常用的补偿器有自然补偿器、方型补偿器、套筒式补偿器和波形补偿器等。
1. 自然补偿器 自然补偿器是简单方便的补偿设施,见图2-23。
自然补偿器短臂的计算方法如下:
(1)L型补偿器的短臂长度计算:
式中 l——L型补偿器的短臂长度(m);
△L——L型补偿器长臂的热伸缩量(mm);
D——管道外径(mm)。
(2)Z型补偿器的短臂长度计算:
式中 l——Z型补偿器的短臂长度(m);
△t——计算温差(℃);
E——材料弹性模量(MPa);
D——管道外径(mm);
d——弯曲允许应力(MPa);
k=L1/L2,见图2-10。
自然补偿的管道臂长一般不超过20~25m,弯曲应力不应超过80kPa。
自然补偿不能满足要求时才考虑装设其他类型的补偿器。
2. 方型补偿器 方形补偿器又称IT型补偿器,常用四种类型,如图2-24所示。
方型补偿器一般用无缝钢管煨弯而成;当管径较大时常用焊接弯管制成。它的补偿能力大、制造方便、严密性好、运行可靠、轴向推力小。
方型补偿器的补偿能力见表2-14。
补偿能力△L/mm | 型号 | 公称直径/mm | |||||||||||
20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | ||
外伸臂长H=A+2R/mm | |||||||||||||
30 | 1 | 450 | 520 | 570 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
2 | 530 | 580 | 630 | 670 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
3 | 600 | 760 | 820 | 850 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
4 | - | 760 | 820 | 850 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
50 | 1 | 570 | 650 | 720 | 760 | 790 | 860 | 930 | 1000 | - | - | - | - |
2 | 690 | 750 | 830 | 870 | 880 | 910 | 930 | 1000 | - | - | - | - | |
3 | 790 | 850 | 930 | 970 | 970 | 980 | 980 | - | - | - | - | - | |
4 | - | 1060 | 1120 | 1140 | 1050 | 1240 | 1240 | - | - | - | - | - | |
75 | 1 | 680 | 790 | 860 | 920 | 950 | 1050 | 1100 | 1200 | 1380 | 1530 | 1800 | - |
2 | 830 | 930 | 1020 | 1070 | 1080 | 1150 | 1200 | 1300 | 1380 | 1530 | 1800 | - | |
3 | 980 | 1060 | 1150 | 1220 | 1180 | 1220 | 1250 | 1350 | 1450 | 1600 | - | - | |
4 | - | 1350 | 1410 | 1430 | 1450 | 1450 | 1350 | 1450 | 1530 | 1650 | - | - | |
100 | 1 | 780 | 910 | 980 | 1050 | 1100 | 1200 | 1270 | 1400 | 1590 | 1730 | 2050 | - |
2 | 970 | 1070 | 1170 | 1240 | 1250 | 1330 | 1400 | 1530 | 1670 | 1830 | 2100 | 2300 | |
3 | 1140 | 1250 | 1360 | 1430 | 1450 | 1470 | 1500 | 1600 | 1750 | 1830 | 2100 | - | |
4 | - | 1600 | 1700 | 1780 | 1700 | 1710 | 1720 | 1730 | 1840 | 1980 | 2190 | - | |
150 | 1 | - | 1100 | 1260 | 1270 | 1310 | 1400 | 1570 | 1730 | 1920 | 2120 | 2500 | - |
2 | - | 1330 | 1450 | 1540 | 1550 | 1660 | 1760 | 1920 | 2100 | 2280 | 2630 | 2800 | |
3 | - | 1560 | 1700 | 1800 | 1830 | 1870 | 1900 | 2050 | 2230 | 2400 | 2700 | 2900 | |
4 | - | - | - | 2070 | 2170 | 2200 | 2200 | 2260 | 2400 | 2570 | 2800 | 3100 | |
200 | 1 | - | 1240 | 1370 | 1450 | 1510 | 1700 | 1830 | 2000 | 2240 | 2470 | 2840 | - |
