.首先应从管道布置上考虑自然补偿； • 2.应考虑管道的冷紧； • 3.在上述两条件未能满足管道热伸长补偿要求时 ，必须采用补偿器； • 4.在选择补偿器时，应因地制宜选择合适的补偿 器； • 5补偿器的位置应使管道布置美观、协调。
自然补偿选用原则：当弯管转角小于 自然补偿选用原则：当弯管转角小于150°时；弯曲 ° 应力不应超过[σ 应力不应超过 bw]=80MPa，自然补偿臂长一般不超过 ， 25m。 。
管
道
热
补
偿
学习课件 摘自《动力管道设计手册》 摘自《动力管道设计手册》 2011年11月 2011年11月
目
• • • • • 一、热补偿产生原因 二、热补偿方式 三、热补偿设计原则 四、热补偿计算 五、补偿器及其安装介绍
录
一、热补偿产生原因
热胀冷缩，产生应力，形成推力， 热胀冷缩，产生应力，形成推力，导致管 道变形， 道变形，影响管道系统在工作状态的稳定 和安全，为缓解和消除这种影响而采用的 和安全， 措施。 措施。
2.Z型折角弯自然补偿 2.Z型折角弯自然补偿 其短壁长度l 其短壁长度l按下式计算
3.空间自然补偿管段的近似验算 空间立体管段，其自补偿能力是否满足要 求，按下式判别：
4.2.2 补偿器的计算 1.方形补偿器
方形补偿器是动力管道设计中最常用 的一种补偿器，由四个90°弯头组成。 的一种补偿器，由四个 °弯头组成。 其弹性力F 按下式计算： 其弹性力 k按下式计算：
例3 Z型补偿器 ：一个φ108*4的钢管管段（假定为10 号钢），管内蒸汽温度220℃，安装环境温度20℃ ，管段中补偿器臂长分别为L1=10m，L2=30m，求 Z型补偿器短臂长度L3？
解：△L=12.64/10000*（220-20）*（10+30） （ ）（ ） cm=10.112cm=101.12mm n=（L1+L2）/L1=（10+30）/10=4 （ ） （ ） 查表1-24 钢管弯曲应力σ=70MPa 查表1-24 钢管弯曲应力σ=70MPa 弹性模量E=1.830×10^5MPa 查表 弹性模量 × L3=(6*101.12*1.83*10^5*108/10^ 7/70/(1+1.2*4))^0.5=1.72m
5.旋转式补偿器
旋转式补偿器是一种新型补偿器，成对安装， 旋转式补偿器是一种新型补偿器，成对安装， 形成相对旋转吸收管道热位移。 形成相对旋转吸收管道热位移。
• 五 典型补偿器及安装介绍
1.方形补偿器 方形补偿器
特点：方形补偿器具有构造简单十安装方便、 特点：方形补偿器具有构造简单十安装方便、热补偿量大 工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。 、工作可靠等优点，但其占地面积大、水阻力大。
• 二 热补偿方式
1.自然补偿（利用管道自身弯曲） 分为：L型，Z型，空间自然补偿 2 补偿器补偿 分为：方形补偿器，套管式、波纹、球 形补偿器、旋转式补偿器。 其中，方形补偿器又分四种类型，如下图
2.1方形补偿器 方形补偿器
2.2 套管式补偿器 又分为： 又分为： GSJ型套管补偿器， GSJ型套管补偿器， 型套管补偿器 自调式套管补偿器， 自调式套管补偿器， SB41SA-16/25C型自 SB41SA-16/25C型自 导式高温补偿器， 导式高温补偿器， PNBPNB-E型平衡式补偿 器
安装：一般安装在两固定支架中间。方形补偿器水平安装时， 安装：一般安装在两固定支架中间。方形补偿器水平安装时，应与 管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀， 管道的坡度、坡向一致；垂直安装时，高点应设排气阀，低点应设 泄水装置。补偿器安装就位时，起吊点应为3个 泄水装置。补偿器安装就位时，起吊点应为 个，以保持补偿器的 平衡受力， 平衡受力，以防变形
• 5 旋转式补偿器
谢谢 介绍完毕
例1 某热力管道长100m，钢材材质为Q235-A 安装时环境温度20℃，介质温度220℃，求工作时热 伸长量？（α=13.09×10-4cm/（（m·℃）））
解：∆L=α（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20） *100=26.18cm 管子规格Φ133×6的钢管及工况如例 ，L型补偿器，长 的钢管及工况如例1， 型补偿器 型补偿器， 例2 管子规格 × 的钢管及工况如例 臂长20m，求短臂最小长度？ 臂长 ，求短臂最小长度？ 解 ： ∆L=α（t2-t1）L=13.09/10000*（220-20） *20=52.36mm L短=1.1*(∆L*D/300)^0.5=6m
