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暖通空调工程补偿器施工工艺标准

  暖通空调工程补偿器施工工艺标准_建筑/土木_工程科技_专业资料。暖通空调工程补偿器施工工艺标准 1.适用范围 由于热力管道或制冷管道过长,自然补偿无法满足的情况下需要装补偿 器。 (一般直管长度超过 40m 时需要加装补偿器); 2.补偿器样式 一般使用到的补偿

  暖通空调工程补偿器施工工艺标准 1.适用范围 由于热力管道或制冷管道过长,自然补偿无法满足的情况下需要装补偿 器。 (一般直管长度超过 40m 时需要加装补偿器); 2.补偿器样式 一般使用到的补偿器有波纹补偿器和方形补偿器。 2.1 波形补偿器 波形补偿器的特点是:结构紧凑,但制造困难,补偿能力小 (每个波只 能 补偿 5~10mm),轴向推力大,流体阻力比回折弯式补偿器小。 图示 3 5 1 4 2 2 图例: 1.限位杆螺母 2.法兰盘 3.限位杆 4.波纹管管体 5.限位杆耳体 2.2 方形补偿器 方形补偿器的优点是:制作方便,工作可靠,补偿能力大 ( 通常可达 400mm);作用在固定点上的轴向力甚小。 其缺点是:尺寸大,不能安装在狭窄部位;流体阻力大,变形时,两端 的 法兰和管道会受力至弯曲。在管径相同时方形比园形制造方便,成本低, 挠性大 25~30%。 图示 说明: 方形补偿器必须 是热煨弯成型, DN100 以下的禁 止中间有焊缝 3.工艺要求 3.1 补偿器支架的定位 3.1.1 方型补偿器固定支架及导向支架的定位 见下图 1。方型补偿器一般布置在两固定支架中间,偏离中心不应超过 8m。 3.1.2 波纹补偿器固定支架及导向支架的定位 见下图,波纹补偿器一般靠近其中的一个固定支架安装。 图示 1.固定支架 2 1 2.导向支架 3.固定支架最大 间距 Lg,参考下 表 3 4 4. 导向支架距外 伸臂距离(约为 40 倍管径) 2 3 3 3 1 1.固定支架 2.波纹补偿器 3.第一个导向支 架,距补偿器 4 倍管径;第二个 导向支架,距第 一个导向支架 14 倍管径 4.固定支架最大 间距 Lg,参考下 表 4 (上图参考暖通动力施工安装图集,第 114-116 页) 3.2 补偿器的安装 3.2.1 安装前的准备 必须前确保管道的导向支架、固定支架已定位安装完成,以确保补偿器 的 同心不受影响。 3.2.2 安装补偿器的热力管道固定支架最大允许跨距 Lg 表(m) 补偿 器形 式 方型 补偿 器 波纹 补偿 器 (本表摘自《动力管道设计手册》第 489 页表 7-22) — — — — — — 30 30 40 40 50 50 50 70 70 80 30 35 40 50 55 60 65 70 80 90 100 115 130 130 130 130 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 公称通径(mm) 3.2.3 计算两固定支架间管道的膨胀量 计算公式:X=a? L? △Tx 管道膨胀量 其中 a-线mm/m? ℃ L-补偿管线(所需补偿管道固定支座间的距离)长度 △ T-为温差(介质温度-安装时环境温度) 3.2.4 补偿器进行预压缩或预拉伸 △X=△L?(0.5-(t-tmin)/(tmax-tmin) 其中: △X-预压缩或预拉伸量,当△X>0 时预拉伸,当△X<0 时预压 缩; △L-补偿器最大补偿量; tmin-管道运行时的最低温度; t-安装时的环境温度; tmax-管道运行时的最高温度; 预压缩或预拉伸应根据补偿器安装时的环境状况决定预压缩或预拉伸的 量;最大预压缩或预拉伸量不超过补偿器额定补偿量的 40%。