庞建平，袁石辽宁冶金设计研究院

热力管道设计中遇到的问题及其解决办法

庞建平1，袁石2
辽宁冶金设计研究院

伴随着我国经济与工业的不断发展，人们在生产生活中对热力管道的应用也随之增加。作者根据自身多年的工作经验对热力管道设计过程中经常遇到的固定管道热胀冷缩的问题进行简要介绍，并从理论上对此问题进行分析，同时提出了相应的解决方案。

热力管道；设计；遇到的问题；解决

0 前言

对热力管道设计的时候，尤其需要注意热胀冷缩的情况，为保证热力管道在平稳运行中的安全性，并且控制热力管道在热胀冷缩的情况下所产生的应力，就需要充分考虑到补偿管道由于受热所出现的伸长情况。但是在设计的过程中经常会出现规范不明确的情况，并且还可能出现细节描述不详细的情况，这样情况的出现也给热力管道的设计人员对热力管道应力的计算以及布置造成了一定的困难。下文对在热力管道设计的实际过程中所遇到的问题进行说明。

1 、固定热力管道之间的跨距问题

在进行热力管道设计的过程中需要注意固定管道之间的跨距需要执行管道固定支架间距确定的原则，即：

1.1 管道的热伸长量要在补偿器允许的补偿量的范围内；

1.2 要尽量避免热力管道出现纵向弯曲的情况。

在对某热电厂热力管道网络进行部分蒸汽管道改造的过程中，中间存在有一直管段长251米，并且要求这段管段必须要为直管段，在对这样的情况进行设计时，通常会采用补偿器进行补偿设计，如下图1所示：

图1 某热电厂局部蒸汽管道平面图

按照常规的设计方式，热力管道固定支架的最大间距在使用波纹补偿器的时候为70米，并且其热伸长量需要按照0.24厘米/米来计算。

2 、不同补偿器的选用

在对某热电厂原有管道进行设计的过程中，通常选用的补偿器为1.6兆帕的轴向型补偿器，并且按照间隔43.88米使用固定支架，在不考虑其他影响力的情况下，其内压推力为：

Fp=100×P×A=140160N

在上面的这个式子中P代表工作时候的压力，单位为兆帕；A为波纹管有效面积，单位为平方厘米。同时，所使用的补偿器一般都是1.6TN300X6型的，其轴向补偿量仅仅为1.50cm，所以需要做一个非常长的补偿器，但是所选用的补偿器其内压推力就为140160牛顿，这个推力很大，这就造成对支架的要求有所提高。

3 、对补偿器的选择

在对某电厂热力管道进行部分蒸汽高度的过程中，在设计阶段选用的是单向铰链膨胀节以及横向大拉杆膨胀节上。由此可见指导，在对热力管网进行改造的过程中补偿器的选型以及布置对热力管道来讲非常重要。通常来讲，在热力管道中较为常见的补偿器主要有以下几种：（1）轴向型补偿器：（2）横向行补偿器；（3）角向性补偿器；（4）压力平衡性补偿器；（5）球星补偿器等。下面对补偿器的选用方法进行简要的介绍：

3.1 轴向型补偿器，轴向型补偿器的主要功能是通过补偿器的轴向变形对膨胀进行吸收，但是轴向补偿器也存在一定的局限性，每个波能吸收的轴向位移均比较小，并且还会承受着非常大的盲板力，由于这些原因在热力管理的改造建设中，对那些具有一定压力的管道最好不采用这种形式的补偿器。

3.2 横向行补偿器，横向行补偿器的主要作用是通过补偿器的横向变形来吸收膨胀。横向行补偿器主要具有以下特点：吸收位移较大，并且产生的弹性力不大。横向行补偿器主要包含以下组成部分：（1）横向大拉杆膨胀节；（2）横向型拉杆膨胀节；（3）横向铰链膨胀节等。在以上的膨胀节中，横向小拉杆膨胀节必须要考虑内压推力，而横向大拉杆膨胀节、横向铰链膨胀节是不需要考虑内压推力的，所以横向型补偿器非常适用于具有一定温度以及一定压力的管道。

3.3 角向型补偿器，角向性补偿器主要包含有以下部分：（1）单向铰链膨胀节；（2）万向铰链膨胀节等。这种膨胀器的主要功能是通过膨胀器的角向变形来吸收由于膨胀所产生的管道形变，角向型补偿器的特点是，可以符合管道位移的特点，所以这种补偿器所产生的应力很小，一般来讲，角向型补偿器对固定支架所产生的应力可以忽略，但是角向型补偿器也有不足之处，角向型补偿器的价格相对较高，同时在建造过程中必须成组进行使用，不能单纯的在直管道上进行使用。

3.4 压力平衡型补偿器，压力平衡型主要包括以下部分：（1）曲管压力平衡型膨胀节；（2）万能曲管压力平衡型膨胀节；（3）内压直管压力平衡型膨胀节；（4）外压直管压力平衡型膨胀节。这些膨胀节主要具有以下作用，可以有效的克服盲板力。

3.5 球形补偿器，球星补偿器属于是一种对生产制造要求很高的补偿器，这种补偿器在我国国内很少生产，并且球星补偿器的性能与作用几乎与万向铰链补偿器相类似，但是相比于万向铰链补偿器其需要的空间非常小，如果在使用的过程中仅仅考虑应力的问题，这种球型补偿器也非常适用。不过由于球型补偿器的价格相对较高，所以建议在空间较小的地方进行使用。

4 结语

总之，热力管道设计要充分考虑到的固定管道热胀冷缩的问题，可从固定热力管道之间的跨距问题、对补偿器的选择入手。此外，管道固定支架之间的实际距离可以大于相关规定中要求的热力管道固定支架之间的最大距离，但是在这种情况下需要对管道的支座进行加长，以保证热力管道在平稳运行中的安全性。

[1]国振喜，曲昭嘉.管道支架设计手册[M].中国建筑工业出版社，1998，1-3，6，84，148-153.

[2]高天，等.城市集中供热管网设计的探讨[J].煤气与热力.2001，(2)，164-165.

[3]张学威，等.城市集中供热管网设计的原则与思考[J].吉林造纸，1998，2，45-47.

[4]张骅，等.城市集中供热管网设计之浅见[J].节能，2003，(12)，43-46.