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_補償器

補償器習慣上也叫膨脹節，或伸縮節。由構成其工作主體的波紋管（一種彈性元件）和端管、支架、法蘭、導管等附件組成。屬于一種補償元件。利用其工作主體波紋管的有效伸縮變形，以吸收管線、導管、容器等由熱脹冷縮等原因而產生的尺寸變化，或補償管線、導管、容器等的軸向、橫向和角向位移。也可用于降噪減振。在現代工業中用途廣泛。供熱上，為了防止供熱管道升溫時，由于熱伸長或溫度應力而引起管道變形或破壞，需要在管道上設置補償器，以補償管道的熱伸長，從而減小管壁的應力和作用在閥件或支架結構上的作用力。

_產品分類

軸向型

主要用于補償軸向位移，也可以補償橫向位移或軸向與橫向的合成位移，具有補償角位移的能力，但一般不應用通用型補償器來補償角位移。

對管架設計的要求：

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門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。推力計算公式如下：Fp=100*P*A Fp-補償器軸向壓力推（N），A-對應于波紋平均直徑的有效面積（cm2），P-此管段管道最高壓力（MPa）。軸向彈性力的計算公式如下：Fx=f*Kx*X FX-補償器軸向彈性力（N），KX-補償器軸向剛度（N/mm）；f-系數，當“預變形”（包括預變形量△X=0）時，f=1/2，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、在管段的兩個固定管架之間，僅能設置一個軸向型補償器。

3、補償器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計算：LGmax-最大導向間距（m）；E-管道材料彈性模量（N/cm2）；i-tp管道斷面慣性矩（cm4）；KX-補償器軸向剛度（N/mm），X0-補償額定位移量（mm）。當補償器壓縮變形時，符號“+”，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。

橫向型

主要吸收橫向位移和少量的軸向位移。

對管架設計的要求：

1、裝在管道彎頭附近的橫向型補償器，兩端各高一導向支座，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的熱膨脹量（mm）。

2、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。

角向型

由接管，波紋管以及與接管相連的一對鉸鏈構成。它只能吸收單平面的角向位移。吸收位移時應有兩個或者三個角向補償器組合使用，同時鉸鏈具有承受內壓推力能力。工作溫度≤420℃，疲勞壽命1000次。

對管架設計的要求：

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。此時平面鉸鏈銷的軸線必須垂直于彎曲管段形成的平面（萬向鉸鏈補償器不受此限制）。裝有一組鉸鏈補償器的管段，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鏈軸之間的距離，△X是整個垂直管段的熱膨脹量。

_作用

1.補償吸收管道軸向、橫向、角向冷熱變形。

2.波紋補償器伸縮量，方便閥門管道的安裝與拆卸。

3.吸收設備振動，減少設備振動對管道的影響。

4.吸收地震、地陷對管道的變形量。

_選用技巧

補償器采用矩形截面，圓角波形，管道中單個膨脹節承受二維方向位移。由2個膨脹節組成的肘接管道可承受三維方向位移。矩形圓角金屬波紋膨脹節有全高、半高型、按照煙道尺寸，應力應變要求用戶可多波節選用。

1、用戶根據管系熱位移情況選定了合適的補償器以后，至少還得提供管內的流通介質，煙風道的設計壓力，運行時的最高溫度，煙風道橫截面的外形尺寸（長、寬）所選用的波形（全高216mm、半高108mm）和波數（單個波紋單波數不超過6波），以便進行補償器的結構設計和制造。

