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        波紋補償器的有關技術參數技術條件說明

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        波紋補償器的有關技術參數技術條件說明
        發布人:河北偉業波紋管  發布日期:2011/7/18 11:01:22

        一、波紋補償器的有關技術條件說明

         

        1、 所列產品的撓性元件-金屬波紋管,其制造材料為奧氏體型不銹鋼( 0Cr19Ni9 , 1Cr18Ni9Ti ),當接管與法蘭材料為炭鋼時,產品工作溫度范圍為- 20 ℃~ 400 ℃;當接管與法蘭為不銹鋼時,產品工作溫度范圍為- 250 ℃~ 600 ℃;加襯耐溫層后,產品可承受介質 800 ℃~ 1200 ℃以上的高溫,我們也可根據用戶的需要采用其他金屬和纖維材料制造專用補償器。

        2、 補償量、剛度的溫度修正

        樣本所列各參數是在 20 ℃情況下計算得出的,若補償器實際使用溫度與 20 ℃不同,可按表一、表二提供的系數,對補償量 X 。、 Y 。、θ。及剛度 K 實施修正,以便確定補償器的實際補償量和剛度。

        溫度對補償量的修正系數 f 1表一

         

        例 1 :求 N = 3000 次、 t = 300 ℃時, 0.6TNY250*6J 補償器的軸向補償量及剛度。

        查樣本:軸向補償量: X0 = 89 ;

        軸向剛度 Kx = 228N/mm

        經修正: x ′= f1*X0 = 1.025*89 = 91.225mm

        K ′= f2*Kx = 0.901*228 = 205.43N/mm

        例 2 :求 N = 2000 次、 t = 300 ℃時, 0.6DLB250*2000F 補償器的橫向補償量及橫向剛度。

        查樣本:橫向補償量: Y0 = 287mm

        橫向剛度: Ky = 5N/mm

        經修正: Y ′= f1*X0 = 1.025*287 = 294.18mm

        Ky ′= f2*Ky = 0.901*5 = 4.51N/mm

        3、 勞破壞次數、安全壽命與補償量

        為方便用戶合理的選擇產品,樣本中給出了補償器在諸疲勞破壞次數下的補償量,如:軸向型的補償器,樣本中列出了疲勞破壞次數 N 為 1500 次, 3000 次, 15000 次時的補償量;拉桿橫向補償器、鉸連補償器、直管壓力平衡補償器,樣本中列出了疲勞破壞次數 N 為 15000 次時的補償量;曲管壓力平衡補償器,樣本中列出了疲勞破壞次數 N 為 4500 次時的補償量。用戶可根據產品工作的環境與使用壽命來選擇不同疲勞次數下的補償量。

        疲勞破壞次數時根據波紋管的結構參數、補償量和壓力值,通過計算和實驗驗證而確定的。由于波紋管的疲勞問題比較復雜,其數值散布度較大,因此國家有關標準規定,在確定補償器的安全疲勞次數[ N ]時,要有 15 倍的安全系數,即

        [ N ]= N/15

        [ N ]-安全疲勞壽命

        N -疲勞破壞次數

        若用戶實際選用的疲勞次數與樣本所列的疲勞次數不符時,請按表三、表四給出的系數進行修正。

        例 3 :求 0.6TNY250*6F 波紋補償器在 N = 4500 次時的軸向補償量。

        查樣本: N = 15000 次時, X0 = 63mm

        經修正: N = 4500 次時, X = f3*X0 = 1.33*63 = 83.79mm

        如果管系的位移變化循環是多種的,此時可用積累疲勞計算的方法來估算。疊加利用系數用 U 來表示: U = U1 + U2 + …… = n1/ [ N1 ] +n2/ [ N2 ]+ ……

        當 U 小于 1 時,補償器的疲勞性能是安全的。

        上式中: U1 , U2…… ,分別為每一循環類型的利用系數;

        n1 , n2 , …… ,分別為每一循環類型的循環次數;

        [ N1 ],[ N2 ], …… ,分別是每一循環類型的安全疲勞壽命,[ N1 ]= N1/15 ;

        N1 , N2…… ,分別是每一循環類型的疲勞破壞次數。

        4、 位移量合成:

        樣本中諸系列表中給出的軸向位移量 X0 ,橫向位移量 Y0 和角向位移量 θ 0 ,是各種形式補償器的額定位移量,是單獨實施該位移的最大位移范圍。若該補償器要進行兩種或兩種以上的位移,則補償量的選取要符合下列關系式:

        X1/X0 + Y1/Y0 +θ 1/ θ 0 ≤ 1

        X0,Y0, θ 0 ——為某一破壞次數下單獨進行軸向、橫向及角向補償時的相應補償量(由樣本上查找,并修正得到)。

        X1 , Y1 ,θ 1 ——為該疲勞次數下同時存在的軸向、橫向及角向補償量的實際值。

        5、 內套筒的選擇:

        可以減少補償器內流體、介質的流阻和防止介質高速流動引起波紋的誘發震動。內套筒的存在對補償器的橫向和角向位移的補償量有影響。

        6、 補償器的預變形:

