波纹管补偿器在热力管道上的应用
论文作者： 王振铭
摘要：
早在1965年我院就和其他兄弟单位开始研制用于热力管道的波纹管补偿器。经过十多 年的实
际运行考验，证明波纹管补偿器可安全地在热力管道上运行，它具有很多优点，是一个值得推广的新产品。 关键词：热力管道 波纹管补偿器
一、前言
〖HT〗早在1965年我院就和其他兄弟单位开始研制用于热力管道的波纹管补偿器。经过十多年的实
际运行考验，证明波纹管补偿器可安全地在热力管道上运行，它具有很多优点，是一个值得 推广的新产品。
[BT3]二、用途和种类
〖HT〗波纹管补偿器因其本身具有柔韧性，能补偿设备与管道的温差变形或其他变形，并可防震、
减振、减少管道对设备的推力和适应油罐基础的不均匀沉降等。它本身又是密封的，因而能
够广泛地用于化工、炼油、电力、轻工、原子能、冶金、机械、仪表、舰船、宇航等部门。由于动力管道和热力管道在工业与民用的各部门都广泛地使用着，因而补偿器的需要量是很
大的。最近几年很多大、中城市正在大量兴建住宅楼，从节约能源和消除环境污染的角度出发，应大力提倡集中供热和城市热化，因而都离不开热力管道。在对原有城市进行热化改造
时，碰到一个麻烦的问题便是热力管道很难穿行，尤其是方型补偿器由于占地大而不好布置，此时波纹管补偿器由于结构紧凑，得以充分发挥其特殊的优越性。
波纹管补偿器的种类很多，不同的类型适应不同的用途，大致可分为：
1.内压轴向式--介质在波纹管内部流动，沿管道轴线方向变形，如图1所示。因为它结构
简单，造价较低，在车间内部或厂外管网的蒸汽、热水、化工及燃油管道上用得较多。该型
式除做为热力补偿器使用外，还具有防震、振减、减少推力、适应不均匀沉降及密封等功能。缺点是被偿量较小，承压能力较低且内压推力较大。
2.外压轴向式--介质在波纹管内部的衬套中流动，波纹管外部承受介质压力，其承压能力
较高，如图2。因结构较复杂，增加了自重并提高了成本，因而只在必要时才采用它，一般 只做为热力补偿器使用。
3.压力平衡式--利用波纹管补偿器的自身结构，可以平衡两侧的内压推力，减少对管道固定支座或设备的推力。该型可分为直线压力平衡式和转角压力平衡式，如图3，前者用于直
线管道布置后者用于拐弯处的管道布置。因其结构复杂，价格高，重量大只在必要时采用。
4.铰接式--利用波纹管的角位移来吸收管道的位移。如图4所示。若将几个铰接波纹管组
成补偿器，便可得到很大的补偿量如图11所示。铰接式自身能平衡管道内介质所产生的内压推力。一般可作为车间内部或厂外管网的各类工业管道热力补偿之用。在管道系统中，因其
补偿能力大，相对于轴向式而言，可减少用量，故能降低综合造价。
5.方向式--与铰接式相似，可吸收任何方向的位移，而用于立体管道，如图5所示。一般
作为车间内部工业管道的热力补偿之用。
6.加强环式--用于管道内介质压力较高的地方，如图6所示。由于增加了加强环，可使每
个波纹受力均匀，不仅提高了承压能力，还能延长往复伸缩的疲劳寿命。缺点是自重增加，
提高了成本，只在压力较高的管道上作为热力补偿用。
7.按波型分又可分为：
平板型、U型、方型和加强U型等，如图7所示，通常因U型制造方便而大量采用。
8.多层波纹管--为使波纹管补偿器能承受较高的压力，将波纹管元件由几层板材焊接而成的圆筒，套装在一起，放入模具内，经一次液压而成如图8所示。多层波纹管和加强环配合
多用于高压管道上。
目前在低压管道上，多采用单层的内压轴向式波纹管补偿器。Pg25Kg/cm2及其以上者一般
采用多层内压轴向式，Pg40Kg/cm2及其以上者可采用多层带加强环式。在确定所选用的波
纹管补偿器类型时，不仅根据管道系统的工作压力，还应考虑该管道系统的重要性和工作条件，然后还需通过仔细的方案比较，方可作出最后的选择。
〖BT3〗三、目前国内使用的情况
〖HT〗在1968年前后，我们曾在一些单位进行过工业性试装和工程上的批量使用。近几年来电力系统在成套进口设备几个电厂中，也使用了波纹管补偿器。此外在我国进口的几套48万