2、每波最大允許膨脹量：全高型△α=±24mm半高型△α=±12mm。

3、擋灰板：對風道或少塵的管道可以不采用，對多塵的煙道應采用檔灰板。

4、為減少波紋管的波節數，應考慮冷拉50%。

5、補償器適用于截面面積小于4.6平方米以及煙風道外形尺寸中有一邊小于1.5m但大于0.6mm的場合。標準全高型波紋補償器適用于所有的煙風道。

_選型

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選用若干個固定支架在不同的部位選擇不同的設置，將其分成若干形狀相對簡單的單獨管段，“Z”型管段和“∏”　型管段等，并分別確定各管段的變形及補償量，由于補償器的種類很多，正確地選型是非常重要的，因此在管系的總體設計時，應充分地考慮到管線的走向和支撐體系（包括固定管架、導向滑動管架等）的設計和綜合考慮補償器的造型和配置，以示達到安全、合理、適用、經濟的良好組合。波紋管補償器它是以波紋管為核心的撓性元件，在管線上再作軸向、橫向和角向三個方向的補償。軸向型補償器為了減少介質的自激現象。在產品內部沒有內套管，在很大程度上限制了徑向補償能力，故一般僅用以吸收或補償管道的軸向位移（如果管系中確需少量的徑向位移，可以訂貨時予以說明其徑最大位移量）：橫向位移補償器（大拉桿）主要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合于吸收橫向位移，也可以吸收軸向、角向和任意三個方向位移的組合：鉸鏈補償器（也稱角向補償器）。它以兩上或三個補償器配套使用（單個使用鉸鏈補償器沒有補償能力），用以吸收單向平面內的橫向變形，萬向鉸鏈（角向）補償器，由兩個或三個配套使用，可吸收三維方向的變形量。

_材質分類

金屬

金屬波紋補償器采用奧氏體不銹鋼材料或按用戶要求的材料制造，具有優良的柔軟性，耐蝕性，耐高溫性（－

235℃～+450℃)，耐高壓性（最高為32MPa），在管路中可對任何方向進行連接，用以溫度補償和吸收振動、降低噪聲、改變介質輸送方向、消除管道間或管道與設備間的機械位移等，雙法蘭金屬波紋軟管對有位移、振動的各種泵、閥等的柔性接頭尤為適用。

非金屬織物

構成其工作主體的彈性元件是非金屬材質，通常是纖維織物有橡膠材質,此種材質除了在超高溫度(400以上)情況下不能滿足使用條件的情況下,其他各種工況均可以替代纖維織物。

非金屬織物補償器結構及性能

該產品主要利用橡膠的獨特性能。如高彈性、高氣密性、耐介質性和耐候性及耐輻射性等。采用高強度、冷熱穩定性強的聚酯簾布斜交與之復核后經高壓、高溫模壓交聯而成。內部致密度高，能承受較高壓力，彈性變形效果優異。產品結構設計斷面弧高、曲線長、具有較大的多向唯一功能。特別適用于地質條件復雜、沉降幅度大和管道運行中冷熱變化頻繁導致管道損壞的場所。利用橡膠的彈性滑動轉移和變形機械力的傳熱散逸功能有效地消除泵、閥及管道自身的位移物理破壞。因橡膠屬不良傳導材料，所以它又是一種良好的降低震動和噪聲傳遞的理想環保產品。該產品設計內壁光滑，經實際測試，對介質的流速，流量無任何影響，并且永不生銹。基本可以免除有效運動期內的維修

_產品特點

其產品采用一次液壓成型和機械成型技術，并輔助以計算機優化設計、制造，具有尺寸準確、表面整潔無創傷、產品結構緊湊、補償量大、無泄漏、耐腐蝕、壽命長，便于安裝、產品質量可靠等優點。同時也可根據用戶工作環境、條件以及疲勞破壞次數，為用戶研制其它類型和用途的波紋補償器。該產品廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、冶金、電力、給排水、建筑等行業。

_安裝試壓

1、安裝前，應先檢查波紋補償器膨脹節的型號、規格及管道的支座配置必須復合設計要求。

2、對帶內襯筒的膨脹節，應注意使內襯筒方向與介質流動方向一致（按膨脹節的流向標志安裝）。平面角向型膨脹節的鉸鏈轉動屏幕應與位移平面一致。

3、需要進行“冷緊”的膨脹節，其預變形所用的輔助構件，應在膨脹節預變形后拆除。

4、管系安裝完畢后應立即拆除膨脹節上用作安裝運輸保護的輔助定位機構及緊固件，并按設計要求將限位裝置調到規定的位置，使管系在環境條件得以充分的補償。

5、除設計要求預拉壓或“冷緊”的預變形外，嚴禁使用波紋管變形的方法來調整管道的安裝偏差，以免影響膨脹節的正常功能，否則會降低其使用壽命和增加管系、設備及支承構件的載荷。

