补偿器

补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。 属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。在现代工业中用途广泛。供热上，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

补偿器习惯上也叫膨胀节，伸缩节、软连接。由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。 属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热 

胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。在现代工业中用途广泛。供热上，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力

主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向的合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应

对管架设计的要求：

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们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。推力计算公式如下： Fp=100*P*A Fp-补偿器轴向压力推（N）， A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2）， P-此管段管道最高压力（MPa）。 轴向弹性力的计算公式如下： Fx=f*Kx*X FX-补偿器轴向弹性力（N）， KX-补偿器轴向刚度（N/mm）； f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，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、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。

3、补偿器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计算： LGmax-最大导向间距（m）； E-管道材料弹性模量（N/cm2）； i-tp 管道断面惯性矩（cm4）； KX-补偿器轴向刚度（N/mm）， X0-补偿额定位移量（mm）。 当补偿器压缩变形时，符号“+”，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。

主要吸收横向位移和少量的轴向位移。

对管架设计的要求：

1、 装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，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的热膨胀量（mm）。

2 、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。

由接管，波纹管以及与接管相连的一对铰链构成。它只能吸收单平面的角向位移。吸收位移时应有两个或者三个角向补偿器组合使用，同时铰链具有承受内压推力能力。 工作温度≤420℃，疲劳寿命1000次。

对管架设计的要求：

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。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面（万向铰链补偿器不受此限制）。 装有一组铰链补偿器的管段，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链轴之间的距离，△X是整个垂直管段的热膨胀量。

1.补偿吸收管道轴向、横向、角向冷热变形。

2.波纹补偿器伸缩量，方便阀门管道的安装与拆卸。

3.吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响。

4.吸收地震、地陷对管道的变形量。

补偿器采用矩形截面，圆角波形，管道中单个膨胀节承受二维方向位移。由2个膨胀节组成的肘接管道可承受三维方向位移。矩形圆角金属波纹膨胀节有全高、半高型、按照烟道尺寸，应力应变要求用户可多波节选用。

1、用户根据管系热位移情况选定了合适的补偿器以后，至少还得提供管内的流通介质，烟风道的设计压力，运行时的最高温度，烟风道横截面的外形尺寸（长、宽）所选用的波形（全高216mm、半高108mm）和波数（单个波纹单波数不超过6波），以便进行补偿器的结构设计和制造。

2、每波最大允许膨胀量：全高型△α=±24mm半高型△α=±12mm。

3、挡灰板：对风道或少尘的管道可以不采用，对多尘的烟道应采用档灰板。

4、为减少波纹管的波节数，应考虑冷拉50%。

5、补偿器适用于截面面积小于4.6平方米以及烟风道外形尺寸中有一边小于1.5m但大于0.6mm的场合。标准全高型波纹补偿器适用于所有的烟风道。

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选用若干个固定支架在不同的部位选择不同的设置，将其分成若干形状相对简单的单独管段，“Z”型管段和“∏”　型管段等，并分别确定各管段的变形及补偿量，由于补偿器的种类很多，正确地选型是非常重要的，因此在管系的总体设计时，应充分地考虑到管线的走向和支撑体系（包括固定管架、导向滑动管架等）的设计和综合考虑补偿器的造型和配置，以示达到安全、合理、适用、经济的最佳组合。 波纹管补偿器它是以波纹管为核心的挠性元件，在管线上再作轴向、横向和角向三个方向的补偿。轴向型补偿器为了减少介质的自激现象。在产品内部没有内套管，在很大程度上限制了径向补偿能力，故一般仅用以吸收或补偿管道的轴向位移（如果管系中确需少量的径向位移，可以订货时予以说明其径最大位移量）：横向位移补偿器（大拉杆）主要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合于吸收横向位移，也可以吸收轴向、角向和任意三个方向位移的组合：铰链补偿器（也称角向补偿器）。它以两上或三个补偿器配套使用（单个使用铰链补偿器没有补偿能力），用以吸收单向平面内的横向变形，万向铰链（角向）补偿器，由两个或三个配套使用，可吸收三维方向的变形量。

金属波纹补偿器采用奥氏体不锈钢材料或按用户要求的材料制造，具有优良的柔软性，耐蚀性，耐高温性（－235℃ ～ +450℃)，耐高压性（最高为32MPa），在管路中可对任何方向进行连接，用以温度补偿和吸收振动、降低噪声、改变介质输送方向、消除管道间或管道与设备间的机械位移等，双法兰金属波纹软管对有位移、振动的各种泵、阀等的柔性接头尤为适用。

构成其工作主体的弹性元件是非金属材质，通常是纤维织物有橡胶材质,此种材质除了在超高温度(400以上)情况下不能满足使用条件的情况下,其他各种工况均可以替代纤维织物。

该产品主要利用橡胶的独特性能。如高弹性、高气密性、耐介质性和耐候性及耐辐射性等。采用高强度、冷热稳定性强的聚酯帘布斜交与之复核后经高压、高温模压交联而成。内部致密度高，能承受较高压力，弹性变形效果优异。产品结构设计断面弧高、曲线长、具有较大的多向唯一功能。特别适用于地质条件复杂、沉降幅度大和管道运行中冷热变化频繁导致管道损坏的场所。利用橡胶的弹性滑动转移和变形机械力的传热散逸功能有效地消除泵、阀及管道自身的位移物理破坏。因橡胶属不良传导材料，所以它又是一种良好的降低震动和噪声传递的理想环保产品。该产品设计内壁光滑，经实际测试，对介质的流速，流量无任何影响，并且永不生锈。基本可以免除有效运动期内的维修