吨尿素装置中，在一些石油化纤厂，维尼纶厂和有机化工厂的换热设备和管道系统中，也分别用了波纹管补偿器。现将用于热力补偿的某些使用地点和概况列表说明如下，参见表1。
〖JZ〗〖HTH〗〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓波纹管补偿器的使用情况〓〖HT〗〓〓〓〓〓
〓〓〓表1
〖BG(!BTXDF〗
〖BHDFG14mm，WK5mm，K24mm，K6mm，K64mm，K28mm，KW]
〖HT5”，6〗序号〖〗使用单位〖〗安〖HJ0〗装年〖HJ〗份〖〗
〖ZB(〗
〖BHDG7mm，K23mm，K〗使用参数〖〗波
纹 管 补 偿 器
〖BHDG7mm，K11mm，K12mm，K12mm，K7mm，K12mm，K]
压力〖HJ0〗(kg/cm2)〖〗温度(°C)〖〗直径(Dg)[]壁厚(mm)〖〗材料〖〗型式
〖ZB)〗〖〗
安〓装〓情〓况〖〗备注
〖BT3〗四、国外使用情况
〖HT〗目前美、英、日本、西德、苏联等国已在各类管道和设备上使用了这种补偿器。苏联曾专门
为区域供热系统设计了16Kg/cm2、Dg700的复式波纹管补偿器，补偿量达150mm。又据考察
过冰岛供热情况的同志介绍：冰岛的热力管道补偿大都采用波纹管补偿器。日本的动力管道也大量采用波纹管式补偿器。日本工业标准JIS
B2352-1977《波形伸缩管接头》中列有Pg2
、5、10(Dg15～Dg500)波纹管式补偿器。日本国产螺旋管制造所生产的KRS波纹管为Dg50～D
g1000，使用压力为32～13kg/cm2，日本协和波纹管厂生产的为Dg50～Dg1300，其使用压
力为9～48kg/cm2。西德金属管制造厂生产各种型式的波纹管，规格为Pg1～Pg320kg/cm
2(Dg～Dg1000)。国外在管道中选用波纹管补偿器，已经象我们目前选用阀门一样，达到通
用化和系列化了。另外据有关资料介绍，在天然气输送管道、汽轮机低压缸的连接管道和低压抽汽管道、原子能管道以及有危险性的化学工业管道上，也使用了波纹管补偿器，由此可
见，此种补偿器的应用范围很广。
〖BT3〗五、目前生产制造情况
国内生产波纹管的单位已有不少，但大多系用于仪表上的小波纹管或设备上的专用波纹管。
而生产管道上使用的波纹管的厂家不多，尤其是生产成套出厂补偿器的厂家更少，因而限制了管道用波纹管补偿器的推广使用。目前只有阜新电力高压管件厂和北京市热力公司修配厂
等单位可供应成套的波纹管补偿器。
北京市热力公司可生产供应Dg80～Dg400的波纹管补偿器。
阜新电力高压管件厂按我院编制的《火力发电厂汽水管道另件及部件典型设计》(电力系统通用的一套标准设计)可生产下列规格产品：
Pg19，〓〓Dg100～Dg600
Pg19，〓〓Dg100～Dg800
Pg6，〓〓〖KG*2]Dg80～Dg800
〖BT3〗六、技术经济比较
〖HT〗波纹管补偿器兼有方型补偿器与套筒补偿器的优点，且适应性较强。现将其与方型被偿器作一具体比较，如表2所示。〖LM〗
〖JZ〗〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〖HTH〗性〓〓能〓〓比〓〓较〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓
〖HT〗表2
〖BG(!〗
〖BHDFG6mm，WK6mm，K66mm，KW〗
〖HT5”，6〗序号〖〗波纹 管 补 偿 器 方
型 补 偿 器
〖BHDG9mm，WK6mm，K66mmZQ，KZQW〗
1
节省钢材和保温材料耗费较多钢材和保温材料(方型臂长占直线管道长20 ～30%)
〖BHDG6mm，WK6mm，K66mmZQ，KZQW〗
2 减少流动阻力(因内部有衬套)
流动阻力大(因管道长度增加)
〖BH〗
3 因体积小，重量轻因而安装方便
安装时笨重，较大的管道需起重机械