波纹补偿器的 具体操作为对称拧地动波纹补偿器本身自带的螺纹导杆上的螺母,使波纹补 偿器均匀的压缩或拉伸,达到与压缩量或拉伸量时检查补偿器的两片法兰是 否平齐。方型补偿器需要配合自制的螺丝杆,进行压缩或拉伸。 3.2.5 小型补偿器建议按以下方法安装 1)波纹补偿器一类有法兰的补偿器。在已安装好的管道上用气焊切去相 应长度的管道(长度应该等于压缩后补偿器长度加两片法兰的厚度,注意管 道法兰需要内外两面焊),然后将补偿器嵌入管道法兰之间,拧紧螺母。 2)方型补偿器一类没有法兰的补偿器。在已安装好的管道上用气焊切去 相应长度的管道(长度应该等于压缩后补偿器长度加两道相应厚度水管焊缝 的距离),然后将补偿器嵌入管道之间,然后点焊定位,最后完成焊接。 3.2.6 后续工作 连接可靠后,松开波纹补偿器的导向杆上螺母或螺丝杆,使波纹补偿器 能 有足够的伸缩空间。 3.3 注意事项 1)在两个固定支架之间只能布置一个轴向型波纹补偿器。 2)补偿器在安装前应先检查其型号、规格及管道配置情况,必须符合设 计 要求,清除波纹间异物,防止机械损伤。 3)波纹管安装好后要松开波纹管预压缩装置的螺母,使其处于自然压缩 状 态。 4)安装前必须了解该种型号产品是否有安装方向要求。同时严禁用波纹 补 偿器变形的方法来调整管道的安装偏差,以免影响补偿器的正常功能、降 低使 用寿命及增加管系、设备、支承构件的载荷。安装过程中,不允许焊渣 飞溅到 波壳表面,不允许波壳受到其它机械损伤。 5)补偿器所有活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动范围,应保证 各 活动部位的正常动作。 6)装有补偿器的管系,在固定支架、导向支架、滑动支架等施工图设计 要 求安装完毕之前,不得进行系统试压。 7)水压试验结束后,应可能尽快排出波壳中的积水,并迅速将波壳内表 面 吹干。 8)与补偿器波纹管接触的保温材料应不含氯。 9)安装方型补偿器的时候要考虑补装排气阀或泄水阀。 3.4 附:空调水系统立管固定支座受力计算与波纹补偿器选择 3.4.1 竖向水管固定支架垂直推力的组成 1)管道自身的重量和保温材料的重量 fg q 式中 L g fg q b (1) L——计算管道的长度,m; qg、 qb ——管道及保温材料单位长度重力,N/m。 2)活动支架与管道之间因温度变化而伸缩所产生的摩擦力 由于摩擦力与正压力成正比,而垂直安装的管道不会像水平管道那样对 活动支架产生那么大的正压力,一般认为可以忽略不计。 3)补偿器的弹性力 f d 由于补偿器的形式不同,其产生的变形反力也不一样。大致有以下几 种: ①采用方型补偿器或 L 型、Z 型自然补偿器时,可按其形状、管径等因 素计 算在 X、Y 轴方向上产生的弹力; ②采用套管式补偿器时,需考虑套管内部摩擦力产生的推力 ftm。 ③采用不锈钢波纹管补偿器时,需考虑波纹管因变形产生的弹力(或拉 力) fd fd 式中 Kx (2) K x ——补偿器总体的轴向刚度,N/mm; ——补偿器的轴向变形量,mm。 由于不锈钢波纹管补偿器具有占用空间小、不易泄漏、补偿量大、应用 范 围广的优点,本文以这种形式的补偿器来进行分析和举例。 补偿器在使用中会被压缩或拉伸,产生的弹性反力有时向上,也有时向 下。为保证固定支架的计算受力是最大力,可将此力方向按与重力方向一致 考 虑,故在下述推力计算中均按向下方向计算。 4)管内水压力产生的推力 fn 管内水压力的作用,会在垂直于管道内壁面上产生压力。在竖向管道 中,这个压力在水平方向上的合力为零;而在垂直方向上,根据管径的不同 变化会产生向上或向下的推力。