熱風管道波紋管補償器的設(shè)計選擇

　　某工程高爐熱風爐熱風管道設(shè)計： 該工程中熱風主管段拉桿采用整體式拉桿；熱風主管段除3#，6#，9#管道支座為導(dǎo)向支座外，其余管道支座均為滑動支座，3#、6#、9#導(dǎo)向支座限定沿管道軸線方向的位移，允許沿熱風主管道徑向有一定位移，這種管道支座設(shè)計方式可以實現(xiàn)熱風主管段整體移動，將熱風支管段對熱風主管段的作用力簡化，改變了熱風主管道支座的受力情況。

　　熱風主管端頭的補償器用于補償拉桿的熱膨脹伸長，其余熱風管道波紋管補償器用于補償熱風主管熱膨脹伸長。

　　熱風主管段支座及拉桿受力情況如下：

　　滑動支座：受壓力及滑動摩擦力，合力F摩擦系數(shù)，與支座材質(zhì)有關(guān)。

　　導(dǎo)向支座：受壓力、滑動摩擦力、金屬波紋管補償器處的內(nèi)壓推力及波紋管補償器變形產(chǎn)生的反推力，合力Fbt其中，Gd——表示正壓力，單位N。含支承范圍內(nèi)管殼、內(nèi)部磚襯及設(shè)備重量；bp——表示波紋管補償器處的內(nèi)壓推力，單位N；Fbp =PS’，其中P為管道內(nèi)氣體壓力，單位 Pa；S’為管殼內(nèi)半徑，單位m，h為波紋管補償器高度，單位m；bt——表示波紋管補償器變形產(chǎn)生的反推力，F(xiàn)bt波紋管補償器剛度，單位N／mm，e′為補償器的變形量，單位mm。

　　拉桿：拉桿受到管道對其的拉伸作用，其作用力F按下式計算FL=f′+ 其中，f′——表示端部滑動支座對端部管道的摩擦反力，單位N；bp——表示端部波紋管補償器處的內(nèi)壓推力，單位N；F’bp =PS〃，其中P為管道內(nèi)氣體壓力，單位Pa；S〃，其中R為管殼內(nèi)半徑，單位m；h′為端部波紋膨脹節(jié)高度，單位m；bt——表示端部補償器變形對管道產(chǎn)生的反推力，單位N，F(xiàn)’；bt為管道內(nèi)氣體壓力，單位P；S〃，其中R為管殼內(nèi)半徑，單位m。根據(jù)以上的分析計算，對于該熱風管道系統(tǒng)，減小滑動支座受力的辦法有采用摩擦系數(shù)小的摩擦副。

　　對于導(dǎo)向支座，由于其兩側(cè)各有一個熱風管道波紋管補償器，當熱風管道波紋管補償器工作時將對導(dǎo)向支座產(chǎn)生一對相反反向的推力，從理論上講，可以做到兩個反方向的力相互抵消，對導(dǎo)向支座的作用力減到很小，對實際設(shè)計的指導(dǎo)作用則是選擇相同型號的波紋管補償器，并合理布置固定支座使兩個波紋管補償器有相等的變形量；另一方面則是要選擇剛度小的波紋管補償器，比如在管道波紋管補償器壁厚相同的情況下，多層結(jié)構(gòu)比單層結(jié)構(gòu)節(jié)剛度小，在管道波紋管補償器的補償能力相同的情況下，多波結(jié)構(gòu)比單波結(jié)構(gòu)剛度?。辉俅?，由于管道工作時管殼溫度必然高出安裝溫度，用于補償管道熱伸長的波紋管補償器必然受壓縮，因此，從安裝角度看，這類管道波紋管補償器采用預(yù)拉伸方式安裝，也有助于減小其對導(dǎo)向支座的反推力。

　　對于拉桿，其工作溫度取決于環(huán)境溫度，因此，既可能高于也可能低于安裝溫度，從而端部的管道波紋管補償器既可能被拉伸也可能被壓縮；為保證系統(tǒng)處于正常運行，拉桿尺寸的計算按照受力情況計算，既管道波紋管補償器被壓縮的情況，此時06′、F’bp具有相同的方向，從這點看，與其他波紋管補償器的選擇指標相同，應(yīng)該選擇剛度小的波紋管補償器從而減小bt；另一方面由于端部補償器既可能被拉伸又可能被壓縮，采用預(yù)拉伸安裝是不適宜的，從安裝來看，對端部波紋管補償器的要求與其他波紋管補償器又是不同的。

　　熱風管道系統(tǒng)設(shè)計是系統(tǒng)正常運行的保證，應(yīng)當在設(shè)計工作中引起足夠的重視。

　　設(shè)計熱風管道系統(tǒng)時，需考慮系統(tǒng)運行中的熱脹冷縮現(xiàn)象，注重管道系統(tǒng)的合理補償，通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，改變管道系統(tǒng)的受力狀況，在受力分析的基礎(chǔ)上，合理選擇熱風管道波紋管補償器設(shè)備，從而做到管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資節(jié)約，運行可靠，長期穩(wěn)定。