应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算(完整版)实用资料.doc
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1、应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑 完整版实用资料,欢迎下载) 应用波纹补偿器的热力管道固定支架受力计算王振国石家庄市热力煤气规划设计院石家庄市050031【摘要】波纹补偿器已在工业和民用的热力管道上被大量采用,为此,在热力管道上安装着诸多的固定支架、导向支架和滑动支架。本文叙述了固定支架的正确设置和所受轴向水平推力的计算方法并列出了计算公式。叙词:热力管道波纹补偿器固定支架水平推力内压力弹性力摩擦力一、前言波纹补偿器比方形补偿器具有占地空间小,比套筒补偿器不渗漏等特点,特别是在城镇集中供热工程中由于受到各种条件的限制,波纹补偿器得到了广泛的应用。
2、热力管道固定支架,特别是架空热力管道固定支架,其受力的大小影响到土建工程量的大小,影响到整个工程造价,所以正确、准确的热力管道固定支架轴向水平推力计算,有着非常重要的经济意义。目前,有关的专业书籍,对应用波纹补偿器的固定支架推力计算叙述不详,计算方法也不一样,厂家提供的产品样本使用说明中,对固定支架的推力计算,也存在着同样的问题。本人根据多年从事热力工程设计工作经验,谈谈如下看法,供同行们参考。二、设置和计算的前提条件进行热力管道固定支架所受水平推力计算之前,我们必须明确两个问题。(1热力管道内介质无论是蒸汽和热水,启动时是逐步升温的(也称为暖管,所以固定支架两端的管道温差很小,可以忽略不计。
3、(2任何力都有方向性,固定支架两端的受力方向相反。但为了有安全裕量,我们设定固定支架受力等于大的一端推力,减去70%小的一端推力。根据专业书籍和不同厂家提供的固定支架受力计算方法,相同条件下的固定支架,得出的受力大小竟相差几倍乃至十几倍,实际运行后有时按受力小建成的固定支架,也没有遭到破坏,主要原因有:受力大的计算公式有误;固定支架另一端所受到的推力起到了抵消作用。所以只根据固定支架一端受力大小,而建成的固定支架过于保守,造成原材料的浪费。根据热力管道固定支架上述特点,合理的设置固定支架间距;确定波纹补偿器位置;管道附件,管道分枝的定位,对安全运行,降低工程造价有着非常重要的意义。两端固定的直
4、管段,受热膨胀产生的轴向应力,用虎克弹性定律求得R cm=EXL式中X管道工作时的总位移量,m mL所计算的管段长度,mE金属弹性模数,对一般钢管E=2106kg/cm2R cm=2106A$tLL=24$t式中A管子线性膨胀系数,碳素钢为11.710-6m/m$t管道安装与工作时的温度差,从上式可以看出,金属管道的热胀轴向应力是巨大的,必须用自然补偿或补偿器补偿,使管子处于安全状态。与应用波纹补偿器的热力管道有关的轴向力有波纹补偿器内壁上的内压推力F bP ;管道盲端的内压推力F N P ;补偿器的弹性力F M ;管道位移时的摩擦力F f 。三、固定支架的受力分析与计算图1列出典型的热力管线
5、图来分析一下各固定支架的受力情况(滑动支架和导向滑动支架略。因固定支架两端所受到的轴向推力方图1热力管线上固定支架布置图向相反(管道端头固定支架除外,所以各固定支架所受推力F 为F G 1=F BP +F M +F f +F N P (1式中F BP 波纹补偿器内压推力,kgF BP =P (A -A D 式中P 管道的工作压力,kg /cm 2A 波纹补偿器的有效面积,cm 2F M 波纹补偿器的弹性力,kgF M =K X式中K 补偿器的刚度系数,kg /mmX 管道的热位移量,m mF f 管道热位移时产生的摩擦力,kgF f =G .L式中G 从固定支架到补偿器之间的管道总重量,kgL
6、 摩擦系数,滑动L =0.3,滚动L=0.1F N P 管道的内压推力,kgF N P =P A DF G 2=F BP +F M -0.7(F BP +F M (2注:摩擦力忽略不计F G 3有两种情况:阀门关闭时 F G 3=F BP +F M +F f +F N P (3-1阀门打开时F G 3=F BP +F M +F f -0.7(F BP +F M +F f (3-2F G 4同F G 2(4F G 5=F BP +F M +F f -0.7(F BP +F M +F f (5FG 6同F G 2(6F G 7假定右侧轴向水平推力大于左侧则F G 7=F N P +F f +F M
7、 +F BP -0.7(F M +F f (7F M =W RL 1式中F m 自然补偿在水平轴上的弹性力,kgW 管道断面系数,cm 3R 管道允许的弯曲应力,R =800kg /cm2L 1固定支架G 7到弯头之间的管段长度,mF f 沿G 7固定支架水平方向的摩擦力,kg F f =g L cos A (L 2/2+L 1式中g 管道单位长度重量,kg /m A 管道拐弯角度从上面的热力管线图和各固定支架所受推力计算公式可以看出,合理的设置固定支架和布置附件对减少推力起很大作用。固定支架G 1处于管道端头,所受推力很大,为减少其所受推力,我们可以布置如图2。图2合理的G 3到G 1,固定
