平衡式波纹管补偿器的安装结构及工作原理.pdf

平衡式波纹管补偿器是利用流体力学的原理在一般波纹管补偿器的基础上设计的一种

新型的、国内外领先的管道补偿器。其结构的设计为外套管的内截面积等于连接管内截面

积。使管道内介质对固支架没有推力。从而使补偿器的应用进入了一个新的时期和高度。

一、前言

在热力管网敷设中，补偿器是保证管道安全运行的重要部件。目前在国内采用的补偿

器

中，波纹管补偿器己占有举足轻重的地位，而且很有发展前景。但是由于波纹管本身

是一个弹性体，如果管内介质压力过高，而且对波纹管保护又不好，很可能将其拉坏，在

热力管网中，如果采用波纹管补偿器对其补偿，在管网转角、阀门或者盲板处介质作用力

必要作用到固支架上，作用力的大小等于波纹管的有效截面积S乘以管内工作介质压

力p,即SP。由于该力的作用必要加强固支架的强度和刚度，提高了固支架的造价，

并影响管网的运行安全性，特别在高压力大口径的情况下，这个作用力是很大的，它的大

小与管网工作介质的压力成正比，与管径的平方成正比。

以DN600管径为例，如果工作介质的压力为，则这个作用力为:

F=SP

式中F--工作介质对固支架的作用力，N

P--管内工作介质压力，Pa

S--波纹管补偿器的有效截面积，

对DN600波纹管补偿器，S=

F=SP=这是一个很大的力，特别在高架管线中，不仅给设计管道支架带来很大困

难，给施工带来诸多不便，并且还提高了工程造价。

平衡式波纹管补偿器是在轴向型波纹管补偿器的基础上设计的一种新型管道补偿装

置，该补偿器利用流体力学平衡原理，可消除管道的内压力对固支架的作用力，该补偿

器中自带导向，它简化了管网设计，给管网设计和施工带来很大方便，并且既能降低土建

工程造价，又能使设备成本降低，还提高了管网运行安全性，因此说平衡式波纹管补偿器

是一种理想的热力管道补偿装置，具有很高的社会效益和经济效益。

二、平衡式波纹管补偿器的工作原理

平衡式波纹管补偿器主要由左、右外接管、外套管及工作波纹管和密封波纹管组成:

见图1，该补偿器的具体结构如下:工作波纹管1的两端分别和左外接管3、右外接管

4焊接，左外接管3、右外接管4分别焊有盲板8、9。在工作波纹管外部设有导流套7，

在左、右外

接管3、4外部设有套管5，套管5左端与左外接管3焊接，套管5右端与右外接管4

可相对移动。右外接管4上焊有档兰10，密封波纹管2的两端分别与档兰10、套管5右

端焊接，在左、右外接管3、4上分别开有介质进出孔.连通管6穿过左外接管、盲板8并

与左外接管3、盲板8相焊接。连通管6保证两盲板8、9之间的压力与外界大气压力相

同。在套管5上部设有放气口，下部设有排水口。

管道在正常运行时，右外接管4右端的管道设有固立架，并在固支架的右面有转

角、

阀门或盲板等，这样由于管道内介质压力对转角、阀门或盲板处的作用，从而对固

支架产生向右的推力，推力的大小为管道截面积πr23与管内介质压力p的乘积(即πr23P）。

在右外接管4的左端焊有盲板9，介质对盲板9有一个向左的推力，其推力大小为

πr23P，它与作用于转角、阀门或盲板处的力大小相等方向相反，互相抵消，从而形成介

质内压对固支架无作用力。

图2为工作波纹管、密封波纹管及接管的有效面积参考示意图。

下面就图中r1、r2的尺寸来说明平衡式波纹管补偿器对固支架的推力。

当r1=r2(r2≥r3+δ)，δ为右外接管壁厚，此时因r1=r2，作用在固支架上会存在两

个大小相等方向相反的力，其值为πr12P=πr22P。在固支架上介质作用力为

F=πr12P－πr22P=0

故此种结构形式的补偿器称为平衡式补偿器。

当πr12P=πr32P+Kx时，其中K为波纹管的刚度，x为波纹管补偿量，Kx为波纹管

弹性力。此时作用在固支架上的介质内压推力为

F=πr12P－πr32P=Kx

此作用力的大小正好为波纹管的弹性力。热管道在正常运行时，因管道受热，波纹

管被压缩产生对固支架一个推力，其推力大小为Kx,但由于波纹管受压产生的弹性力与介

质内压产生的推力大小相等方向相反，此时固支架上无何推力。

工作时，管道中介质通过