由于季節的變化和輸送介質(zhì)高于常溫,管道會(huì )發(fā)生脹縮,長(cháng)度也會(huì )發(fā)生變化。當溫度較高或管道較長(cháng)時(shí),這些因素會(huì )導致管道超出使用極限造成破裂,甚至損壞連接的設備和支架。因此,有必要采取補償措施,降低熱膨脹和冷縮引起的應力,使熱應力降至管道的許用應力,以保證管道的穩定和安全。
目前,天然氣管道系統中應用的管道補償器種類(lèi)繁多。使用單位在選擇使用時(shí)必須充分了解各種補償器的特性,能夠正確選擇合適的金屬補償器。
為了減小管道的熱應力,通常在管道之間安裝補償器,或利用木體彎曲自動(dòng)補償。在管道配置中,應優(yōu)先采用管道彎曲的自然補償,這是采用管道長(cháng)度變化自補償的最佳方式。當自然補償不能滿(mǎn)足要求時(shí),可以設置補償裝置。
1、管道的自動(dòng)補償是利用管道敷設時(shí)的自然彎曲來(lái)吸收管道的熱伸長(cháng)變形,常用的有L形或Z形。L形和Z形補償器(也稱(chēng)為自然補償器)可由管道中的彎頭組成,安裝方便。在管道施工中,應充分利用這兩種補償器補償熱膨脹,然后再考慮其他類(lèi)型的補償器。
自動(dòng)補償的優(yōu)點(diǎn)是可以節省補償器,缺點(diǎn)是管道變形時(shí)會(huì )產(chǎn)生側向位移。
2、方形補償器廣泛應用于碳鋼、不銹鋼管道和有色金屬管道。它由四個(gè)90度彎頭組成,可采用冷彎法或熱彎法,也可采用起皺彎頭。
方形補償器具有制造方便、軸向推力小、補償量大、運行可靠、密封性好、無(wú)需定期維護等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是單支腿較長(cháng),占地面積大,需要增加管架,管徑較大時(shí)不宜使用。
3、填料補償器。
填料式補償器又稱(chēng)套管式補償器,分為鑄鐵和鋼。填料補償器的工作原理是當管道受熱脹縮時(shí),大小套管相對運動(dòng)以吸收膨脹長(cháng)度。填料與套管之間的摩擦產(chǎn)生反推力,反推力與管道內壓力成正比,但與管道變形無(wú)關(guān)。安裝時(shí),填料補償器的大小套筒兩端都有一個(gè)支點(diǎn),一個(gè)固定,一個(gè)滑動(dòng)。
該補償器占地面積小,安裝簡(jiǎn)單,流體阻力小,耐腐蝕,補償能力大。適用于溫差大、內壓低、介質(zhì)泄漏的管道。常用于常壓輸氣管道。
4、波紋補償器。
目前,最常用的燃氣管道是波紋補償器。波紋補償器的主要部件是波紋管,其主要性能包括:補償、彈性剛度、抗壓強度、穩定性、疲勞強度等。
一般來(lái)說(shuō),波紋補償器要求滿(mǎn)足強度、穩定性和疲勞壽命。補償越大,剛度越好。波紋補償器的允許補償容量一般按最大補償容量的1/2^-2/3計算。為了防止橫向突出,波紋補償器的波數不宜過(guò)大。因為太多的波數會(huì )導致波紋補償器橫向突出變形,常用的是1——4波為宜。如果波紋補償器安裝時(shí)的環(huán)境溫度高于零補償溫度,則應預壓縮。如果環(huán)境溫度低于零補償溫度,則應預拉伸。