8、支架布置图F G 1=F BP +F M +F N P假如对于固定支架G 2来说,如图3也不合理。图3不合理的固定支架布置图如G 2固定支架如图4则较合理。 图4G 2固定支架布置图假定左侧推力之和大于右侧F G 2=F BP +F M +F N P -0.7(F f +F BP +F M (8式中F N P 管道变截面引起的内压推力,kgF N P =P (A D 1-A D 2式中A D 1大管道的内截面积,cm 2AD 2小管道的内截面积,cm2其它同上对于G 7 固定支架来说如下图布置较合理图5G 7固定支架布置图实际应用中如图5右侧推力要大于左侧推力。如左侧推力大于右侧推力,则波纹补
9、偿器应靠近固定支架G 6。总之在布置管路时应设法使各固定支架所受推力尽量的小。现举例说明固定支架所受推力。例1.有一末端热力管道固定支架与前一固定支架相距42.0m ,距补偿器40.5m,管径D 2196,蒸汽压力0.7MPa ,温度250,安装温度20,冬季采暖计算温度-10,热伸长量X =115m m,管道单位重量130kg /m ,求固定支架F G 1所受水平推力?总重量5265kg ,管子截面A D =336cm 2,选一轴向型波纹补偿器1.0ZY 200,轴向刚度K =19.5kg /mm ,波纹补偿器有效面积A =769cm 2,最大补偿量168mm 。 图6例题方案1固定支架布置
10、图方案1F G 1=F BP +F M +F f +F N P =P (A -A D +K X +G L +P A D =7(769-336+19.5115+52650.3+7336=9205(kg 如按图7布置图7例题方案2固定支架布置图方案2F G 1=F BP +F M +F N P =P (A -A D +K X +P A D =7625.5(kg例2.根据例1求固定支架G 2所受推力(见图6因固定支架G 2两端摩擦推力很小,故可忽略不计F G 2=F BP +F M -0.7(F BP +F M =3031+2242.5-0.7(3031+2242.5=1582(kg 为减小G 1所
11、受推力,布置成图7,求G 2受的推力,假定G 3到G 2间距与G 2到G 1间距相同。F G 2=F BP +F M +F f -0.7(F BP +F M +F f =3031+2242.5+1579.5-0.7(3031+2242.5+1579.5=2055.9(kg 四、结束语为了计算准确和加快计算速度,本文列出了“热力管道内压力表”(表1;“波纹补偿器弹性力表”(表2;“热力管道位移时摩擦力表(表3、表4。热力管道是集中供热工程中的重要组成部份,波纹补偿器也在热力工程中被大量采用,固定支架是热力管道中的重要环节,正确应用热力管道固定支架,对安全、经济运行具有很重要的意义。所以我们应当合
12、理设计、精心施工、发挥其应有作用。表1热力管道内压力表(kg规格及截面积(cm2压力(M Pa0.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0管道伸长量(mm刚度(kg/mm表3热力管道位移时摩擦力表(kgL=0.3 管道规格及单重(k g/m管道长度(mD3779258.01548.01935.02322.02709.03096.03483.03870.04644.05418.0 D4269312.01872.02340.02808.03276.03744.04212.04680.05616.06552.0 D4789385.02310.02888.03465.04043.04620
13、.05198.05775.06930.08085.0 D52910455.02730.03413.04095.04778.05460.06143.06825.08190.09555.0管道按蒸汽管道,架空敷设、温度200,岩棉保温管壳。表4热力管道位移时摩擦力表(kgL=0.1管道规格及单重(k g/m管道长度(m管道按蒸汽管道,架空敷设、温度200,岩棉保温管壳。(收稿日期:1997年3月31日本刊下期要目预告城市地下管线阴极保护工程的应用实践与发展国内外石油管道输送发展综述缠绕式垫片国家标准综述及贯彻钢筋混凝土架空管道固定支架方式选择玻璃钢管道渗漏原因及对策一般角度的钢制虾米弯头制作中的几