其产品采用一次液压成型和机械成型技术，并辅助以计算机优化设计、制造，具有尺寸准确、表面整洁无创伤、产品结构紧凑、补偿量大、无泄漏、耐腐蚀、寿命长，便于安装、产品质量可靠等优点。同时也可根据用户工作环境、条件以及疲劳破坏次数，为用户研制其它类型和用途的波纹补偿器。该产品广泛应用于钢铁、石油、化工、冶金、电力、给排水、建筑等行业。

1、安装前，应先检查波纹补偿器膨胀节的型号、规格及管道的支座配置必须复合设计要求。

2、对带内衬筒的膨胀节，应注意使内衬筒方向与介质流动方向一致（按膨胀节的流向标志安装）。平面角向型膨胀节的铰链转动屏幕应与位移平面一致。

3、需要进行“冷紧”的膨胀节，其预变形所用的辅助构件，应在膨胀节预变形后拆除。

4、管系安装完毕后应立即拆除膨胀节上用作安装运输保护的辅助定位机构及紧固件，并按设计要求将限位装置调到规定的位置，使管系在环境条件得以充分的补偿。

5、除设计要求预拉压或“冷紧”的预变形外，严禁使用波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差，以免影响膨胀节的正常功能，否则会降低其使用寿命和增加管系、设备及支承构件的载荷。

6、膨胀节所有的活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常动作。

7、安装过程中不允许焊渣飞溅到小组纹管表面和使波纹管受到其它机械损伤。

8、对用于气体介质的膨胀节及其连接管道，作水压试验时，要考虑充水时是否需要对膨胀节的接管加设临时支架以承重。

9、水压试验用水必须纯净，无腐蚀性，并控制水中的氯离子的含量不超过25ppm。水压试验结束后，应尽快排尽波纹管中的积水，并迅速将波壳的内表面吹干。

10、管道对中性要好，在无其它方法保证时，可采用直管敷设后切下等长管道再安装膨胀节的方法来保证。

11、须注意的是，膨胀节是不吸收扭矩的，因此在安装膨胀节时，不允许膨胀节受到扭转。

12、膨胀节所有的活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常运作。

13、保温层应做在膨胀节外保护套上，不得直接做在波纹管上。不得采用含氯的保温材料。

14、安装过程中不允许焊渣飞溅到波纹管表面和使波纹管受到其它机械损伤。

15、支架必须符合设计要求，严禁在支架未安装好之前在管线内试压，以免将膨胀节拉坏。

16、膨胀节允许不超过1.5倍公称系统压力试验。

17、装有膨胀节的管线在运行操作中，阀门开启和关闭要逐渐进行，以免管线内温度和压力急剧变化，造成支架或膨胀节损坏。

补偿器的可靠性是由设计、制造、安装及运行管理等多个环节构成的。可靠性也应该从这几个方面进行考虑。材料选择对用于供热管网的波纹管的选材，除应考虑工作介质、工作温度和外部环境外，还应考虑应力腐蚀的可能性、水处理剂和管道清洗剂对材料的影响等，并在此基础上结合波纹管材料的焊接、成型以及材料的性能价格比，优选出经济实用的波纹管制作材料。

一般情况下，选用波纹管的材料应满足下列条件：

（1）高弹性极限、抗拉强度和疲劳强度，保证波纹管正常工作。

（2）良好的塑性，便于波纹管的加工成形，且能通过随后的处理工艺（冷作硬化、热处理等）获得足够

的硬度和强度。

（3）较好的耐腐蚀性能，满足波纹管在不同环境下工作要求。

（4）良好的焊接性能，满足波纹管在制作过程中的焊接工艺要求。

对于地沟敷设的热力管网，当补偿器所处管道地势较低时，雨水或事故性污水会浸泡波纹管，应考虑选用耐蚀性更强的材料，如铁镍合金、高镍合金等。由于此类材料价格较高，在制造波纹管时，可以考虑仅在与腐蚀性介质接触的表面增加一层耐蚀合金。

疲劳寿命设计由波纹管补偿器的失效类型及原因分析可以看出，波纹管的平面稳定性、周向稳定性及耐腐蚀性能均与其位移量即疲劳寿命相关。过低的疲劳寿命将会导致波纹管稳定性及耐蚀性能下降。根据试验和使用经验，用于供热工程的波纹管疲劳寿命应不小于1000次。

波纹管不能承重，应单独吊装；除设计要求预拉伸或冷紧的预变形量外，严禁用使波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差；安装过程不允许焊渣飞溅到波纹管表面和受到其他机械性损伤；波纹管所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常工作。

大多数波纹管的失效是由外部环境腐蚀造成的，因此在进行补偿器的结构设计时，可考虑隔绝外部腐蚀介质与波纹管的接触。如对于外压轴向型补偿器可在出口端环与出口管之间增加填料密封装置，其作用相当于套筒补偿器，既可抵挡外部腐蚀介质的侵入，又给波纹管补偿器增加了一道安全屏障，即使波纹管破坏，补偿器还可以起到补偿作用并避免波纹管失效。

补偿器又有金属补偿器和非金属补偿器，根据介质用途不同，还可以分专业防腐补偿器和耐高温补偿器。