        為了使補償器處于一個良好的工作位置和減少管架受力,可對補償器在安裝前進行“預變形”。軸向補償器的軸向預變形量Δ X 由下式確定:

        Δ X = X [ 1/2-(T0-Tmin)/(Tmax-Tmin) ]

        X -軸向補償量 mm 。

        T0 -安裝溫度

        Tmax =最高使用溫度

        Tmin -最低使用溫度

        Δ X 為正值時,表示“預拉”,Δ X 為負值時,表示“預壓”。“預變形”是否進行由系統設計確定,若用戶需要,只要在合同上注明預變形量,我們可按“預變形”長度交付補償器。

        橫向補償器和角向補償器的冷緊量可取實際補償量的一半,即 1/2Y 或 1/2 θ, “預變形”是反方向“冷緊”。橫向補償量 Y0 很大時,需要進行“冷緊”,橫向補償量較小時,可不進行冷緊。

        二、典型管段與補償器選型

        工程管路系統設計由于受到各方面的制約是相當復雜的。但是,任何復雜的管系都可以通過固定管架的設置,將其分成苦干形狀相對簡單的單獨管段。如:直線型, L 、 Z 、 ? 型管段等。再根據這些相對簡單的管段來確定管系的變形補償,來選擇補償器。

        補償器的種類很多,正確的選型非常重要。管系設計一開始既在管系走向、支撐體系(包括固定管架、導向管架等)設計的同時,就要綜合考慮補償器的選型和配置。只有這樣才能保證管系的設計安全、合理、可靠和經濟。

        以波紋管為核心撓性元件的補償器。在管線上可作軸向、橫向和角向三個方面的補償。內壓補償器從其性能上看可以作三個方向的位移,但由于受到套管等附件的限制,往往只能作軸向位移。因此,用戶在選用訂貨時需注明所需幾個方面的位移量,以便正確的選用和供貨。

        本系列產品中,軸向型補償器用以吸收管路軸向位移,大拉桿橫向位移補償器吸收垂直于補償器軸線的橫向位移,小拉桿橫向位移補償器適用于吸收橫向位移,也可以吸收軸向,角向和任意三個位移的組合,鉸連補償器以兩個或三個配套使用,用以吸收單平面一個方向或多個方向上的橫向變形。

        1 .管系管架名稱、代號、符號

        名 稱

        主固定

        管架

        次固定

        管架

        導向管架

        平面導面管架

        定向主固定管架

        定向次固定管架

        彈簧吊裝

        代 號

        MA

        A

        G

        PG

        DMA

        DLA

        SS

        符 號

        -
        -
        -
        -
        -
        -
        -

        2 .補償器名稱、代號、符號

        名 稱

        代 號

        符 號

        軸向型內壓式波紋補償器

        TNY

        -

        軸向型外壓式波紋補償器

        TWY

        軸向型復式波紋補償器

        TFS

        軸向型復式拉桿波紋補償器

        TFL

        軸向型單式波紋補償器

        HZD

        軸向型雙式帶座波紋補償器

        HSZ

        -

        小拉桿橫向型波紋補償器

        TXL

        -

        大拉桿橫向型波紋補償器

        TDL

        -

        平面鉸連波紋補償器

        TPJ

        -

        直管壓力平衡波紋補償器

        TZP

        -

        曲管壓力平衡波紋補償器

        TQP

        -

        三、補償器對管系及管架設計的要求

        1 、軸向型補償器

        ( 1 )、安裝軸向型補償器的管段,在管道的盲端、彎頭、變截面處,裝有截止閥或減壓閥的部位及側支管線進入主管線入口處,都要設置主固定管架。

        主固定管架要考慮波紋管靜壓推力及變形彈性力的作用。推力的計算公式如下:

        F P =100 · P · A

        F P ——補償器軸向壓力推力( N );

        A ——對應于波紋管平均直徑的有效面積( cm 2 ),查樣本;

        P ——此管段管道最高壓力( MPa );

        軸向彈性力的計算公式如下:

        F X =f · K X · X

        F X ——補償器軸向彈性力( N );

        K X ——補償器軸向剛度( N/mm )

        X ——補償器實際應用的軸向補償量( mm )

        f ——系數,當“預變形”(包括預變形量△ X=0 )時, , 否則 f=1 ,管道除上述部位外,可設置中間固定管架。中間固定管架可不考慮壓力推力的作用。

        ( 2 )、在管段的兩個固定架之間,僅能設置一個軸向型補償器。

        ( 3 )、固定管架和導向管架的分布推薦按下圖配置。

        固定管架 第一導向架 第二導向架 其他導向架

        D ——管道公稱直徑

        補償器是一端應靠近固定管架,若過長則要按第一導向架的設置要求設置導向架,其它導向架的最大間距可按下式計算:

        LGmax ——最大導向間距( m );

        E ——最大材料彈性模量( N/cm 2 );

        I ——和道斷面慣性矩( cm 4 );

        K X ——補償器軸向剛度( N/mm ),查樣本;

        X 0 ——補償器客定位稱量( mm ),查樣本;

        P ——工作壓力( N/cm 2 );

        A ——波紋管有效面積( cm 2 );

