浅谈管道补偿器的安装

赵松滨王怀庆钱民(大庆油田建设集团)

张振峰(大庆石理局公共事业与物业管理中心)作为管道工程的一个重要组成部分,补偿器在保证管道长期正常运行方面发挥着重要的作用,下文介绍了补偿器的基本原理和安装方法。

11基本原理

管道安装完毕投入运行时,因管内介质的温度与安装时环境温度的差异而产生伸缩。另外,由于环境温度的改变,也会引起管道的伸缩。温度变化而引起管道长度成比例的变化,温度变化1℃相应的长度成比例变化量称为管材的线膨胀系数。不同材质的线膨胀系数也不同(见表1)。

表1　常用管材的线膨胀系数

管道材质线膨胀系数(10-6/℃)管道材质线膨胀系数(10-6/℃)

碳素钢12奥氏体钢17

铸铁1111紫铜1614

不锈钢1013聚氯乙稀80

　　管道的线膨胀收缩量,按下式进行计算:

ΔL=a(t

2-t1)L

式中:ΔL———管道线膨胀(收缩)量,m;

a———管材的线膨胀系数(1/K)或(1/℃);

t2———管道运行时的介质温度,℃;

t1──管道安装时的温度,℃;

L──计算管段的长度,m。

21补偿方式

为了防止管道受热受冷后上下左右移动,要在管路上设置固定支架,以保证管道的总体位置不变。另一方面管道受热受冷后产生的应力远远超过钢管、接头等配件的容许应力,要想阻止管道的伸缩,任何固定支架和构筑物都是为力的,只有选用适当的补偿装置,消除应力,才能确保管道系统的安全运行。常用的补偿方式有两种:自然补偿装置和补偿器。管道系统中弯曲部件的转角不大于150°时均可做为自然补偿装置,其优点是简单可靠;当利用管道中的弯曲部件不能吸收管道的变形时,应设置补偿器。常用的补偿器有方形补偿器、套管式补偿器和波形补偿器。下面就这三种补偿器的结构和安装方法分别予以介绍。

211　方形补偿器

(1)简介。方形补偿器由四个90°弯管组成。方形补偿器制作维修方便,补偿能力大,运行可靠,得到了广泛应用。只有当安装地点受时,才选用其它类型的伸缩器。

(2)安装。伸缩器在平台上进行组对,四个弯曲角应在同一平面上。安装伸缩器前,与其连接的管道应安装完毕,并牢固固定。吊装时应使其受力均匀,起吊应平稳,防止变形。水平安装时,应与管线坡度一致,垂直安装时应设排气及疏水装置,但不得设置在弯管处。埋地管道补偿器上下游各2m范围内,应采用易压缩土替换较硬的土质。敷设于冻土地带的补偿器,应水平安装在不冻层内。

(3)预拉伸、预压缩。补偿器吊装就位后,对正式生产运行后管道膨胀的进行预拉伸,对管道收缩的进行预压缩,预拉伸或预压缩值为其线膨胀收缩量的一半(即ΔL/2),偏差不得大于±10mm,以充分利用其补偿能力。预拉伸、预压缩的焊缝位置应选择在距补偿器弯曲点2～215m处。

212　套管式补偿器(填料式补偿器)

(1)简介。套管式补偿器有铸铁制和钢制两种,通常用在管径大于100mm,且工作压力小于11568MPa(钢制)及11274MPa(铸铁制)的管路中。套管式补偿器有较大的补偿能力,占地小、安装简单,但易漏水,需要经常检修更换填料。因此,在遇水发生危险的场合,以及埋地敷设的管道上不能安装此类补偿器。

(2)安装。补偿器分为单向和双向补偿两种。单向补偿器应安装在固定支架旁边的平直管道上,双向补偿器应安装在两固定支架的中间。安装前应将补偿器拆开,检查内部零件是否齐全,质量是否符合要求,填料石棉绳应涂以石墨粉,并应逐圈装入,逐圈压紧,各圈接口应相互错开。安装时,要求补偿器中心线和直管段中心线一致,不得偏斜,并在靠近补偿器的两侧各设置一个导向支架,保证运行时自由伸缩,以免管道运行时偏离中心位置。插管应安装在介质流入端。

(3)预拉伸、预压缩。补偿器的剩余收缩量按公式S= S0(t1-t0)/(t2-t0)计算,偏差不得大于±5mm。其中,S 为插管与外壳挡圈间的安装剩余收缩量(mm);S\\-0为伸缩器的最大行程(mm);T0为室外最低设计温度(℃);T1伸缩器安装时温度(℃);T2为介质最高设计温度(℃)。

213　波形补偿器

(1)简介。波形补偿器一般用3～4mm厚的钢板制成,因其强度低,补偿能力小,通常只用于工作压力不大于017MPa的气体管道或直径大于150mm的低压管道上。

其结构由波节和内衬套筒组成,内衬套筒一端与波壁焊

接,另一端可以自由移动。

(2)安装。水平安装时应注意使管道内输送介质的流动

方向从有焊缝的一端流向另一端,并与管道的坡向一致,防

止凹槽内大量积水;同时还需在波峰的下端设置放水装置。

垂直安装时内套有焊缝的一端应置于上部。波形补偿器的中

心线不得偏离管道中心线。吊装过程中,不得将吊绳绑扎在

波节上,更不能在波节上焊接支架和其它附件。

(3)预拉伸、预压缩。补偿器应在安装前进行预拉伸

或预压缩,长度为伸缩量的1/2。偏差不得大于5mm。调

节方法为松紧调节螺母,作用力要分2～3次施加,尽量

使每个波节的四周受力均匀。当达到规定值时,固定螺

母,在试压吹扫结束后,正式投产前松开调节螺母。

(栏目主持　张秀丽)

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　　油气田地面工程第23卷第2期(200412)　　

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