旋转补偿器在中压蒸汽管道的应用论文_郑召辉

1工程概况在某公司100×104t/a乙烯及配套项目中，由热电工程输送至炼油工程有两根中压蒸汽管道。蒸汽管道规格为D610×26，采用高压锅炉用无缝钢管，材质为20G碳素钢。全长为2396m，输送能力为152～200t/h，设计压力为4.2MPa，设计温度为450℃，采用架空敷设。2补偿器的选用2.1方形补偿器方形补偿器是蒸汽管道采用的一种常用方式，其优点是安全性较高，正常运行中无须维护，但在管径较大时占地面积较多。蒸汽设计温度高达450℃，如果采用方形补偿器的话，那么补偿距离很短，造成弯头及管材消耗较大，压降过大。该项目管道全长为2396m，每60m设1个方形补偿器，一共需要设置40个方形补偿器。方形补偿器的外伸臂长达11m，每个补偿器按4个弯头计算，共计160个弯头，由于外伸臂而加长的管道长度有880m。通过计算得出，采用方形补偿器管道压降为0.367MPa，无法满足用户要求。2.2球形补偿器球形补偿器的优点是补偿能力强，占用空间小，阻力小，可任何方向折曲。如果采用球形补偿器的话，根据地形等条件需要安装12组球形补偿器，球形补偿器的外伸臂长度为7.5m，经计算压降为0.25MPa。单纯考虑压降，采用球形补偿器是一种可行的方案，但是，球形补偿器存在侧向位移，容易泄漏，运行维护费用较高，在高压状态下进行补漏存在安全问题。适用于本项目的球形补偿器的加工工艺非常复杂，目前，国内尚无可靠的生产厂家，只能依赖进口，不仅价格为国产的2～3倍，而且供货周期也长达15个月，严重制约了工程进度。2.3旋转补偿器旋转补偿器是近年发展起来的一种新型补偿器，主要由旋转管、密封压盖、密封座以及锥体连接管组成，其具体是结构如图1所示。图1旋转补偿器的布置有很多种形式，下面以旋转补偿器典型的方形组合阐述旋转补偿器的工作原理。方形组合补偿形式的轴测图及简化图分别见图2和图3，h为旋转补偿器高度与2个长半径弯头高度之和，单位为m。通过两个旋转补偿器和长度为L(单位为m)的力臂形成力偶，即大小相等、方向相反的一对力，力臂环绕着z轴中心旋转，就像杠杆转动一样，支点分别在两侧的旋转补偿器上，以吸收力偶两侧直管段上产生的热膨胀量。如图3，虚线为热胀后的状态，ΔL为补偿距离，单位为m。旋转补偿器的突出特点是其在管道运行过程中处于无应力状态。其他特点包括补偿距离长，一般200～500m设计安装一组即可，但是也要考虑具体地形；无内压推力；密封性能好，由于密封形式为径向密封，不产生轴向位移，尤其耐高压。由某生产的耐高压自密封旋转补偿器采用了超强端面密封与径向密封相结合的独特密封技术，压力越高密封效果越好，而且无须维护。本项目中结合地形全线需采用11组旋转补偿器，弯头总数63个，经计算其压降为0.25MPa，满足用户要求。旋转补偿器供货期仅两个月，而且价格仅为进口球型补偿器的1/3，因此本项目采用旋转补偿器。3旋转补偿器的布置及设计要点3.1布置旋转补偿器在该项目中的布置如图4，GJ表示固定支架，THZJ表示弹簧支架，箭头方向表示管道开始运行时热胀方向。GJ1—GJ2、GJ14—GJ15根据管廊自然走向进行布置。GJ2—GJ3、GJ3—GJ4、GJ8—GJ9、GJ9—GJ10管廊中心线不变，旋转补偿器布置在固定点一侧的方形组合补偿形式，该补偿形式可简化成图5。GJ5—GJ6、GJ10—GJ11、GJ12—GJ13根据地形，旋转补偿器布置在两固定点中间形成方形组合式补偿，该补偿形式可简化成图6。GJ6—GJ7根据地形及管道走向，布置3个旋转补偿器吸收两个方向位移，该补偿形式可简化成图7。3.2设计要点进行长距离补偿时应合理设置支架；方形组合式补偿由于有横向摆动，因此两侧一定距离内不准设置支架；摩擦角直接影响密封材料的使用寿命，管径越大，摩擦角应越小；力偶臂长度宜控制在2-6m；补偿器应按补偿量的1/2进行预偏置；由于补偿距离长，为减小固定支架推力，应采用摩擦系数较小的滚动支座或其他减阻管座。4结语本文结合某中压蒸汽供热工程，探讨了方形补偿器、球型补偿器、旋转补偿器的适用性。针对该工程具体情况，分析了旋转补偿器的布置及设计要点。参考文献[1]张振国，尹红霞，徐乐云，等.直埋蒸汽管道暖管过程异常工况的原因及对策[J].煤气与热力，2012.[2]赵九峰，孙亮，孙建华.旋转补偿器补偿性能有限元模拟分析[J].煤气与热力，2015.[3]安军.旋转补偿器在供热蒸汽管道中的应用[J].低碳世界，2018.作者简介：郑召辉（1970.6-），男，山东五莲人，毕业于南京动力高等专科学校，设计师，单位：潍坊开源工程技术有限公司，研究方向：热能动力工程。

论文作者:郑召辉

论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年02期

论文发表时间:2019/8/13

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