。A、B 段的高低差應(yīng)大于6倍D(D為管道外徑)(1) B段在A段的右側(cè);(2) B段在A段的左側(cè)。安裝注意事項:a 補償器臂短時應(yīng)安裝彈簧支架;b 安裝時應(yīng)偏裝1/2的偏裝量,并考慮橫向位移。圖五 55的布置方式補償器一般布置在A、B段在同一方向,不在一條直線上,有高低差,A、B段的高低差應(yīng)大于3倍D(D為管道外徑)。(1) B段在A段的右側(cè);(2) B段在A段的左側(cè)。安裝注意事項:a 安裝時要安裝彈簧支架,補償量大時,補償時高低變化大時,應(yīng)上下支柱都必須安裝彈簧支架。b 安裝時應(yīng)偏裝1/2的偏裝量。圖六 1型的布置方式,補償器一般在不可以布置BTB-進,再使用這種型號,因為1型的布置方式型造價高、占用的空間大,占用空間左右各不小于4倍D(D為管道外徑),上部空間不少于5倍D(根據(jù)補償量的大小決定)。圖例布置說明:圖上布置的1型的布置方式,根據(jù)現(xiàn)場情況也可向下布置或左右布
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