熱風管道波紋管補償器的設計選擇

　　某工程高爐熱風爐熱風管道設計： 該工程中熱風主管段拉桿采用整體式拉桿；熱風主管段除3#，6#，9#管道支座為導向支座外，其余管道支座均為滑動支座，3#、6#、9#導向支座限定沿管道軸線方向的位移，允許沿熱風主管道徑向有一定位移，這種管道支座設計方式可以實現熱風主管段整體移動，將熱風支管段對熱風主管段的作用力簡化，改變了熱風主管道支座的受力情況。

　　熱風主管端頭的補償器用于補償拉桿的熱膨脹伸長，其余熱風管道波紋管補償器用于補償熱風主管熱膨脹伸長。

　　熱風主管段支座及拉桿受力情況如下：

　　滑動支座：受壓力及滑動摩擦力，合力F摩擦系數，與支座材質有關。

　　導向支座：受壓力、滑動摩擦力、金屬波紋管補償器處的內壓推力及波紋管補償器變形產生的反推力，合力Fbt其中，Gd——表示正壓力，單位N。含支承范圍內管殼、內部磚襯及設備重量；bp——表示波紋管補償器處的內壓推力，單位N；Fbp =PS’，其中P為管道內氣體壓力，單位 Pa；S’為管殼內半徑，單位m，h為波紋管補償器高度，單位m；bt——表示波紋管補償器變形產生的反推力，Fbt波紋管補償器剛度，單位N／mm，e′為補償器的變形量，單位mm。

　　拉桿：拉桿受到管道對其的拉伸作用，其作用力F按下式計算FL=f′+ 其中，f′——表示端部滑動支座對端部管道的摩擦反力，單位N；bp——表示端部波紋管補償器處的內壓推力，單位N；F’bp =PS〃，其中P為管道內氣體壓力，單位Pa；S〃，其中R為管殼內半徑，單位m；h′為端部波紋膨脹節高度，單位m；bt——表示端部補償器變形對管道產生的反推力，單位N，F’；bt為管道內氣體壓力，單位P；S〃，其中R為管殼內半徑，單位m。根據以上的分析計算，對于該熱風管道系統，減小滑動支座受力的辦法有采用摩擦系數小的摩擦副。

　　對于導向支座，由于其兩側各有一個熱風管道波紋管補償器，當熱風管道波紋管補償器工作時將對導向支座產生一對相反反向的推力，從理論上講，可以做到兩個反方向的力相互抵消，對導向支座的作用力減到很小，對實際設計的指導作用則是選擇相同型號的波紋管補償器，并合理布置固定支座使兩個波紋管補償器有相等的變形量；另一方面則是要選擇剛度小的波紋管補償器，比如在管道波紋管補償器壁厚相同的情況下，多層結構比單層結構節剛度小，在管道波紋管補償器的補償能力相同的情況下，多波結構比單波結構剛度小；再次，由于管道工作時管殼溫度必然高出安裝溫度，用于補償管道熱伸長的波紋管補償器必然受壓縮，因此，從安裝角度看，這類管道波紋管補償器采用預拉伸方式安裝，也有助于減小其對導向支座的反推力。

　　對于拉桿，其工作溫度取決于環境溫度，因此，既可能高于也可能低于安裝溫度，從而端部的管道波紋管補償器既可能被拉伸也可能被壓縮；為保證系統處于正常運行，拉桿尺寸的計算按照受力情況計算，既管道波紋管補償器被壓縮的情況，此時06′、F’bp具有相同的方向，從這點看，與其他波紋管補償器的選擇指標相同，應該選擇剛度小的波紋管補償器從而減小bt；另一方面由于端部補償器既可能被拉伸又可能被壓縮，采用預拉伸安裝是不適宜的，從安裝來看，對端部波紋管補償器的要求與其他波紋管補償器又是不同的。

　　熱風管道系統設計是系統正常運行的保證，應當在設計工作中引起足夠的重視。

　　設計熱風管道系統時，需考慮系統運行中的熱脹冷縮現象，注重管道系統的合理補償，通過優化系統設計，改變管道系統的受力狀況，在受力分析的基礎上，合理選擇熱風管道波紋管補償器設備，從而做到管道系統結構簡單，投資節約，運行可靠，長期穩定。