轴向补偿器管路工作时要传递轴向力 ,直管段过 长或轴向压缩力过大都会引起管道纵向失稳。因此 , 对长管道要设置若干个中间导向支架来防止管道纵 向失稳。 《E JMA》 标准给出的轴向补偿器管路中间导向支 架.大间距的计算公式来自欧拉公式 ,确定两端铰接 压杆临界长度的欧拉公式为
式中: E· J 为压杆的刚度; F 为杆的轴向压缩力。 取压杆临界长度的*半便是中间导向支架间距 Lmax的公式
式中: E 为弹性模量 ,MPa ;J 为断面惯性矩 ,mm4 ;Ap 为 波纹管有效面积 ,mm2 ; p 为介质压力 ,MPa ; ex 为波纹管 单波轴向位移 ,mm;fi 为单波轴向弹性刚度 ,N/ mm.
对公式分析后有两点应讨论:
(1)公式中没有考虑摩擦力的作用。管道位移时 要产生摩擦力 ,摩擦力是通过管道传到固定点的 ,因 此摩擦力对管道产生轴向压缩力 ,该压缩力同样可以 引起管道纵向失稳。对大口径管道 ,尤其是水管道 , 摩擦力产生的轴向压缩力比波纹管弹性力大得多 ,忽 略这*项显然是不合适的。
(2)用波纹管有效面积计算压力推力作为管道轴 向压缩力也是不合适的。从图 1、 图 2、 图 3 的分析已 看出 ,两个等径轴向补偿器之间的直管受到轴向压力 推力的作用面积应该是波纹管有效面积减去直管流 通面积。该值比有效面积小得多。弯头、 堵板等部件 产生的压力推力是用有效面积计算的 ,但这些力主要 是“拉” 管道 ,而不是“压”管道 ,不存在压力推力引起 纵向失稳的问题。 中间导向支架合理的计算公式可为
环形面积 ,mm2 ;μ为摩擦系数; q 为管道均布荷载 ,N/ m; i 为导向支架设置点到补偿器的距离 ,m.
波纹补偿器的合理使用
(1)用固定支架合理分割管线 ,使之成为安全可 靠 ,易于补偿的各个单元。
(2)线单元安装中要确保管线直线性 ,固定支架 *定要有足够的刚度和强度。*般直管线破坏的* 大部分是由固定支架*靠引起。
(3)L 型、 Z型、 п型单元 ,*定合理选用铰链型、 大 拉杆型以及铰链式大拉杆型等补偿器 ,要考虑附加位 移的影响。
(4)对无法满足固定支架承载要求的场合 ,如室 内管线、 汽轮机、 冷凝器、 风机等管口受力受限制场 合 ,均可以采用旁通式压力平衡型 ,即直管三波纹管 压力平衡型、 大拉杆型、 铰链型等无压力推力的膨胀 节。
(5)要求受力.别小的设备 ,可以经过精确计算 使压力平衡型补偿器产生相反方向、 大小可调的不平 衡压力推力 ,使它与弹性力和摩擦力抵消 ,实现完全 平衡式管线 ,这是*个新方向。
