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          直埋式聚氨酯保溫管道的熱補償和設計

          更新時間:2021-05-24   點擊次數:1430次

          直埋式聚氨酯保溫管道的熱補償和設計

          1前言

            直埋式預制保溫管道,特別是各式各樣的保溫結構型式的城鎮集中供熱或“熱、電、冷”三聯供的蒸汽管道正在外應用,方興未艾。直埋管道的熱補償是zui重要的關鍵技術之一,由于設計、制作、施工或生產操作上的多種原因,曾發生多起嚴重事故,造成不應有的人身傷亡和嚴重經濟損失。根據多年、工程實踐和文獻資料,就直埋式預制高溫保溫管道的熱補償的設計和存在問題,做一專題分析。

          2 熱補償方式
          在外直埋式預制高溫保溫管道應用中,為克服因溫差(使用溫度和安裝溫度之差)造成的熱力管道脹縮和位移變化,設計上多采用以下4種方式進行補償。
          (1)管道(管件)的預熱(預拉伸):一些大公司通常在直徑小于500 mm的管道中采用,但不廣泛;
          (2)自然補償:設計柔性管件如彎頭、L型或之型彎管進行熱補償,這是外采用較多的方式之一;
          (3)一次性補償:設一次性補償器,在安裝試運行后,焊死,此法外都有采用;
          (4)設補償器:隨介質溫度變化,管道脹縮、補償器對應縮伸、吸收應力和位移進行熱補償。
          補償器近年發展快,在直埋式管道中應用也,型式有波紋式(內壓、外壓、單雙向、變推力的平衡式、半平衡式及鉸鏈式)、套筒式(加注單封、雙密封、彈簧壓封及無推力式)以及老式∏型(方型)等。
          由于波紋補償器設計采用zui多,暴露出的問題也較充分,很需要我們、認識和改進。
          本文僅就自然補償和補償器補償2種方式進行討論。

          3 熱伸長量的計算和補償設計
          為使直埋熱力管道在熱狀態下穩定和安全操作,減小管道熱脹冷縮時產生的應力,防止管道*破壞和位移變化破壞保溫結構,增大熱損失,必須進行熱力管道熱伸長量的計算及補償設計。
          3.1 熱力管道熱伸長量的計算
          △L=α(t1-t2)L
          式中 △L-管道熱伸長量(m);
          α-管道在相應溫度范圍內的線脹系數[m/(m.℃)];
          L-計算管道長度(m);
          t1-管道安裝溫度(℃);
          t1-管道設計使用(介質)溫度(℃)
          3.2 補償設計
          (1)管道熱應力、強度的設計、計算;
          (2)補償單元的設計、選擇(包括自然補償件或補償器);
          (3)保溫結構的綜合分析和設計;
          (4)引安全運行壽命,特別是震動下的疲勞壽命問題。
          除(1)、(2)外,(3)、(4)2點對高溫蒸氣預制直埋管道尤為重要,不單要考慮熱損失、能耗問題,對于剛性的內外管結構,還要考慮應力和強度的影響。

          4 自然補償
          所謂自然補償,就是管道中發柔性彎曲管段0口彎頭,L型、Z型彎管)吸收管道熱伸長變形。
          此方式優點:簡單、可靠;缺點:產生橫向位移,不單是在彎頭處,在直線段也發生相應位移,其保溫結構應做充分考慮、設計。
          近年來的深入表明,直埋管道由于保溫結構型不同,已不能*套用架空或地溝敷設管道自然補償力算,因實踐表明若套用將出現大的偏差,已造成多處破壞、泄漏事故發生。
          4.1 設計原則
          (1)轉角不小于70°,否則將出現應力急劇上升,易發生問題;
          (2)轉角大于150°,不起自然補償作用;
          (3)L型長臂不宜大于20~25 m。
          (4)彎曲許用應力σ(Q235材質)不大于78.5 MPa。
          4.2 彎管長度計算
          (1)L型(見圖1a)
          l=1.1×(△LD/300)1/2
          式中 l-彎管長度(m);
          △L-長臂L的伸長量(mm);
          D-管道外徑(mm)。
          (2)Z型(見圖1b)

          式中 l-彎管長度(m);}
          E-管道材料彈性模量(MPa);
          D-管道外徑(mm);
          〔σbw〕-管道彎曲許用應力(MPa);
          k-L1/L2;
          △t-設計計算的管道介質溫度與安裝溫度差(℃)。

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