管道系统热力补偿方式与方法初探

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1、万方数据煤矿现代化增刊管道系统热力补偿方式与方法初探兖矿叛陆建设发展有限公司朱甲军李凤琴兖矿集团公司所属东滩煤矿、鲍店煤矿、南屯煤矿等矿井工广区及职工生活区，于2007年、2008年分别进行了集中供热改造，即拆除了原建于工广区工业锅炉房，将热源移植到华聚能源所属热电厂。通过改造，提高了系统运行的可靠性、安全性与经济效益。工广区、职工生活区供暖热源改由热电厂后，供暖系统保留了原系统的所有功能，汽、水管路共架同程，系统庞大，支管众多。但是系统运行过程中也暴露出一些问题，如沿程管道支架倾斜，局部管道弯曲，补偿器裂纹泄露

2、等。这些问题的产生，增加了运行维修工作量，降低了供暖质量，通过对原施工设计图的分析和现场调查发现，运行缺陷的产生，主要是由于管道的热补偿不足或受阻造成的。1管道热补偿的必要性：集中供热热力管道系统介质温度与管材的选用有密切关系，一般采用GB5310—10#钢管。系统投入运行后，管材随着温度升高引起体积的膨胀，它包括管材形体三维度尺寸的增加。不同程度的热胀冷缩是各种金属材料的共同特性。就整个热力系统管道而言，管子壁厚与直径(系统管道直径都在500ram以下)的热胀变形菲常微小，可以忽略。但是对于管线沿程引起的长度(

3、管道轴线方向)变化是很大的，管线长度的变化对管线沿程走向布置和支吊架形式有着重大影响。钢材受热膨胀，其膨胀伸长值可以通过下面的公式进行计算：△L=入·L·At(m)式中△L．一热伸长值，In；入～线膨胀系数，表1-1所列，10—6，℃；LI一计算管线的直线长度，ITI；△t一计算温差，等于稳定运行工作温度减常温(20℃)。表1常用国产钢材的线膨胀系数(入)数据表(20℃起)G菇087”-198211．9012．6012，7012．8012．9013．oo13，5020．20cGB3087—098211．1612．

4、1212．4512．7813．3113．8313．88GB5310—1985c。，嚣翼。垃2013．0013．23nasG期；竺篡8．31z0．99¨6012．31垃，·13．22热胀冷缩是自然界物质共有的物理性能，金属材料尤其明显。这种固有的物理性能是不可避免和无法消除的，只能采取各种有效的补偿手段来控翩其不产生过大的危害程度。随着供暖系统参数的提高和系统的复杂程度的(扩大)提高，对管道系统的影响是多方面的。大流量、高压力使选用管道壁厚增加，高温度降低了材料的许用应力，而且使管道处于蠕变状况，迫使管道材料选用优

5、质贵重钢材；另一方面高温度又使管线沿程衍生很大的热位移，引起支吊架布置的难度，由于热位·】22·移受限引起二次应力，作用于连接设备产生推力和力矩，影响管道自身和连接设备的安全，必需进行补偿。中温和低温管道也存在热胀补偿问题，尤其是管道和重要设备相连接的部位，以及高架远距离输送管道，常使用专用补偿器；南屯煤矿集中供热系统热源采用华聚能源南屯热电分公司的汽轮机抽汽冷凝器，全网管道长约11000m，均为高架布置。采用的是波纹补偿器，补偿效果良好。2管道热补偿的方式与方法管道系统的运行要求有很好的安全性和经济性，热胀应力

6、产生热位移是造成损失的主要原因，必须进行补偿。补偿方式一般有自补偿和专用补偿两种：2．I自补偿方式管道系统中的走向按具体情况呈各种弯曲形状，管道利用这种自然的弯曲形状所具有的柔性以补偿其自身的热胀和端点的附加位移称为自然补偿。自然补偿的特点是结构简单、运行可靠、投资少。在一个管道系统中，由于其现场条件的制约或功能需求变化，其管程布置一般不会是从始端到终端之间的最短的直线布置，这些上下左右的弯管布置为管道的自然补偿创造了条件。(考虑到沿程管路外部支承与生根的可行性)这些必须的结构弯斗，或设计者有意增加的弯斗在运行中

7、很好的吸收、消化了热胀应力和位移。在管道与设备接口处，将管子做成弓形大弯管，或在管道走向上，增加弯头数量和增大弯管半径，这些都是自然补偿的实际应用。实践中自然补偿的基本形式有L形补偿、Z形补偿、专用补偿三种。2-2专用补偿管道系统随着规模的增大和功能的增多，依靠管道自然补偿的方式已经不能解决系统热胀应力和热位移，必须在管道系统中增加专用补偿器(装置)。增设专用补偿器的目的是，以其弹性变形性能来补偿和承受由于热态引起的管道位移，把位移约束控制在限位点之间，或者保证管段有足够的位移可能性，在允许和吸收位移值的同时不再

8、产生过大的强制力。专用补偿器的种类有以下几种，“_7I”型补偿器；波纹补偿器；填料套筒式补偿器；柔性接头补偿器。(1)“JI”型补偿器。“Ⅱ”型补偿器有两种形式，一种是平面式的，如下图1所示。RR≥3．5DN(DN为管子公称直径)图1平亟“H”型奉b偿器平面式的在具体使用中可以是水平布置也可以是垂直布置，水平布置时其坡向与直管道一致，垂直布置时，除考虑坡向与直管一致外还要