如图 1 所示,这段管段为上细(流通断面积为 A )下粗(流通断面积为 A ),变径处的管内水压力为 p ,它在垂直方向上的 1 2 n 分压力为 pny pn sinα 。那么它产生的向上托力为: (3) 图1 水压力产生的推力 因为 R1 l1 sinα , R l 2 2 sinα 2 2 , 那么 fn p n R 2 R 1 p n A 1 A 2 (4) 反之,当管段为上粗、下细时,产生的推力是向下的。如果竖向管段的 上端封住,而下端设有波纹补偿器且管径不变时,固定支架会承受一个向上 的托力。相当于公式中 A1 0 时, fn pnA 2 。这里 pn 为该管段顶端之内压 。 A1 , 反之,当该管段下端封住或转弯、而上端设有波纹补偿器时 ,fn pn 产生一个向下的推力,且 pn 为管段下端的水内压。 在一个运行的空调水系统中,严格地讲,管内的水压力会随着每一处的 位置不同及流量的不断变化而变化的。为了简化计算,本文将其分成两种工 况来考虑:一种是当系统水泵不运行的静态工况;另一种是只考虑系统满负 荷运行,水在流动状态下的动态工况。由于水泵扬程的作用,在管内同一位 置上流动状态下的水内压力一般要比静止状态下的水静压力大。因此在断面 有变化的计算管段中,当水内压作用力向上时,推力应按静态计算;当水内 压作用力向下时,推力应按动态计算。 需要说明的是,这种管内水压力作用的计算方法在计算管内各个不同高 度 上的水压力时,已经考虑了重力影响的因素,不必再考虑管内水重量对固 定支 架的作用力。 5)其它力 水在管内流动还会产生其它的力。如流动的水与管壁间的摩擦力;流过 弯 头时产生的离心力等。由于计算较繁琐,且对固定支架受力的影响较小, 一般 可予忽略。 3.4.2 计算公式 表 1 中的示意图是设计中常见的固定支架的布置型式,并相应列出了固 定 支架的受力计算公式。 表1 序 号 示意图 常用固定支架受力计算公式 计算公式 1 F d y L 1q 1 L 2q 2 p n0 A1 p n1 A1 A 2 f (上端部阀门关闭) F 2 y L 1q 1 L 2q 2 f d1 p d2 n A1 A2 fd 2 07 f d1 (式中,当 f 时,补偿器的弹性力应为 f d1 07fd2 ) 3 Fy pn 1 L 1q 1 F A x 2 g L 2 q2 L 3 q2 A 1 A2 p p n2 n2 A2 f 2 d1 L3 A f d2 Fy 4 L 1q 1 L 2q2 pn 1 A Fx 1 A2 f x pn2 A 2 fd f y Fy 5 L1 q1 L2q2 L1q 1 L2q2 L1 pn0 A1 g pn1 A L 2 g 1 A2 pn2 A f y 2 fy A1 Fx A2 fx (上端部阀门关闭) 注:式中 Fy 为固定支架承受的垂直推力,N; Fx 为固定支架承受的水平推力,N; fd 为波纹补偿器的弹性力,N; f y 为自然补偿管段在垂直方向上的弹性力,N; f x 为自然补偿管段在水平方向上的弹性力,N; q 为计算管段单位管长重力(包括管段自重及保温层等重力), N/m; A 为 管段内截面面积, m 2 ; g 3 为水的密度与重力加速度的乘积,10 4 N / m ; 为管段与活动支架间的摩擦系数; pn 为管内水压力, N / m2 。 在序号 5 中的 Fy 受力计算中,由于管道内水的压力作用产生的推力为 (5) 计算的值等于管内水的重量。可见,当竖向管道上没有波纹补偿器时, 可 以仅计算全部管材、保温层、管内水的重力及自然补偿管段在竖直方向上 的弹 性力的和,使计算简单、明了。