波纹管补偿器在钢厂内架空蒸汽管道上的应用

2019-07-21

针对钢厂内架空蒸汽管道方形补偿器占地面积大的问题,结合实际工程,阐述了波纹管补偿器在钢厂内蒸汽管道上的选

    针对钢厂内架空蒸汽管道方形补偿器占地面积大的问题,结合实际工程,阐述了波纹管补偿器在钢厂内蒸汽管道上的选取、计算及注意事项等应用问题。
1 前言
    为了防止蒸汽管道升温时,由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏,需要根据蒸汽管道的热伸长量及应力计算,设置适应管道温度变形的补偿器,用于吸收管道的热伸长,从而减小管壁的应力。
    蒸汽管道的敷设方式分为架空敷设、地沟敷设和直埋敷设,目前钢厂内蒸汽管道多采用架空敷设。补偿方式尽量采用自然补偿,即充分利用管道本身的柔性来补偿管道的热膨胀,但当自然补偿不能满足要求时,必须增设补偿器。常用的补偿器有方形补偿器、波纹管补偿器、球形补偿器和填料试补偿器等。
    自然补偿是利用管路几何形状所具有的弹性来吸收热变形,其缺点是管道变形时会产生横向位移。方形补偿器由管子弯制或由弯头组焊而成,利用刚性较小的回折管挠性变形来补偿管道的热膨胀,虽在制造和维修方面方便,但由于管道弯头数量的增多,会加大蒸汽管道的压降,介质流动阻力大、热损失大且占地面积大。套筒补偿器用于蒸汽管道时,占地小,介质流动阻力小,但其维修工作量大。
    波纹补偿器是用单层或多层薄壁金属管制成的具有轴向波纹的管状补偿设备。工作时,它利用波纹变形吸收管道的热伸长来进行管道的热补偿。蒸汽管道上使用的波纹管,多用不锈钢制造。波纹补偿器按波纹形状主要分为“u”形和“Q”形两种;按补偿方式分为轴向、横向和铰接等形式。在采用波纹管补偿器用于蒸汽管道时,管道只发生轴向变形;其结构紧凑,占地面积小,补偿器本身有较高的压力承受能力和耐腐蚀能力,介质流动阻力小且不用专门维修嘲。
2 工程概况
    某钢厂蒸汽管道全部为架空敷设,管线长约1000 m,管径DN500(~b529x7),设计温度260 oC,设计压力lI3 MPa,管道安装温度10℃。蒸汽管道局部布置图详见图1。
图1 蒸汽管道布置图
    图1 蒸汽管道布置图
    现结合本次工程设计谈谈蒸汽管道架空敷设波纹补偿器的设计要点。
3 蒸汽管道固定支架间距的选取
    为了保证蒸汽管道的稳定性,在蒸汽管道上设置若干固定点,将管道分为若干补偿管段,分别进行热补偿,从而保证各个补偿器的正常工作。蒸汽管道固定支架的间距必须满足以下几个条件:
    (1)管段的热伸长量不得超过补偿器所允许的最大补偿量;
    (2)管段因热膨胀和其他作用而产生的推力,不得超过固定支架所能承受的允许推力;
    (3)不应使管道产生纵向弯曲。根据以上条件并结合已投产工程的设计和运行经验,本工程蒸汽管道固定支架最大间距取100 m。
4 导向支架设置
    为使外压轴向型补偿器严格地按管线热胀或冷缩,补偿器应靠近一个固定支架,并设置导向支架。导向支架可控制横向位移和防止纵向变形。两个固定支架之间设置的轴向补偿器,一端靠近固定支架,另一端依次设置三级导向支架,导向支架位置可按图1进行设置。
5 波纹管补偿器的安装
    (1)安装前应对补偿器外观进行认真检查,核对产品合格证及产品说明书,并清除波纹间异物,防止机械损伤。
    (2)安装时波纹管补偿器均需预拉伸。当产品注明预拉伸量时,按产品的标明数值进行预拉伸;当产品未注明时,其预拉伸量为AL/2,或按产品说明中的公式计算。
    (3)波纹管补偿器安装方向:必须使补偿器内导流套筒与管内介质流动方向一致,不得装反。严禁用补偿器变形的方法来调整管道的安装偏差。
    (4)当补偿器被正确固定和导向后,应拆除补偿器上用于安装运输的辅助定位构件及紧固件或按设计要求将限位装置调到规定位置。装有补偿器的管系,在固定支架、滑动支架和导向支架安装完毕之前,不得进行系统试压。
6 结论
    在钢厂架空蒸汽管道上采用波纹管补偿器,可有效降低系统压降,减少架空管廊占地,为钢厂环境改善贡献力量。建议在有条件的钢厂适当采用。