熱網(wǎng)工程中波紋補償器應(yīng)用問題

本文闡述了不同波紋補償器的特點，以及在熱力網(wǎng)使用和設(shè)計中可能碰到的問題。根據(jù)不同波紋補償器的自身構(gòu)造，配合相應(yīng)的熱力管網(wǎng)，對其設(shè)計選型提出合理建議。配合選型，分析針對不同設(shè)計要求中波紋補償器的補償能力。同時，針對現(xiàn)實使用中碰到的問題以及錯誤使用可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，提出正確使用的方法。由此，引出針對熱力管網(wǎng)中波紋補償器提供不同的設(shè)計方案。

波紋補償器在熱力網(wǎng)上   了廣泛的應(yīng)用。尤其是在蒸汽管網(wǎng)上采用波紋管補償器，使熱網(wǎng)供熱半徑由5公里提高到10公里至15公里。在直埋敷設(shè)熱網(wǎng)中   是因為有了波紋補償器，技術(shù)上才成為可能。但是波紋補償器因自身構(gòu)造原因相對比較薄弱。但熱網(wǎng)中成為事故多發(fā)部件，在直埋敷設(shè)熱力網(wǎng)中尤其。如何提高波紋補償器工作   性，提高其使用壽命是業(yè)內(nèi)人士很關(guān)心的問題。本文將根據(jù)從事熱網(wǎng)工程建設(shè)的經(jīng)驗，就如何選型，如何正確進行熱網(wǎng)設(shè)計和使用波紋補償器提供一些建議。

一、選型

熱力網(wǎng)中應(yīng)用的波紋補償器大體有普遍軸向型、外向型、橫向拉桿型、角向型、也有設(shè)計人員選用壓力平衡型。此外還有軸向型的衍生品種如一次性補償器和（熱水）直埋補償器。

上述各類中一次性補償器應(yīng)用在熱水供暖網(wǎng)中。熱水網(wǎng)中直埋補償器配合傳統(tǒng)的聚氨酯泡沫保溫管使用，其問題的關(guān)鍵在于不可能   。在無地表水地區(qū)使用自然無問題；在地表水位高的地區(qū)該種補償器不可能   。因熱網(wǎng)系統(tǒng)   不善導(dǎo)致熱網(wǎng)報廢的事件并不鮮見。其實在很多情況下采用冷安裝技術(shù)，不使用波紋補償器應(yīng)使可行的。恰恰使一些設(shè)計者在   性上的保守思維使熱網(wǎng)   性級降低。退一步講，大口徑、高水溫?zé)崴W(wǎng)，如果   要采用波紋補償器，可以將保溫管做成內(nèi)管――泡沫脫開式。這樣外防護殼可以作為完整的全封閉型。地下水浸蝕波紋管的問題就不存在了。相關(guān)的問題是要在設(shè)固定墩承受盲板力。

壓力平衡型波紋補償器也是一些對   問題擔(dān)心的設(shè)計者選用的品種。從理論上講該補償器了盲板力，減少了固定支架或固定墩的荷載。但熱網(wǎng)中這種補償器一旦失效，盲板力出現(xiàn)，如果設(shè)計中支架或支墩未考慮承受盲板力，則后果是嚴(yán)重的。該種補償器價格昂貴，結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)，在一般情況下，弊大于利。對鋼外套保溫管（蒸汽直埋保溫管）吸收盲板力是輕而易舉的事。包括架空管道，如果采用鋼外套管則可以解脫支架或支墩的盲板力，技術(shù)上是可能的。

橫向拉桿補償器和角型補償器補償量大，如果熱網(wǎng)滿足使用條件，可以考慮采用。軸向型波紋補償器結(jié)構(gòu)簡單，便宜，占用空間小，阻力小，在熱網(wǎng)中   了   廣泛的應(yīng)用。外向型在抗沖擊、防失穩(wěn)、波紋間不藏匿泥沙等性能上優(yōu)于普通軸向型。在重要場合當(dāng)   外壓型。

二、補償能力

熱網(wǎng)設(shè)計中要確定波紋補償器的補償能力。理論上軸向型波紋補償器的補償能力是   的。只要波數(shù)多補償能力就大。但從穩(wěn)定性角度，軸向波紋補償器波數(shù)是有限的。通常8個波一個波段。可以做成一波段，兩波段，   多做成三波段。設(shè)計中兩波段應(yīng)用   多。根據(jù)選定的補償器能力，將熱網(wǎng)分隔成若干補償段。補償器產(chǎn)品樣本中補償能力（例如伸長量150mm）指的是在考慮了   系數(shù)的前提下，補償器達(dá)到該負(fù)荷（伸長量或壓縮量），補償器可以   工作   次數(shù)（例如1000次）。熱網(wǎng)在工作中參數(shù)（壓力、溫度）經(jīng)常變化，補償器的波紋管幾乎每時每刻都在縮短或伸長。但每次變化   少達(dá)到補償器額定伸縮距離。若干不滿額的伸縮折合為一次額定的伸縮。根據(jù)上述理由，設(shè)計者可按用戶性質(zhì)和管線分類來確定補償器的荷載?；蛳榷ㄑa償器，依據(jù)補償器的能力合理確定補償段長度。

對于介質(zhì)溫度較穩(wěn)定的管線，如連續(xù)采暖管網(wǎng)和城市干線蒸汽網(wǎng)，補償器的熱網(wǎng)設(shè)計   系數(shù)可適當(dāng)小些。例如取0.7、0.8或0.9。相反對于介質(zhì)溫度頻繁變化的線路，補償器的使用   系數(shù)應(yīng)取較大值。例如食堂的供蒸汽管線，可能每日三開三停，且開啟時間短間歇時間長。管線伸縮幅度大。系數(shù)可取0.5、0.6或0.7。像食堂類用戶，如果可能應(yīng)采用彎管補償。波紋補償器不太適合選用。