这时,支架所受的推力不受管内水压力 的影响, 使计算所得的推力较小。利用这一特性,在设计竖向管道时,只要 管道的热伸 缩位移控制量允许,应尽量不采用波纹或套筒式补偿器,以获得 较小的支架推 力。 表2 管内各管径变化处的压力值 位置 MPa 循环泵开启时 0.22 0.42 0.67 0.92 1.32 1.62 循环泵停止时 0.03 0.23 0.48 0.73 1.13 1.43 pn0 p n1 pn2 pn3 pn4 pn5 在序号 4,5 中,固定支架还受到了一个水平方向的推力,这是由于自然 补 偿管段所产生的。 在序号 2 中,上下各有一个波纹补偿器,它们的推力方向相反,会相互 抵消 一部分。但由于补偿器型号、安装情况不尽相同,为了安全起见,通常 只考虑抵 消 0.7 倍的较小补偿器的弹性力。 3.4.3 金属波纹补偿器的选用 在选用金属波纹补偿器时,除了应注意其型式、压力、材质、工作温度 等各种因素外,还有一个很重要的性能——疲劳寿命必须充分予以重视。一 些厂家的资料显示,很多产品的额定补偿量是按其许用疲劳寿命 n=1000 次进 行计算的。适当减小实际补偿量,可以大大延长其使用寿命。如果实际补偿 量为额定补偿量的 74%,则寿命次数可为标准次数的 3~4 倍;当为 70%以下 时,可达到 4~5 倍。所以在选用金属波纹补偿器时,应适当增大它的额定补 偿量。 波纹补偿器在安装前一般应按照要求进行预拉伸或预压缩。预变形量可 按 下式计算: (6) x 为预拉伸(预压缩)量,mm 缩; L 为实际最大轴向补偿量,mm; x >0 x <0 表示预 压 t 为安装时的环境温度,℃; tmax 为管道使用时的最高温度,℃; tmin 为管道使用时的最低温度,℃。 若补偿器经过正确的预拉伸(或预压缩)后进行安装,它便能在正常的长 度范围内工作,波纹器所受的应力较小、变形较少,弹性力也小。这时在计 算弹性力公式中的可以取实际最大轴向补偿量的一半,即 L /2 。 若补偿器未进行正确的预拉伸(或预压缩),会产生较大的轴向变形。这样不 但会增加固定支座的推力,而且会影响它的使用寿命。当然,若选用的补偿 器的补偿量是实际最大伸缩量的数倍时,往往也会采用不预拉伸的方法进行 安 装,为保证固定支座受力计算的安全性。 3.4.4 计算举例 下图为两管制水系统中的一根供水立管。夏季最低水温为 7 ℃,冬季最 高水温为 65 t =58 ℃。立管上设置了 2 个波纹补偿 器。补偿器离固定支架的距离均为 25 m。其单侧膨胀量: mm; Lα tL =17.4 这时的应等于 mm/(m。℃) L 。 其 中 , 为 管 材 的 温 度 膨 胀 系 数 , 0.012 L =34.8 mm。 34 8 补偿器要求的额定补偿量 mm 0 7 工作压力 49 7 mm 按产品样本,Φ 273? mm 管道上的补偿器可选用 8 个波纹。其参数为: 1.0 MPa ; 额 定 轴 向 补 偿 量 z 56 2mm ; 刚 度 Kx 249N / mm 。 0 619 查产品样本可知,该补偿器的许用疲劳寿命达 5000 次以 这 里 L 当采用预拉伸安装时,它的实际弹性力为 z 同样,Φ 325? mm 管道上的补偿器亦选用 8 个波纹;参数从略。 该系统的循环水泵扬程为 32 m。冷水机组和机房内管道的水阻力损失共 为 13 m。这样,机房出口处供水管内的动态水压力比静态水压力提高约 0.19 MPa。 表 2 为管径变化处的压力值。在下面的计算中,忽略了摩擦阻力和局部 阻力对管 内水压的影响。这样,管内计算的压力比实际压力会大一些。这一 方面是为了 简化计算,另一方面计算的支架推力也比实际推力大,这可作为 安全系数来考 虑。 