第六部分 技术说明

例 1 ：求 N ＝ 3000 次、 t ＝ 300 ℃时， 0.6TNY250*6J 补偿器的轴向补偿量及刚度。

查样本：轴向补偿量： X0 ＝ 89 ；

轴向刚度 Kx ＝ 228N/mm

经修正： x ′＝ f1*X0 ＝ 1.025*89 ＝ 91.225mm

K ′＝ f2*Kx ＝ 0.901*228 ＝ 205.43N/mm

例 2 ：求 N ＝ 2000 次、 t ＝ 300 ℃时， 0.6DLB250*2000F 补偿器的横向补偿量及横向刚度。

查样本：横向补偿量： Y0 ＝ 287mm

横向刚度： Ky ＝ 5N/mm

经修正： Y ′＝ f1*X0 ＝ 1.025*287 ＝ 294.18mm

Ky ′＝ f2*Ky ＝ 0.901*5 ＝ 4.51N/mm

4、 劳破坏次数、安全寿命与补偿量

为方便用户合理的选择产品，样本中给出了补偿器在诸疲劳破坏次数下的补偿量，如：轴向型的补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数 N 为 1500 次， 3000 次， 15000 次时的补偿量；拉杆横向补偿器、铰连补偿器、直管压力平衡补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数 N 为 15000 次时的补偿量；曲管压力平衡补偿器，样本中列出了疲劳破坏次数 N 为 4500 次时的补偿量。用户可根据产品工作的环境与使用寿命来选择不同疲劳次数下的补偿量。

疲劳破坏次数时根据波纹管的结构参数、补偿量和压力值，通过计算和实验验证而确定的。由于波纹管的疲劳问题比较复杂，其数值散布度较大，因此国家有关标准规定，在确定补偿器的安全疲劳次数［ N ］时，要有 15 倍的安全系数，即

［ N ］＝ N/15

［ N ］－安全疲劳寿命

N －疲劳破坏次数

若用户实际选用的疲劳次数与样本所列的疲劳次数不符时，请按表三、表四给出的系数进行修正。

例 3 ：求 0.6TNY250*6F 波纹补偿器在 N ＝ 4500 次时的轴向补偿量。

查样本： N ＝ 15000 次时， X0 ＝ 63mm

经修正： N ＝ 4500 次时， X ＝ f3*X0 ＝ 1.33*63 ＝ 83.79mm

如果管系的位移变化循环是多种的，此时可用积累疲劳计算的方法来估算。叠加利用系数用 U 来表示： U ＝ U1 ＋ U2 ＋ …… ＝ n1/ ［ N1 ］ +n2/ ［ N2 ］＋ ……

当 U 小于 1 时，补偿器的疲劳性能是安全的。

上式中： U1 ， U2…… ，分别为每一循环类型的利用系数；

n1 ， n2 ， …… ，分别为每一循环类型的循环次数；

［ N1 ］，［ N2 ］， …… ，分别是每一循环类型的安全疲劳寿命，［ N1 ］＝ N1/15 ；

N1 ， N2…… ，分别是每一循环类型的疲劳破坏次数。

5、 位移量合成：

样本中诸系列表中给出的轴向位移量 X0 ，横向位移量 Y0 和角向位移量 θ 0 ，是各种形式补偿器的额定位移量，是单独实施该位移的最大位移范围。若该补偿器要进行两种或两种以上的位移，则补偿量的选取要符合下列关系式：

X1/X0 ＋ Y1/Y0 ＋θ 1/ θ 0 ≤ 1

X0,Y0, θ 0 ——为某一破坏次数下单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量（由样本上查找，并修正得到）。

X1 ， Y1 ，θ 1 ——为该疲劳次数下同时存在的轴向、横向及角向补偿量的实际值。

6、 内套筒的选择：

可以减少补偿器内流体、介质的流阻和防止介质高速流动引起波纹的诱发震动。内套筒的存在对补偿器的横向和角向位移的补偿量有影响。

7、 补偿器的预变形：

为了使补偿器处于一个良好的工作位置和减少管架受力，可对补偿器在安装前进行“预变形”。轴向补偿器的轴向预变形量Δ X 由下式确定：

Δ X ＝ X ［ 1/2-(T0-Tmin)/(Tmax-Tmin) ］

X －轴向补偿量 mm 。

T0 －安装温度

Tmax ＝最高使用温度

Tmin －最低使用温度

Δ X 为正值时，表示“预拉”，Δ X 为负值时，表示“预压”。“预变形”是否进行由系统设计确定，若用户需要，只要在合同上注明预变形量，我们可按“预变形”长度交付补偿器。

横向补偿器和角向补偿器的冷紧量可取实际补偿量的一半，即 1/2Y 或 1/2 θ， “预变形”是反方向“冷紧”。横向补偿量 Y0 很大时，需要进行“冷紧”，横向补偿量较小时，可不进行冷紧。

二、典型管段与补偿器选型

工程管路系统设计由于受到各方面的制约是相当复杂的。但是，任何复杂的管系都可以通过固定管架的设置，将其分成苦干形状相对简单的单独管段。如：直线型， L 、 Z 、 ? 型管段等。再根据这些相对简单的管段来确定管系的变形补偿，来选择补偿器。

补偿器的种类很多，正确的选型非常重要。管系设计一开始既在管系走向、支撑体系（包括固定管架、导向管架等）设计的同时，就要综合考虑补偿器的选型和配置。只有这样才能保证管系的设计安全、合理、可靠和经济。

以波纹管为核心挠性元件的补偿器。在管线上可作轴向、横向和角向三个方面的补偿。内压补偿器从其性能上看可以作三个方向的位移，但由于受到套管等附件的限制，往往只能作轴向位移。因此，用户在选用订货时需注明所需几个方面的位移量，以便正确的选用和供货。