6、膨脹節所有的活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動部位正常動作。

7、安裝過程中不允許焊渣飛濺到小組紋管表面和使波紋管受到其它機械損傷。

8、對用于氣體介質的膨脹節及其連接管道，作水壓試驗時，要考慮充水時是否需要對膨脹節的接管加設臨時支架以承重。

9、水壓試驗用水必須純凈，無腐蝕性，并控制水中的氯離子的含量不超過25ppm。水壓試驗結束后，應盡快排盡波紋管中的積水，并迅速將波殼的內表面吹干。

10、管道對中性要好，在無其它方法保證時，可采用直管敷設后切下等長管道再安裝膨脹節的方法來保證。

11、須注意的是，膨脹節是不吸收扭矩的，因此在安裝膨脹節時，不允許膨脹節受到扭轉。

12、膨脹節所有的活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動部位正常運作。

13、保溫層應做在膨脹節外保護套上，不得直接做在波紋管上。不得采用含氯的保溫材料。

14、安裝過程中不允許焊渣飛濺到波紋管表面和使波紋管受到其它機械損傷。

15、支架必須符合設計要求，嚴禁在支架未安裝好之前在管線內試壓，以免將膨脹節拉壞。

16、膨脹節允許不超過1.5倍公稱系統壓力試驗。

17、裝有膨脹節的管線在運行操作中，閥門開啟和關閉要逐漸進行，以免管線內溫度和壓力急劇變化，造成支架或膨脹節損壞。

_可靠研究

補償器的可靠性是由設計、制造、安裝及運行管理等多個環節構成的。可靠性也應該從這幾個方面進行考慮。材料選擇對用于供熱管網的波紋管的選材，除應考慮工作介質、工作溫度和外部環境外，還應考慮應力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等，并在此基礎上結合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比，優選出經濟實用的波紋管制作材料。

一般情況下，選用波紋管的材料應滿足下列條件：

（1）高彈性極限、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。

（2）良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝（冷作硬化、熱處理等）獲得足夠

的硬度和強度。

（3）較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環境下工作要求。

（4）良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。

對于地溝敷設的熱力管網，當補償器所處管道地勢較低時，雨水或事故性污水會浸泡波紋管，應考慮選用耐蝕性更強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價格較高，在制造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質接觸的表面增加一層耐蝕合金。

_疲勞測試

疲勞壽命設計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩定性、周向穩定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關。過低的疲勞壽命將會導致波紋管穩定性及耐蝕性能下降。根據試驗和使用經驗，用于供熱工程的波紋管疲勞壽命應不小于1000次。

波紋管不能承重，應單獨吊裝；除設計要求預拉伸或冷緊的預變形量外，嚴禁用使波紋管變形的方法來調整管道的安裝偏差；安裝過程不允許焊渣飛濺到波紋管表面和受到其他機械性損傷；波紋管所有活動元件不得被外部構件卡死或限制其活動部位正常工作。

大多數波紋管的失效是由外部環境腐蝕造成的，因此在進行補償器的結構設計時，可考慮隔絕外部腐蝕介質與波紋管的接觸。如對于外壓軸向型補償器可在出口端環與出口管之間增加填料密封裝置，其作用相當于套筒補償器，既可抵擋外部腐蝕介質的侵入，又給波紋管補償器增加了一道安全屏障，即使波紋管破壞，補償器還可以起到補償作用并避免波紋管失效。

補償器又有金屬補償器和非金屬補償器，根據介質用途不同，還可以分專業防腐補償器和耐高溫補償器。