固定支架甲受力: 固定支架乙受力: 固定支架丙受力: 其中 f y 为自然补偿管段在垂直方向上的弹力(计算从略)。 在甲、乙固定支架的受力计算中,管道变径处的内压 pn 均取用了静态时 的水压力,这样求得的支架受力是一个最大值。如取用动态时的管内压力, Fy 会小一些。 丙固定支架受力计算取动态的管内水压力是为了得到最大 F y 值。 从计算可知,丙支架所受的力达 100 多 kN,这时要求结构设计必须采取 相 应加固措施。如果在同一管井内有多根这样的竖向管道,应将固定支架错 层设 置,以避免设置层受力集中,使结构设计更加合理。 (八) 膨胀节分类 1.适用范围 膨胀节主要适用于不承受非轴向形变热水管道、蒸汽管道。根据膨胀节 的 补偿位移分为轴向型、铰链型、万向型,此外单式和复式的主要区别在于 波纹 补偿的个数。 2.规格表 根据 GBT 12777-2008《金属波纹管膨胀节通用技术条件》。 名称 单式轴向型膨胀节 代号 DZ 结构组成 由一个波纹管和结构件 组成 由一个波纹管及销轴、 铰链板和立板等结构件 组成 由一个波纹管及销轴、 铰链板、万向环和立板 等结构件组成 由中间管所连接的两个 波纹管及结构件组成 由中间管所连接的两个 波纹管及拉杆、端板和 球面与锥面垫圈等结构 件组成 由中间管所连接的两个 波纹管及销轴、铰链板 和立板等结构件组成 由中间管所连接的两个 波纹管及十字销轴、铰 链板和立板等结构件组 成 特点 主要用于吸收轴向位移而 不能承受波纹管压力推力 的膨胀节 只能吸收一个平面内的角 位移并能承受波纹管压力 推力的膨胀节 能吸收任一平面内的角位 移并能承受波纹管压力推 力的膨胀节 主要用于吸收轴向与横向 组合位移而不能承受波纹 管压力推力的膨胀节 能吸收任一平面内的横向 位移并能承受波纹管压力 推力的膨胀节 只能吸收一个平面内的横 向位移并能承受波纹管压 力推力的膨胀节 能吸收任一平面内的横向 位移并能承受波纹管压力 推力的膨胀节 单式铰链型膨胀节 DJ 单式万向铰链型膨 胀节 复式自由型膨胀节 DW FZ 复式拉杆式膨胀节 FL 复式铰链型膨胀节 FJ 复式万向铰链型膨 胀节 FW 弯管压力平衡型膨 胀节 WP 由一个工作波纹管或中 主要用于吸收轴向与横向 间管所连接的两个工作 组合位移并能平衡波纹管 波纹管和一个平衡波纹 压力推力的膨胀节 管及弯头或三通、封头、 拉杆、端板和球面与锥 面垫圈等结构件组成 直管压力平衡型膨 胀节 ZP 由位于两端的两个工作 波纹管和位于中间的一 个平衡波纹管及拉杆和 端板等结构件组成 由两个相同的波纹管及 端环、封头、外管等结 构件组成 由承受外压的波纹管及 外管和端环等结构件组 成 主要用于吸收轴向位移并 能平衡波纹管压力推力的 膨胀节 主要用于吸收轴向位移并 能平衡波纹管压力推力的 膨胀节 只用于吸收轴向位移而不 能承受波纹管压力推力的 膨胀节 旁通直管压力平衡 型膨胀节 外压轴向型膨胀节 PP WZ 3.实例图片 序号 1 材料名称 横向拉杆型波 纹膨胀节 横向拉杆型波 纹膨胀节 规格型号 YDMH2.5-600 -248 型 YDMH1.6-300 -216 型 技术要求 公称压力 2.5MPa ,公称直径 DN600 ,横向刚度 65N/mm, 横向位移 248mm。 实际横向位移 185mm。 许 用疲劳寿命 3000 次。 公称压力 1.6MPa ,公称直径 DN300 ,横向刚度 11N/mm, 横向位移 216mm。 实际横向位移 120mm。 许 用疲劳寿命 3000 次。 2

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