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燃气管道设计中补偿器的选择 山东设计部 吕忠良 2019 年 11 月 —— ２００８山东技术部技术交流 2 公司名称信息 补偿器的选择 1 、前言 2 、定义与公式 3 、自然补偿器 4 、方形补偿器 5 、波纹补偿器 6 、金属软管 7 、总结 3 公司名称信息 1 、前言 补偿器又称为伸缩器、伸缩节或膨胀节，主要用于补 偿管道受温度变化而产生的变形。如果温度变化时管道不 能完全自由地膨胀或收缩，管道中将产生温度应力。在管 道设计中必须考虑这种应力，否则它可能导致管道的破裂， 影响生产的正常运行。燃气管道中有各种形式的补偿器， 设计人员有必要了解各种补偿器的特点，并能够正确选择 合适的补偿器。 下面就补偿器的选择向大家作简单的介绍。 4 公司名称信息 2 、定义与公式 为了更好的理解后面内容，首先介绍三个定义和两个计 算公式 （ 1 ）定义 a 、滑动支架： 管道轴向、横向均不受限制，即允许管道前后、左右有位移； b 、导向支架： 是滑动支架的一种，一般只允许管道有轴向位移，而不允许 有横向位移。 5 公司名称信息 2 、定义与公式 对直管式导向支架进行定位，一般推荐：使补偿器靠近一个固 定支架，使第一个导向支架与补偿器端面的间距不超过管径的 4 倍 （L1≤4DN） 。这种布设方式既可以使位移得到正确的导向，又可以 使补偿器的两端得到适当的支承。第二个导向支架与第一个导向支架 的间距不得超过管径的 14 倍（L2≤14DN）。其它导向支架的最大间距 可按公式计算，也可按燃规上的规定执行。如下图所示： 6 公司名称信息 2 、定义与公式 c 、固定支架： 管道轴向、横向均受限制，不允许管道有位移。 固定支架分主固定支架和次固定支架，主固定支架一 般设置在管道的盲端、弯头、阀门及侧支管线连接处等位 置， 次固定支架一般设在直管段上两个轴向型补偿器之 间。 7 公司名称信息 2 、定义与公式 （ 2 ） 管道伸长量的计算 由于温差引起的管道长度变化，由下式计算： △ L ＝ αL△ t 式中 △ L — 管道的伸长量（ m ）； α — 管道的线膨胀系数（m/m℃），其数值见表 1 L — 管道长度（ m ）； △ t －温差（ ℃ ），架空管道在太阳直晒的情况 下计算温差可取80 ℃； 8 公司名称信息 2 、定义与公式 表 1 各种管材的线膨胀系数（ m/m℃ ） 管道材料 α 管道材料 α 普通钢 碳素钢 镍钢 镍铬钢 不锈钢 12.0 × 10 -6 11.7 × 10 -6 13.1 × 10 -6 11.7 × 10 -6 10.3 × 10 -6 黄铜 紫铜 铸铁 聚氯乙烯 13.4 × 10 -6 16.4 × 10 -6 10.4 × 10 -6 70.0 × 10 -6 9 公司名称信息 （ 2 ）温度应力 当管道两端固定时，温度应力为： σ=Eδ 式中 σ－温度应力（ MPa ）； E －弹性模数（ MPa ），钢材取 2.1 × 10 5 MPa ； δ－管道的相对变形， δ＝△ L/L 2 、定义与公式 10 公司名称信息 自然补偿器是利用管道自身进行补偿，常用的 有两种形式， L 型和 Z 型，如下图： 3 、自然补偿器 11 公司名称信息 自然补偿器短臂的计算方法如下： （ 1 ） L 型补偿器短臂长度计算： 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 ） 3 、自然补偿器 1 . 1 300 ? ? ? LD l 12 公司名称信息 （ 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 －弹性模数（ MPa ）； D －管道外径（ mm ）；