非金屬波紋管補償器之所以能夠在供熱行業(yè)中得到廣泛應用,除具有良好的補償能力之外,高可靠性是主要原因.其可靠性是通過(guò)設計,制造,安裝,運行管理等多個(gè)環(huán)節來(lái)_的,_一個(gè)環(huán)節的失控都會(huì )導致補償器壽命的降低甚至失效.
非金屬波紋補償器之所以能夠在供熱行業(yè)中得到廣泛應用,除具有良好的補償能力之外,高可靠性是主要原因。其可靠性是通過(guò)設計、制造、安裝、運行管理等多個(gè)環(huán)節來(lái)_的,_一個(gè)環(huán)節的失控都會(huì )導致補償器壽命的降低甚至失效。造成波紋管補償器失效的原因:設計占10%,制造廠(chǎng)家偷工減料占50%,安裝不符合設備說(shuō)明要求占20%,其余由運行管理不當引起。建議廣大設計人員應加強調查研究,互相交流學(xué)習,總結經(jīng)驗,吸取教訓,加強協(xié)作,在進(jìn)行管網(wǎng)設計、補償器選型計算和布置、組織施工等方面,掌握原則,正確運用,做到管網(wǎng)、經(jīng)濟、合理,杜絕事故產(chǎn)生。
非金屬波紋管補償器具有結構緊湊、補償量大、流動(dòng)阻力小、零泄漏、不用維修等諸多優(yōu)點(diǎn),但它也有不易解決的缺點(diǎn),例如軸向型波紋管補償器對固定支座產(chǎn)生壓力推力,造成固定支座推力大;波紋管補償器管壁較薄,不能承受扭力、振動(dòng);設備造價(jià)較高,設計要求嚴,施工安裝要求精度高,往往達不到預期壽命。軸向型波紋管補償器存在的這些缺點(diǎn),易導致施工與運行期間發(fā)生事故。
1、布置位置的影響
按照通常做法,軸向型波紋管補償器均布置在緊靠固定支座旁,然后緊接兩個(gè)導向支架,距離分別為4倍、14倍公稱(chēng)直徑,主要目的是防止波紋管補償器軸向失穩。蒸汽直埋管道靠保溫材料及外套鋼管進(jìn)行支撐或導向;熱水直埋管道主要靠與保溫材料形成整體,由土壤、砂層控制。這種布置方式出發(fā)點(diǎn)是好的,卻在實(shí)際運用中受地形、架空管系支架過(guò)多的限制,布置困難;直埋管系地下障礙物過(guò)多,可能有過(guò)多翻彎產(chǎn)生,要求波紋管補償器只能布置在直管段,這種在固定支座側設補償器的形式,可能會(huì )因管道位移造成波紋管補償器每個(gè)波吸收位移的工作能力傳遞不均,發(fā)揮的補償能力不充分。
解決波紋管補償器軸向失穩問(wèn)題除與布置位置有關(guān)外,更主要的是取決于補償器自身的性能與質(zhì)量,只布置在固定支座側的補償器性能與質(zhì)量要求應_一些,管道分段距離一般應小一些。選型時(shí)要選自導向性好、抗失穩能力強的補償器,設計布置按照基本原則,根據工程的實(shí)際情況,靈活對待處理。實(shí)踐情況證明,無(wú)論是架空、管溝還是直埋敷設,只要做好導向結構控制,波紋管補償器可以設置在兩固定支座的任一位置。
2、相鄰直埋補償器之間不設固定點(diǎn)的影響
在直埋管道管系中,為減少固定支座的數量,往往布置成“駐點(diǎn)”形式。直埋管道兩個(gè)規格型號相同的相鄰補償器之間管道中點(diǎn)不設固定點(diǎn),當管道受熱均勻膨脹時(shí),在兩個(gè)補償器中間必然形成一個(gè)力的相對平衡點(diǎn),即駐點(diǎn)。理論上以該點(diǎn)為界,管道向左右兩個(gè)方向均勻膨脹,一般認為,力的平衡點(diǎn)會(huì )因管道受力不均勻而發(fā)生少許偏移,一般按20%余量進(jìn)行考慮。