        當補償器壓縮變形時,符號為“ + ”,拉伸變形時,符號為“-”。當管道壁厚按標準壁厚設計時, Lgmax 可按有關標準選取。

        2 、橫向型及角向型補償器。

        ( 1 )裝在管道變頭附近的橫向型補償器,兩端各設一導向支座,其中一個宜是平面導向管座,其上、下活動時間隙按下式計算:

        e ——活動間隙( mm );

        L ——補償器有效長度( mm );

        △ Y ——管段熱膨脹量( mm );

        △ X ——不包括 L 長度在內的垂直管段的膨脹量( mm )。

        ( 2 )角向型補償器宜兩個或三個為一組配套使用,用以吸收管道的橫向位移。對 Z 形和 L 型管段兩個固定管架之間,只允許安裝一個橫向型補償器或一組角向型補償器。此時平面鉸連銷的軸線必須垂直于彎曲管段形成的平面。

        裝有一組鉸連補償器的管段,其平面導向架的間隙 e 亦可按上式計算,但是 L 長度應為兩補償器鉸連軸之間的距離,△ X 是整個垂直管段的熱膨脹量。

        ( 3 )補償器兩側的導向支座應接近補償器,支座的型式應使補償器能定向運動。

        3 、無約束型波紋補償器

        ( 1 )由于無約束型波紋補償器自身具有強力支撐和定向性能,大大寬松了安裝要求。無約束型波紋補償器不必按其他軸向型補償器通常要求的全線鋼管安裝后再割下和補償器等長管道的方法。

        ( 2 )無約束型波紋補償器要求靠近固定支架安裝,在兩個固定支架間距內設置三個導向架,但清除了補償器對導向支架 4D 、 14D 、 Lmax 的要求,在小于等于一半固定支架間距內,所有導向支架間距任意。

         

        任意

        任意

        任意

        第一導向支架

        第二導向支架

        活動支架

        活動支架

        第三導向支架

        固定支架間距

        2

        補償一端應靠近固定管架,若過長則要按第一導向架的設置要求設置導向架,其它導向架的最大間距可按下式計算:

        Lgmax ——最大導向間距( m ); E ————管道材料彈性模量( N/cm2 );

        I ————管道斷面慣性矩( cm4 );

        KX ———補償器軸向剛度( N/mm ),查樣本;

        X0 ———補償器額定位移量( mm )查樣本。

        當補償器壓縮變形時,符號為“ + ”,拉伸變形時,符合為“ - ”。當管道壁厚按標準壁厚設計時, Lgmax 可按有關標準選取。

        四、橫向型及角向型補償器

        1 、裝在管道彎頭附近的橫向型補償器,兩端各設一導向支座,其中一個宜是平面導向管座,其上、下活動間隙按下式計算:

        ε——活動間隙( mm );

        L ———補償器有效長度( mm );

        △ Y ——管段熱膨脹量( mm );

        △ X ——不包括 L 長度在內的垂直管段熱膨脹量( mm );

        2 、角向型補償器宜兩個或三個為一組配套使用,用以吸收管道的橫向位移,對 Z 形和 L 形管段兩個固定管架之間,只允許安裝一個橫向型補償器或一組角向型補償器。此時平面鉸連銷的軸線必須垂直于彎典管段形成的平面(萬向鉸連補償器不受此限制)。

        裝有一個組鉸連補償器的管段,其平面導向架的間隙ε亦可按上式計算。但是 L 長度應為兩補償器鉸連軸之間的距離,△ X 是整個垂直管段的熱膨脹量。

        3 、補償器兩側的導向支座應接近補償器,支座的型式應使補償器能定向運動。

        五、波紋補償器安裝和使用要求

        1 、補償器在安裝前應先檢查其型號、規格及管道配置情況,必須符合設計要求。

        2 、對帶內套筒的補償應注意使內套筒的方向與介質流動方向一致,鉸連型補償器的鉸連轉動平面應與位移轉動平面一致。

        3 、需要進行“冷緊”的補償器,預變形所用的輔助構件應在管路安裝完畢后方可拆除。

        4 、嚴禁用波紋補償器變形的方法來調整管道的安裝超差,以免影響補償器的正常功能、降低使用壽命及增加管系、設備、支承構件的載荷。

        5 、安裝過程中,不允許焊渣飛濺到波殼表面,不允許波殼受到其它機械損傷。

        6 、管系安裝完畢后,應盡快拆除波紋補償器上用用安裝運輸的黃色輔助定構件及緊固件,并按設計要求將限位裝置調到規定位置,使管系在環境條件下有充分的補償能力。

        7 、補償器所有活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動范圍,應保證各活動部位的正常動作。

        8 、水壓度驗時,應對裝有補償器管路端部的次固定管架進行加固,使管路不發生移動或轉動。對用于氣體介質的補償器及其連接管路,要注意充水時是否是需要增設臨時支架。水壓試驗用水清液的氯離子含量不超過 25PPM 。

        9 、水壓試驗結束后,應盡快排盡波殼中的積水,并迅速將波殼內表面吹干。

        10 、與補償器波紋管接觸的保溫材料應不含氯離子。

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