三、合理操作

波紋補償器的波紋管壁厚只有1毫米左右。盡管采用雙層或三層，但相對管道而言其壁厚要薄很多。因而在熱網(wǎng)中成為薄弱的部件。在各種破壞事故中，補償器損壞的概率   高。直埋敷設(shè)熱網(wǎng)波紋補償器損壞引起的麻煩   嚴(yán)重。

熱力網(wǎng)中波紋補償器損壞的原因主要為疲勞損壞、腐蝕、水錘或汽水沖擊。如何對應(yīng)前兩種原因損壞，本文已略有敘述。第三中損壞通常因為不合理操作造成。因此用戶正確使用補償器是需要有所交待的。

對于熱水系統(tǒng)，管路中水處于循環(huán)流動狀態(tài)。如果切斷循環(huán)水泵電源，水將停止流動；關(guān)閉管路中閥門水電停止循環(huán)流動。流動的水具有動能。水從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止?fàn)顟B(tài)，水的動能將轉(zhuǎn)換成熱能。熱網(wǎng)中水的動能大小與水的流速平方成正比。熱網(wǎng)規(guī)模越大，其中水量越多。如果在一瞬間熱網(wǎng)中的水流速度轉(zhuǎn)變成零。則在此瞬間熱網(wǎng)中水具有的動能將向首先讓水流停止的地點集聚并轉(zhuǎn)化為壓力能。此時此地管道中水壓會千百倍的上升。管網(wǎng)中鑄造加工的部件可被炸裂。壁薄的波紋管也逃不過這一劫。正確的操作是緩慢關(guān)閉閥門，使流速緩慢下降直至停止流動，然后切斷循環(huán)泵電源。

對于蒸汽管網(wǎng)，雖然介質(zhì)流速比水流速度要高幾十倍，但蒸汽比水的密度要小得多，而且蒸汽是可壓縮的。因此危險的操作并不來自關(guān)斷閥門，相反，關(guān)閉著的蒸汽管網(wǎng)如果突然開啟（熱源未工作除外），結(jié)果可能是致命的。關(guān)閉一段時間的蒸汽管中會產(chǎn)生冷凝水，凝水集結(jié)在管網(wǎng)低點。當(dāng)管道上閥門開啟后，管中蒸汽向用戶處流動，氣流推動管中凝水一同向前運動。閥門開啟緩慢，則蒸汽流量增長也緩慢。管中凝水也緩慢向用戶方向運動。若閥門突然開啟，管中汽流量瞬間增大，管中原來分布的凝水被氣流推動，集中且高速向前沖。如果凝水集結(jié)后在一段管道中充滿，便會在氣流推動下飛快向前沖擊。到達(dá)管道轉(zhuǎn)彎處水柱運動終止并向后反彈，此時會在高部管段中產(chǎn)生較高的壓力。如果此處恰好有波紋補償器，無論是內(nèi)壓型還是外壓型，都會被   “水彈”摧毀，此過程稱作汽水沖擊。避免汽水沖擊的措施就是緩慢開啟管路的閥門。

四、熱網(wǎng)設(shè)計

合理的熱網(wǎng)設(shè)計是防止熱網(wǎng)中波紋補償器非正常損壞的   。設(shè)計中如何合理使用波紋補償器，前文已有多處提到，此處再集中敘述。

對直埋熱水閥，本人建議   冷安裝，這在技術(shù)上是成熟的。市場上現(xiàn)行的直埋波紋補償器不能直埋保溫管網(wǎng)外防護管的整體性和嚴(yán)密性，在有地表水的場合不可采用。直埋熱水管網(wǎng)中如果設(shè)置波紋補償器，則保溫管應(yīng)當(dāng)做成脫開式，外防護層連續(xù)、光整、嚴(yán)密。此外有波紋補償器的熱水網(wǎng)，應(yīng)考慮設(shè)置水錘器，循環(huán)水泵不間斷供電。
對于蒸汽管網(wǎng)，尤其是直埋敷設(shè)蒸汽管網(wǎng)，設(shè)計要考慮的問題要復(fù)雜一些。但仍然圍繞防疲勞破壞，   ，防汽水沖擊來考慮。此外還應(yīng)考慮防事故蔓延。

首先應(yīng)對用戶分類，連續(xù)用汽戶和間斷用汽戶要分別對待。在熱網(wǎng)服役年限中補償器不因疲勞導(dǎo)致提前破壞。

排除管道中集結(jié)凝水是保護補償器的重要措施。介質(zhì)為飽和蒸汽的系統(tǒng)   設(shè)置自動疏水系統(tǒng)，分支管線末段應(yīng)設(shè)置自動疏水系統(tǒng)。可能積聚凝水且管道突然轉(zhuǎn)向處   設(shè)置系統(tǒng)。相應(yīng)的補償器應(yīng)避免設(shè)在介質(zhì)突然轉(zhuǎn)向處。該處可設(shè)置沖壓缸用來。此外，直埋蒸汽管網(wǎng)一旦發(fā)生波紋補償器沖偏，將波及全熱網(wǎng)。為防止事故蔓延，考慮隔斷措施和報警功能是   的。直埋蒸汽管網(wǎng)，對焊接質(zhì)量的檢驗是很嚴(yán)格的，因此不推薦作水壓試驗。對于建成但又不馬上投入使用的熱網(wǎng)尤其如此。因為試壓后波紋管中水不能排凈，對   不利。