本系列产品中，轴向型补偿器用以吸收管路轴向位移，大拉杆横向位移补偿器吸收垂直于补偿器轴线的横向位移，小拉杆横向位移补偿器适用于吸收横向位移，也可以吸收轴向，角向和任意三个位移的组合，铰连补偿器以两个或三个配套使用，用以吸收单平面一个方向或多个方向上的横向变形。

1 ．管系管架名称、代号、符号

2 ．补偿器名称、代号、符号

三、补偿器对管系及管架设计的要求

1 、轴向型补偿器

（ 1 ）、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部位及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。

主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。推力的计算公式如下：

F P =100 · P · A

F P ——补偿器轴向压力推力（ N ）；

A ——对应于波纹管平均直径的有效面积（ cm 2 ），查样本；

P ——此管段管道最高压力（ MPa ）；

轴向弹性力的计算公式如下：

F X =f · K X · X

F X ——补偿器轴向弹性力（ N ）；

K X ——补偿器轴向刚度（ N/mm ）

X ——补偿器实际应用的轴向补偿量（ mm ）

f ——系数，当“预变形”（包括预变形量△ X=0 ）时， , 否则 f=1 ，管道除上述部位外，可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推力的作用。

（ 2 ）、在管段的两个固定架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。

（ 3 ）、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。

固定管架 第一导向架 第二导向架 其他导向架

D ——管道公称直径

补偿器是一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下式计算：

LGmax ——最大导向间距（ m ）；

E ——最大材料弹性模量（ N/cm 2 ）；

I ——和道断面惯性矩（ cm 4 ）；

K X ——补偿器轴向刚度（ N/mm ），查样本；

X 0 ——补偿器客定位称量（ mm ），查样本；

P ——工作压力（ N/cm 2 ）；

A ——波纹管有效面积（ cm 2 ）；

当补偿器压缩变形时，符号为“ + ”，拉伸变形时，符号为“－”。当管道壁厚按标准壁厚设计时， Lgmax 可按有关标准选取。

2 、横向型及角向型补偿器。

（ 1 ）装在管道变头附近的横向型补偿器，两端各设一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动时间隙按下式计算：

e ——活动间隙（ mm ）；

L ——补偿器有效长度（ mm ）；

△ Y ——管段热膨胀量（ mm ）；

△ X ——不包括 L 长度在内的垂直管段的膨胀量（ mm ）。

（ 2 ）角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移。对 Z 形和 L 型管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰连销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面。

装有一组铰连补偿器的管段，其平面导向架的间隙 e 亦可按上式计算，但是 L 长度应为两补偿器铰连轴之间的距离，△ X 是整个垂直管段的热膨胀量。

（ 3 ）补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能定向运动。

3 、无约束型波纹补偿器

（ 1 ）由于无约束型波纹补偿器自身具有强力支撑和定向性能，大大宽松了安装要求。无约束型波纹补偿器不必按其他轴向型补偿器通常要求的全线钢管安装后再割下和补偿器等长管道的方法。

（ 2 ）无约束型波纹补偿器要求靠近固定支架安装，在两个固定支架间距内设置三个导向架，但清除了补偿器对导向支架 4D 、 14D 、 Lmax 的要求，在小于等于一半固定支架间距内，所有导向支架间距任意。

补偿一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下式计算：

Lgmax ——最大导向间距（ m ）； E ————管道材料弹性模量（ N/cm2 ）；

I ————管道断面惯性矩（ cm4 ）；

KX ———补偿器轴向刚度（ N/mm ），查样本；

X0 ———补偿器额定位移量（ mm ）查样本。

当补偿器压缩变形时，符号为“ + ”，拉伸变形时，符合为“ - ”。当管道壁厚按标准壁厚设计时， Lgmax 可按有关标准选取。

四、横向型及角向型补偿器

1 、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各设一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：

ε——活动间隙（ mm ）；

L ———补偿器有效长度（ mm ）；

△ Y ——管段热膨胀量（ mm ）；

△ X ——不包括 L 长度在内的垂直管段热膨胀量（ mm ）；

2 、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对 Z 形和 L 形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰连销的轴线必须垂直于弯典管段形成的平面（万向铰连补偿器不受此限制）。

装有一个组铰连补偿器的管段，其平面导向架的间隙ε亦可按上式计算。但是 L 长度应为两补偿器铰连轴之间的距离，△ X 是整个垂直管段的热膨胀量。

3 、补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能定向运动。

五、波纹补偿器安装和使用要求

1 、补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况，必须符合设计要求。

2 、对带内套筒的补偿应注意使内套筒的方向与介质流动方向一致，铰连型补偿器的铰连转动平面应与位移转动平面一致。

3 、需要进行“冷紧”的补偿器，预变形所用的辅助构件应在管路安装完毕后方可拆除。

4 、严禁用波纹补偿器变形的方法来调整管道的安装超差，以免影响补偿器的正常功能、降低使用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。

5 、安装过程中，不允许焊渣飞溅到波壳表面，不允许波壳受到其它机械损伤。

6 、管系安装完毕后，应尽快拆除波纹补偿器上用用安装运输的黄色辅助定构件及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定位置，使管系在环境条件下有充分的补偿能力。

7 、补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围，应保证各活动部位的正常动作。

8 、水压度验时，应对装有补偿器管路端部的次固定管架进行加固，使管路不发生移动或转动。对用于气体介质的补偿器及其连接管路，要注意充水时是否是需要增设临时支架。水压试验用水清液的氯离子含量不超过 25PPM 。

9 、水压试验结束后，应尽快排尽波壳中的积水，并迅速将波壳内表面吹干。

10 、与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯离子。