其余管架最大间距可由公式计算： 其余管架最大间距可由公式计算：
• 4 球形补偿器
特点：补偿能力大，占据空间小，流体阻力小，安装方便，投资省等； 特点：补偿能力大，占据空间小，流体阻力小，安装方便，投资省等；其还可 在某些设备的活动部分上做管道的活动关节用。 在某些设备的活动部分上做管道的活动关节用。 存在侧向位移，易泄露，要求加强维修。 存在侧向位移，易泄露，要求加强维修。 安装：球形补偿器在管道上一般距离 安装一组， 安装：球形补偿器在管道上一般距离400-500m安装一组，安装形式有水平、垂 安装一组 安装形式有水平、 倾斜等。用此补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲， 直、倾斜等。用此补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲，应适当增 设导向支架，同时，为减少管段运行的摩擦阻力， 设导向支架，同时，为减少管段运行的摩擦阻力，在导向支架上应安装滚动支 垂直安装时，球体外漏部分必须向下安装，以防污物堵塞而造成球体磨损。 座。垂直安装时，球体外漏部分必须向下安装，以防污物堵塞而造成球体磨损。 球形补偿器安装时， 球形补偿器安装时，两固定端间 的管线应与球形补偿器中心重合 ，补偿器两侧第一个支架宜用滑 动支架，其余为导向支架。球形 动支架，其余为导向支架。 补偿器安装有方向性要求， 补偿器安装有方向性要求，介质 从球体端流入，从壳体端流出， 从球体端流入，从壳体端流出， 如图 3 -30所示。用做采暖管道 所示。 所示 的球形补偿器安装时, 的球形补偿器安装时 需进行预 压缩， 其折曲角应向反方向偏 压缩，-其折曲角应向反方向偏 转。
2套管式补偿器 套管式补偿器
套管式补偿器主要依靠插管和套管间的自 由伸缩来补偿直管段热胀冷缩的长度变化
1）由管内介质压力产生的摩擦力： ）由管内介质压力产生的摩擦力： 2）由拉紧螺栓产生的摩擦力： ）由拉紧螺栓产生的摩擦力：
• 3 波纹补偿器
波纹补偿器是靠波形管壁的弹性形变来吸收 直管段热胀冷缩的长度变化 GB/T12777-1999 4 球形补偿器 其摩擦阻力的计算按下式： 其摩擦阻力的计算按下式：
2.3 波纹补偿器（又名膨胀节），又分：轴向 型，横向型，角向型
b 横向型 （平面横向位移补偿） 平面横向位移补偿）
a 轴向型 （轴向位移补偿） 轴向位移补偿）
C 角向型 （角位移补偿） 角位移补偿）
• 2.4 球形补偿器 球形补偿器是热力管 道热膨胀补偿方面的 一种新型补偿器。 一种新型补偿器。 以球体回转中心自由 转动，吸收管道热位 转动， 移，从而减少管道之 应力。 应力。
四 热补偿计算
• 4.1 管道热伸长量计算 管道热伸长量按下式计算： 管道热伸长量按下式计算： △L=Lα（t2-t1） （动力手册 动力手册P443） （ ）
• 4.2 管道补偿计算 • 4.2.1 自然补偿计算 • 1.L型直角弯自然补偿
L型直角弯断臂长度l按下式计算
∆L * Dw l = 1.1 300
• 2.套管式补偿器 套管式补偿器
特点:补偿量大、设计、施工、安装方便，投资省；易泄露、 特点 补偿量大、设计、施工、安装方便，投资省；易泄露、 补偿量大 检修频繁、推力大。 检修频繁、推力大。 安装： 套管补偿器安装时， 安装： 套管补偿器安装时，应保证其中心线与管线中心线的一 不可歪斜。 致，不可歪斜。单向套管式补偿器应安装在靠近固定支架的位 补偿器套管与靠近固定支架的管道连接， 置，补偿器套管与靠近固定支架的管道连接，起补偿作用的芯 管与有导向支座的管端连接。 管与有导向支座的管端连接。双向套管式补偿器应安装在两固 定支架中间，补偿器两端芯管与有导向支座的管端连接， 定支架中间，补偿器两端芯管与有导向支座的管端连接，中间 套管应固定
3.波纹管式补偿器
特点：配管简单，支架费用低，维修管理方便， 特点：配管简单，支架费用低，维修管理方便，国 内产品主要:DN=25-5000mm，压力 内产品主要 ，压力0.25-4.0MPa， ， 温度≤450℃，材质多为奥氏体不锈钢。 温度 ℃ 材质多为奥氏体不锈钢。
• 安装：波纹管补偿器应接厂家安装说明书进行安装。一般 在轴向波纹补偿器的一侧应有可靠固定支架，另一侧导向 支架的分布如图所示。第一个导向支架与波纹管补偿器的 距离不超过4倍管径，第二个导向支架与第一个导向支架 的距离不超过 14倍管径，再远处接常规布置。波纹补偿 器多采用先敷设管道，后安装补偿器的方法。安装时补偿 器的中心线与管路中心线应在同一直线上，不得歪斜