某段直埋管道(φ630*10)采用這種布置方式,固定支座之間距離為206m,兩只補償器規格型號相同,補償量均為150mm。在2008年熱網(wǎng)運行中,其同側兩個(gè)補償器相繼發(fā)生故障,拆解后發(fā)現,一個(gè)補償器已被壓扁,壓縮量200mm,另一個(gè)不僅未起到補償壓縮作用,反而被拉長(cháng)50mm,一個(gè)補償器伸長(cháng)對另一個(gè)補償器造成過(guò)度壓縮,從而使兩個(gè)補償器均發(fā)生破壞失效。
造成這種情況的原因較為復雜:一是補償器自身質(zhì)量偏差較大,雖型號規格相同但剛度差距大,無(wú)法自由伸縮;二是受管材加工制作質(zhì)量與安裝質(zhì)量影響,無(wú)法自由伸縮,駐點(diǎn)兩側管道受力不均,造成駐點(diǎn)偏移大,駐點(diǎn)不固定,使波紋管補償器無(wú)法承受,造成破壞。除非對非金屬補償器自身作較大改進(jìn),_波紋間均布限位使波紋管補償器剛度均衡趨于一致,否則采用普通補償器條件下,還應按照每?jì)蓚€(gè)固定支座之間只設一個(gè)補償器的原則進(jìn)行布置。
3、施工現場(chǎng)變更的影響
由于種種原因,熱力管網(wǎng)的現場(chǎng)施工情況與設計往往出入很大,不得不做大量的實(shí)際設計變更,對自然補償管道只要處理適當不會(huì )產(chǎn)生很大影響,但對采用軸向波紋管補償器的管道影響非常大,不少施工單位對此沒(méi)有充分認識。某些固定支座在管道改變走向后,原來(lái)不承受壓力推力改為承受壓力推力或者產(chǎn)生較大彎矩,導向支架受力結構形式發(fā)生重大變化,處置不當很容易推壞固定支座,導致事故發(fā)生。
由于施工單位_化程度較低,主要靠設計單位對施工的熱網(wǎng)布置整體性進(jìn)行控制。在管道變更較大情況下,應特別注意管道的受力形式是否符合補償器布置基本原則,通過(guò)合理分段,_管道呈直線(xiàn),控制拐點(diǎn)產(chǎn)生,減少作用于固定支座與導向支架的彎矩及側向推力,進(jìn)而_管系合理。這對于設計人員尤為重要,除了不斷積累經(jīng)驗外,要形成明確的設計思路,才能提高設計補償器管系的水平。
4、設計中預先考慮水壓試驗方案
某熱力管道采用軸向型波紋管補償器,施工單位采用分段打壓試驗,自行選定分段點(diǎn)設臨時(shí)盲板,盲板力沒(méi)有作用在主固定支座上,而是作用在次固定支座上。按試驗壓力升壓時(shí),次固定支座被拉壞。在分段打壓時(shí),分段點(diǎn)應選擇可承受水壓試驗壓力的主固定支座,無(wú)法做到這一點(diǎn)時(shí),應對分段點(diǎn)承受盲板力的次固定支座進(jìn)行臨時(shí)加固,使其能夠承受盲板力。由于主次固定支座承受的推力相差太大,臨時(shí)加固的辦法很難實(shí)施,因此好的辦法是設計中預先考慮水壓試驗或吹掃方案,分段點(diǎn)的位置好由業(yè)主、設計、施工單位共同確定,由設計單位負責技術(shù)交底,業(yè)主方根據設計單位意見(jiàn)組織實(shí)施。安裝時(shí)要注意_導流套筒的方向與流動(dòng)方向一致。補償器安裝完畢進(jìn)行系統水壓試驗前,要將管道兩端固定,防止內壓推力拉伸補償器。
5、安裝對軸向波紋管補償器的影響
波紋管補償器由一個(gè)或多個(gè)波紋管串接在一起,波紋管外有可使波紋管軸向移動(dòng)的外套筒,既是保護裝置,又保持了波紋管的穩定性。由于軸向波紋管補償器布置形式不合理或設計不當,施工安裝中很容易出現偏差,造成受力方向主要不是軸向力,這易對補償器產(chǎn)生的扭矩。對于軸向波紋管補償器,管壁較薄,抗扭矩能力差,_易失穩。因此施工中為_(kāi)補償器的同軸度公差小,建議在安裝補償器前先將管段敷設好,然后在準備安裝補償器處將管子割下一段(其長(cháng)度等于補償器的自由長(cháng)度加預拉伸量),再焊接補償器,即采用割管法安裝。雖然造成少量管子消耗,卻能_管道同心度。