管道热补偿

主要是利用管道弯曲管段的弹性变形或在管道上设置补偿器。

利用管道的弯曲管段（如L形或Z形，以及两者的组合）的弹性变形来补偿管道的热伸长，称自然补偿，所能补偿的管段较短。

方形补偿器（见图）常用钢管煨弯或焊接制成，制造方便，不用经常维修，但供热介质流动阻力较大，外形尺寸也较大。其实也属于一种自然补偿器，相当于L形或Z形的组合。

补偿器有多种形式。套管补偿器的补偿能力大，外形紧凑，供热介质流动阻力小，但由于内装填料，需要经常检修，不能承受横向位移，且使支座承受较大的轴向推力，故多用于管径大于200毫米的直管段上（在给水工程中称伸缩管）。

波纹管补偿器结构简单，补偿能力较小，成对配置时可补偿弯曲管段的热伸长。球形补偿器本身可沿轴线旋转任意角度，通常以两个为一组来补偿管道的热伸长补偿能力较大，易适应空间变动，供热介质的流动阻力也小，只是制造要求严格。

管道热补偿方形补偿器

用无缝钢管煨弯制成（大直径管道可用焊接弯管制成）。其优点是制造方便，轴向推力较小，补偿能力比L形和Z行自然补偿大，运行可靠，严密性好，不需要经常维修；其缺点是单面外伸臂较长，占地面积较大，需增设管架。

管道热补偿套管补偿器

通过芯管与外壳之间的相对位移来吸收管道热膨胀，可分单向式和双向式两种。

优点：补偿能力大，结构简单，占地面积小，流动阻力小，安装方便。

缺点：长时间运行会导致密封填料的磨损或失去弹性，造成介质泄露。

管道热补偿波纹补偿器

优点：补偿量大、补偿方式灵活；结构紧凑，工作可靠。

根据吸收热位移的方式，波纹补偿器可分为轴向型、横向型和角向型三大类。

管道热补偿球型补偿器

优点：补偿能力大；流体阻力小，无内压推力，钢材消耗少，安装简便，宜于架空管道上使用。

缺点：存在侧向位移，易泄露。

1、补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

2、对带内套筒的补偿器应注意使内套筒子的方向与介质流动方向一致，铰链型补偿器的铰链转动平面应与位移转动平面一致。

3、需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除。

4、严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

5、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。

6、管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用作安装运输的黄色辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。

7、补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作。

8、水压试验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动。对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否需要增设临时支架。水压试验用水清洗液的96氯离子含量不超过25PPM。

9、水压试验结束后，应尽快排波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。

10、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯离子。2100433B

计算公式：X=a·L·△T

x 管道膨胀量，mm；

a为线膨胀系数，钢铁取0.012mm/m.℃；

L补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度，m；

△T为温差（介质温度-安装时环境温度），℃。

前言

第一章　管道设计基本知识 1

一、常用钢管材料的使用温度 3

二、常用钢材使用温度 4

三、电厂各类介质管道推荐流速 6

四、两相流管道和再循环管道 8

五、特殊介质管道 11

六、管道热补偿 13

七、管道蠕胀问题 15

八、管道冷紧和安装坡度 16

九、管道零部件 18

十、阀门 21

十一、补偿器 28

十二、管道支吊架 28

第二章　管道应力分析的理论基础 39

一、管道荷载 40

二、管道变形 41

三、强度理论 41

四、弹性理论的基本假设 43

五、虎克定律 43

六、泊松比 43

七、管道应力分析 44

八、管道柔性设计 53

九、管道元件柔性系数 54

十、应力增强系数 57

十一、摩擦系数的选取 59

十二、金属腐蚀 59

第三章　管道应力分析程序基本原理 68

一、力和位移的关系 69

二、力和位移的转移与坐标变换 70

三、管道单元刚度矩阵及其变换 72

四、管道单元的末端节点刚度矩阵、温差力矩阵及均布荷载矩阵 74

五、管道节点平衡方程与总体刚度矩阵 78

六、边界条件的处理 80

七、线性方程组的解法 81

八、管道荷载分配和支吊架弹簧选择 82

九、管道节点力和内力计算 83

十、管道应力验算 100

十一、管道对约束装置（支吊架）的作用 107

十二、管道对设备（或端点）的推力计算 109

第四章　管道振动及噪声控制 114

一、管道振动控制 115

二、管道噪声控制 130

附录A　柔性隔声帘隔声包管 141

附录B　管道立体图 146

附录C　管道三维模型 147

附录D　钢管材料许用应力 148

附录E　钢板材料许用应力 152

附录F　常用国产钢材的弹性模量数据 154

附录G　常用钢材类型的弹性模量近似数据 156

附录H　常用国产钢材的平均热膨胀系数 157

附录I　常用钢材类型的平均热膨胀系数近似数据 160

附录J　300～1000MW发电机组主要管道设计参数及材质 162

附录K　常用管道水平直管支吊架允许间距 165

附录L　常用管道断面力学性质 184

附录M　常用管道每米自重与含水总重 191

参考文献 193

本手册是一本较为全面的综合性动力管道设计工具书。管道种类包括热力管道：蒸汽、热水、凝结水、废汽；燃气管道：冷煤气、水煤气、城市煤气、天然气、液化石油气；气体管道：压缩空气、氧气、氮气、乙炔气、氢气、二氧化碳气、真空系统、高纯气体等。

全书共16章，包括常用资料、管道系统及其选择、管道布置及敷设、供热管道直埋技术、管道水力计算、管道热补偿、管道跨距及荷载、管道支吊架及支座、管道强度计算及应力验算、管道组成件的选用、保温及防腐、动力分站、真空管道系统、高纯气体管道、动力管道安装及验收、工程估算等内容。书中大量的图表和数据可供动力管道设计人员在方案设计、初步设计和施工囱设计中直接选用。

本手册供从事热力管道、燃气管道、气体管道和动力分站等工程设计人员使用，亦可供施工安装、概算编制、运行管理有关人员和大专院校有关师生参考，还可供动力专业注册设备工程师参考。