14、个问题波纹管换热器的压力检验远场涡流管道综合检测诊断技术与设备简介管道泄露及带压处理方法压力管道安全管理与监察规定管道技术与设备杂志投稿要求1.必须附有摘要、叙词,摘要要求200字以内,叙词(即关键词35个;2.须用英文正确书写文章的题目;3.著作稿字数不超过5000字,其中插图不超过5幅;4.将论文用计算机录入、编辑(最好采用北大方正软件,若确有困难,也可用W PS、WIN-WORD等编辑软件,用W INWORD编辑的文件需转化成文本文件,其扩展名为:.T XT,可以不录公式和图;5.磁盘上注明:文件名、作者姓名、文章名、联系 ,并将磁盘用快件信封寄到本编辑部。金属矩形波纹补偿器公称压力:(
15、Mpa)真空0.5公称通径:任意截面适用范围:-40C450C用于输送气体或含尘气体,矩形截面的烟气,通风和鼓风机管道,作补偿位移减振用。该膨胀节具有补偿量大、刚度小,便于安装使用和寿命长等特点。广泛应用于钢铁、电力、石油化工、水泥等行业。南通艾迈特机械地址: 江苏省海安县海安工业园区 :0513-88716688 88716788 :0513-88713808 E-MAIL: amtjx 智能无功补偿器用户手册青岛盘古电气2009年10月20日智能无功补偿器用户手册1.产品概述PGC / PGZ系列低压无功补偿控制器是本公司最新研制成功的高新技术产品,其采用了新型控制技术和高速微处理芯片,具
16、有体积小、外形合理美观、功能完善、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精度高等优点,是目前国内同类无功补偿控制器中,性价比较高的产品之一。产品可配套无功补偿装置,用于补偿电网无功功率,提高功率因数,降低线路损耗,提高电网的供电质量和负载能力。根据用户需求,产品从功能上分为共补型(PGC)和混补型(PGZ)两种型号。从控制投切路数上分为:4路、8路、12路、16路四种规格。2.执行标准装置中的所有电器元件均符合以下国家标准或行业标准:JB/T96631999 低压无功功率自动补偿控制器DL/T 8422003 低压并联电容器装置使用技术条件DL/T 5971996 低压无功补偿控制器订货技术条件3.
17、使用条件及适用范围1 本产品适用于220V/380V低压配电网络,户内使用。2 海拔不超过2500米。3 环境温度-40+60。4 相对湿度 40时不超过95%。5 工作周围环境无明显导电性尘埃及无易燃、易爆介质及腐蚀性气体。6 安装地点无剧烈振动,不受阳光直接照射,无雨雪侵蚀。7 工作电源工频为50Hz,电压幅度波动不超过额定值的20。4.技术参数及说明额定工作电压: 220V20% 50Hz额定工作电流: 5A 50Hz输出继电器容量: AC220V 10A功率因数测量精度: 0.5级投切延时: 1秒9999秒 控制回路: 可设定(最大16路)外壳防护等级: IP405.主要功能及特点功能
18、: 电容组投切状态指示。 电容预投入、预切除;电网过压、欠流故障指示。 电力参数可选择显示(功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率)。 控制器补偿类型:PGC(共补模式) 同时对三相电路无功功率进行补偿。PGZ(混补模式) 先对三相电路无功功率进行补偿,然后再根据各相实际功率因数和无功功率单独进行补偿。 投切时间:控制器判定需要投入或切除电容到实际接触器控制电容组投切需要的时间,按用户需要设定。 控制方式:自动投切控制/手动投切控制。 自动投切:控制器自动进行优化投切,选取最接近所缺或所超无功功率的那组电容投切,这样既保证了功率因数接近1,又减少了每天投切的次数。等容量模式中采用先投先切原则
19、,即先投入的电容先切断,电容器组轮流工作,提高电容组的工作寿命。 手动投切:用户根据实际电网情况,手动对电容组进行投切操作,达到所需功率因数。退出手动模式后,已投电容继续工作。 电容器投入切除门限:(连续可调) 防止振荡投切功能:在无功功率较低时,防止电容组振荡投切工作,保护电容。 过压欠流保护功能:当电网电压超过设定过压值或电流低于设定欠流值,控制器开始逐级切除电容,直至稳定。特点: 输出路数自定义:例PGC12J,可自设定112路的输出路数,其他同理类推。 控制参考量:功率因数、有功功率和无功功率三者结合。 接入电压电流极性自适应。 过压、欠流数值动态设定。 4位一体LED数码管显示。注:
20、上述设置参阅详细菜单6.面板介绍及操作方法智能无功补偿器控制面板示意图投切指示(左侧):指示灯显示投切继电器的组数,以PGC16J为例,116路可调分别指示每组电容器的投切状况。当第n个指示灯发亮时,则表示该组电容器组处于投入状态,反之则处于切出状态。设置菜单(右侧):设置菜单对P01P16组菜单功能进行说明,便于用户在补偿装置投入运行之前,设置控制器工作参数。按键菜单(中侧):按键菜单有四个按键:“设置”键进行菜单选择和参数设定,“”、“”键进行每一级菜单的选择或参数的设置,“确认”键对设置参数保存和返回上级菜单。 按键操作说明: 显示功能无功补偿控制器正常工作时,数码管显示电网A相线路功率
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