热风管道波纹管补偿器的设计选择

　　某工程高炉热风炉热风管道设计： 该工程中热风主管段拉杆采用整体式拉杆；热风主管段除3#，6#，9#管道支座为导向支座外，其余管道支座均为滑动支座，3#、6#、9#导向支座限定沿管道轴线方向的位移，允许沿热风主管道径向有一定位移，这种管道支座设计方式可以实现热风主管段整体移动，将热风支管段对热风主管段的作用力简化，改变了热风主管道支座的受力情况。

　　热风主管端头的补偿器用于补偿拉杆的热膨胀伸长，其余热风管道波纹管补偿器用于补偿热风主管热膨胀伸长。

　　热风主管段支座及拉杆受力情况如下：

　　滑动支座：受压力及滑动摩擦力，合力F摩擦系数，与支座材质有关。

　　导向支座：受压力、滑动摩擦力、金属波纹管补偿器处的内压推力及波纹管补偿器变形产生的反推力，合力Fbt其中，Gd——表示正压力，单位N。含支承范围内管壳、内部砖衬及设备重量；bp——表示波纹管补偿器处的内压推力，单位N；Fbp =PS’，其中P为管道内气体压力，单位 Pa；S’为管壳内半径，单位m，h为波纹管补偿器高度，单位m；bt——表示波纹管补偿器变形产生的反推力，Fbt波纹管补偿器刚度，单位N／mm，e′为补偿器的变形量，单位mm。

　　拉杆：拉杆受到管道对其的拉伸作用，其作用力F按下式计算FL=f′+ 其中，f′——表示端部滑动支座对端部管道的摩擦反力，单位N；bp——表示端部波纹管补偿器处的内压推力，单位N；F’bp =PS〃，其中P为管道内气体压力，单位Pa；S〃，其中R为管壳内半径，单位m；h′为端部波纹膨胀节高度，单位m；bt——表示端部补偿器变形对管道产生的反推力，单位N，F’；bt为管道内气体压力，单位P；S〃，其中R为管壳内半径，单位m。根据以上的分析计算，对于该热风管道系统，减小滑动支座受力的办法有采用摩擦系数小的摩擦副。

　　对于导向支座，由于其两侧各有一个热风管道波纹管补偿器，当热风管道波纹管补偿器工作时将对导向支座产生一对相反反向的推力，从理论上讲，可以做到两个反方向的力相互抵消，对导向支座的作用力减到很小，对实际设计的指导作用则是选择相同型号的波纹管补偿器，并合理布置固定支座使两个波纹管补偿器有相等的变形量；另一方面则是要选择刚度小的波纹管补偿器，比如在管道波纹管补偿器壁厚相同的情况下，多层结构比单层结构节刚度小，在管道波纹管补偿器的补偿能力相同的情况下，多波结构比单波结构刚度小；再次，由于管道工作时管壳温度必然高出安装温度，用于补偿管道热伸长的波纹管补偿器必然受压缩，因此，从安装角度看，这类管道波纹管补偿器采用预拉伸方式安装，也有助于减小其对导向支座的反推力。

　　对于拉杆，其工作温度取决于环境温度，因此，既可能高于也可能低于安装温度，从而端部的管道波纹管补偿器既可能被拉伸也可能被压缩；为保证系统处于正常运行，拉杆尺寸的计算按照受力情况计算，既管道波纹管补偿器被压缩的情况，此时06′、F’bp具有相同的方向，从这点看，与其他波纹管补偿器的选择指标相同，应该选择刚度小的波纹管补偿器从而减小bt；另一方面由于端部补偿器既可能被拉伸又可能被压缩，采用预拉伸安装是不适宜的，从安装来看，对端部波纹管补偿器的要求与其他波纹管补偿器又是不同的。

　　热风管道系统设计是系统正常运行的保证，应当在设计工作中引起足够的重视。

　　设计热风管道系统时，需考虑系统运行中的热胀冷缩现象，注重管道系统的合理补偿，通过优化系统设计，改变管道系统的受力状况，在受力分析的基础上，合理选择热风管道波纹管补偿器设备，从而做到管道系统结构简单，投资节约，运行可靠，长期稳定。