2 | - | 1540 | 1700 | 1800 | 1810 | 2000 | 2070 | 2250 | 2500 | 2700 | 3080 | 3200 | |
3 | - | - | 2000 | 2100 | 2100 | 2220 | 2300 | 2450 | 2670 | 2850 | 3200 | 3400 | |
4 | - | - | - | - | 2720 | 2750 | 2770 | 2780 | 2950 | 3130 | 3400 | 3700 | |
250 | 1 | - | - | 1530 | 1620 | 1700 | 1950 | 2050 | 2230 | 2520 | 2780 | 3160 | - |
2 | - | - | 1900 | 2010 | 2040 | 2260 | 2340 | 2560 | 2800 | 3050 | 3500 | 3800 | |
3 | - | - | - | - | 2370 | 2500 | 2600 | 2800 | 3050 | 3300 | 3700 | 3800 | |
4 | - | - | - | - | - | 3000 | 3100 | 3230 | 3450 | 3640 | 4000 | 4200 |
注:△L是按安装时冷拉△L/2计算的。如采用折皱弯头,补偿能力可增加1/3~1倍。
3.套管式补偿器 套管式补偿器有单向滑动和双向滑动两种形式。其优点是安装方便、补偿能力大、流体阻力小,缺点是轴向推力大、造价高、易漏、需经常维修。套管补偿器一般用于管径大于100mm、工作压力小于1.3~1.6MPa的管道上。
根据管道的最大伸缩量△L选用单向套管式补偿器时,实际需要伸缩量必须小于表2-15所列的最大伸长量。
公称直径/mm | 最大伸长量/mm | 介质参数 | 公称直径/mm | 最大伸长量/mm | 介质参数 |
100~150 | 250 | Pg≤1.6MPa | 300~350 | 350 | r≤300℃ |
200 | 300 | 400~700 | 400 |
4.波形补偿器 波形补偿器具有工作可靠、结构紧凑、重量轻、位移补偿量大、变形应力小等优点,在设备与设备、管道与管道、管道与设备的串联中,它不仅可以提供充分的轴向位移补偿,还可以提供横向或角方向的位移补偿。其补偿能力为:
式中 △L——补偿器的补偿能力(mm);
N——波节数(只);
△s——单节波纹的补偿能力(mm),一般为20mm,可按下式计算:
式中 E——补偿器钢材的弹性模量(MPa);
σs——补偿器钢材屈服极限(MPa);
d——管道内径(cm);
δ——补偿器壁厚(cm);
k——安全系数。当P≤0.25MPa时,k=1.2;当0.25MPa≤P≤0.6MPa时,k=1.3;
α——波形补偿器计算系数,据β=d/D值查表2-16;
D——波形补偿器的外径(cm)。
β=d/D | α | β=d/D | α | β=d/D | α | β=d/D | α |
0.36 | 20.68 | 0.50 | 6.033 | 0.64 | 1.762 | 0.78 | 0.4040 |
0.38 | 17.28 | 0.52 | 5.074 | 0.66 | 1.465 | 0.80 | 0.3110 |
0.40 | 14.35 | 0.54 | 4.280 | 0.68 | 1.203 | 0.82 | 0.2340 |
0.42 | 12.03 | 0.56 | 3.603 | 0.70 | 0.987 | 0.84 | 0.1725 |
0.44 | 10.14 | 0.58 | 3.016 | 0.72 | 0.8065 | 0.86 | 0.1138 |
0.46 | 8.510 | 0.60 | 2.524 | 0.74 | 0.6515 | 0.88 | 0.0742 |
0.48 | 7.167 | 0.62 | 2.112 | 0.76 | 0.512 | 0.90 | 0.0476 |
六、排水器
排水器又称凝水缸及聚水井。为排除湿燃气管道中的冷凝水和天然气管道中的凝析油,排水器是燃气管道必要的附属设施。高压与中压排水器用钢制成,低压排水器可用钢或铸铁制成。钢制排水器可视工程要求设计,现场制作。铸铁排水器的安装尺寸,可查阅煤气设计手册。排水器应保证夏季、冬季都能可靠排水、安全运行、维修方便,并便于清除其中固体沉淀物。在气候温和地区,可露天安装,作适当保温或加热。在寒冷地区,排水器应设在采暖小室内。图2-25所示为地下燃气管道安装的低压排水器。架空敷设的燃气管道上常用自动连续排水器,见图2-26管道按规定坡向排水器。
1.管道敷设坡度要求
(1)湿燃气管道的坡度不宜小于0.003,低压管道的坡度应更大一些。上海煤气公司规定,低压燃气管道不宜小于0.004,庭院绝缘镀锌钢管的坡度不小于0.005。
(2)管道坡向应遵循小口径管坡向大口径管、支管坡向干管的规定,并应尽量适应道路或地面的变化。
2.排水器的设置
(1)排水器设置在管道坡向改变的转折最低处;
(2)排水器的设置间距,视冷凝液量的多少而定,一般每200~300m设1只,在出厂、出站管线上还需加密;
(3)河底管道的排水器的井杆应伸至岸边,以便定期排水。