〖BHDG20mm，WK6mm，K66mmZQ，KZQW〗
4
在厂房内使用时便于设计和布置管道；
在厂外管道上使用时可节省土建费用，大量减少占地；在山区使用时还可少开土石方，加快
工程进度；在市内使用时可减少拆迁费占用空间较大，在厂房内使用时要协调管线
走向；在厂外使用时要增加土建费用，增加管线占地宽度；在大城市热化改造时使用，某些 拥挤的地段将无法布置
〖BHDG6mm，WK6mm，K66mmZQ，KZQW〗
5 由制造厂成批生产可保证质量降低成本
煨弯或焊制弯头时要耗费较多劳动力
6 管线综合基建投资比较节省
管线综合基建投资费用较高
7 安装质量要求较严格
安装质量要求不严格
G10mm，WK6mm，K66mmZQ，KZQW〗
8
轴向波纹管补偿器的补偿量小而推力大铰接波纹管补偿器的补偿量大而推力与方型补偿器相同 补偿量大
波纹管补偿器在技术上有不少优点，但在经济上是否合算?现根据北京市的情况对三种补偿器试做一粗略比较，对于表3中，仅供参考。
补偿器的经济比较
〖HT〗表3
公称直径
波纹管补偿器(元/套) 套筒补偿器 (元/套)
方型补偿器 (元/套)
波纹管〖〗安装费〖〗合〓计
〖BHDG，K9mm，K5mm，K7mm，K6mm，K9mm，K〗
不锈钢〖〗碳钢〖〗法兰式
焊接式〖〗不锈钢〖〗碳钢〖ZB)〗
〖〗套筒〖〗安装费〖〗合计〖〗外伸臂高度(米)〖〗增加管道长度(米)〖〗〖JP2〗包括保温〖JP〗的管道价格(元/米)〖〗增加的投资(元)〖〗
〖ZB(〗
〖BHDG8mm，K〗
土建和其他费用
〖BHDG，K8mm，K〗
〖JP2〗占管道比例〖JP〗(%)〖〗投资(元)
〖ZB)〗
〖〗合计(元)
〖〗备〓〓注
〓〓说明：
1.〖ZK(〗方型补偿器系统根据与波纹管补偿器相同的补偿量(60mm)以确定外伸臂高度，在
比较中只考虑方型两个外伸臂所增加的费用。〖ZK)〗
2.〖ZK(〗套筒补偿器补偿量较大，方型补偿器考虑其补偿量与套筒补偿量相同时(按补偿量
为250mm计算)两个外伸臂所增加的费用。〖ZK)〗
3.管道价格包括管道、保温、支座和附件等的购置费和安装费(元/米)。
4.所增加的投资为：增加的管道长度(米)×管道价格(元/米)。
5.土建费为地沟增加的费用，其他费用为施工管理，季节施工、中小机械，零工，施工设施使用及试运转费用等。
6.〖ZK(〗土建费和其他费用占管道投资的比例(%)系根据北京市煤气热力设计所1982年考虑
土建费用增加，调整后的测算数据。〖ZK)〗
〖HT〗从上表的比较得出如下一些初步看法：
1.目前《典型设计》的轴向式波纹管补偿器的补偿量比套筒补偿器和方型补偿器的补偿量要小。当小补偿量时，如?≤60mm则选用波纹管补偿器最为经济。当大补偿量时，必须用2-3
个轴向式波纹补偿器，才能抵得上一个套筒式或方型补偿器的补偿量，因而就未必经济。但
此时若选用复式或铰接式波纹管补偿器，因可吸收较大的补偿量，故仍具有明显的经济性。 (见图14)
2.当在厂房内为减少管道对设备的推力，降低设备传给管道的振动，以及管道穿墙密封和适应油罐的沉降等原因需采用波纹管时，补偿量一般较小，用轴向波纹管不仅在经济上是合算
的，而且可减少管道所占的空间，便于布置设备和管道。
3.当选用波纹管补偿器时，在厂外管道建设中，可节省土建费用，在山区可减少土石方从而加快工程进度，在城市热化事业中可减少占地，少拆迁建筑，降低综合造价。此外还可以减
少维修费用，不必象套筒补偿器每年更换盘根，可减少汽、水损失。
4.当同样条件时，在大口径的管道中，选用波纹补偿器，要比在小管径管道中使用具有更好的经济效果。当大口径管道采用方型被偿器时有可能布置不开，而用波纹管补偿器就灵活得
多。
将波纹管道用做热力管道的补偿器，在技术上是先进的，在经济上是合理的，可以预料：波
纹管补偿器在今后的热化事业中，必将得到更广泛的应用。 |
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