伸縮器也可稱為管道伸縮節(jié)、膨脹節(jié)、補償器，伸縮器。伸縮節(jié)是泵、閥門，管道等設(shè)備與管道連接的新產(chǎn)品，通過全螺栓把它們連接起來，使其成為整體，并有一定的位移量，方便安裝。可承受管線的軸向壓力。這樣就可以在安裝維修時，根據(jù)現(xiàn)場安裝尺寸進(jìn)行調(diào)整，在工作時，不僅提高工作效率，而且對泵、閥們等管道設(shè)備起到一定保護(hù)作用。伸縮節(jié)分為：波紋伸縮節(jié)、套筒伸縮節(jié)、方形自然補償伸縮節(jié)等幾大類型，其中以波紋伸縮節(jié)較為常用，主要為保障管道安全運行。
管道補償接頭是管道連接中由于熱脹冷縮引起的尺寸變化給予補償?shù)倪B接件。管道補償接頭最常用的有兩種，一種是橡膠管道補償接頭，另一種是金屬管道補償接頭。
橡膠管道補償接頭特點
一、體積小、重量輕、彈性好、安裝維修方便。
二、安裝時可產(chǎn)生軸向、橫向、經(jīng)向、角向位移，不受用戶管道不同心、法蘭不平行的限制。
三、工作時可減振降噪。
四、用特殊的合成橡膠可耐高溫、耐酸堿、耐油，是化工耐腐蝕管道的理想產(chǎn)品。
金屬管道補償接頭的主要特點：
伸縮補償量大，承受溫度高，承受壓力大。
伸縮器作用
1.補償吸收管道軸向、橫向、角向受熱引起的伸縮變形。
2.吸收設(shè)備振動，減少設(shè)備振動對管道的影響。
3.吸收地震、地陷對管道的變形量。
因為管道的熱脹冷縮，所以對于管道來說，就要產(chǎn)生管壁的應(yīng)力和推拉力；管壁應(yīng)力大小，影響管道的強度，推拉力增大，管道的固定支架就要做的很大，來承受管道伸縮所產(chǎn)生的推拉力；所以利用伸縮節(jié)補償?shù)淖冮_量辦法，以降低管壁應(yīng)力和推力。
管道補償接頭分類
伸縮節(jié)（膨脹節(jié)）主要用于補償管道因溫度變化而產(chǎn)生的伸縮變形，也用于管道因安裝調(diào)整等需要的長度補償，主要分為彎管式膨脹節(jié)、波紋管膨脹節(jié)和套管伸縮節(jié) 3種結(jié)構(gòu)形式。
彎管式膨脹節(jié)
將管子彎成U形或其他形體（下圖 [彎管式膨脹節(jié)]），并利用形體的彈性變形能力進(jìn)行補償?shù)囊环N膨脹節(jié)。它的優(yōu)點是強度好、壽命長、可在現(xiàn)場制作,缺點是占用空間大、消耗鋼材多和摩擦阻力大這種膨脹節(jié)廣泛用于各種蒸汽管道和長管道上。
波紋管膨脹節(jié)
用金屬波紋管制成的一種膨脹節(jié)。它能沿軸線方向伸縮，也允許少量彎曲。下圖[波紋管膨脹節(jié)]為常見的軸向式波紋管膨脹節(jié)，用在管道上進(jìn)行軸向長度補償。為了防止超過允許的補償量，在波紋管兩端設(shè)置有保護(hù)拉桿或保護(hù)環(huán)，在與它聯(lián)接的兩端管道上設(shè)置導(dǎo)向支架。另外還有轉(zhuǎn)角式和橫向式膨脹節(jié)，可用來補償管道的轉(zhuǎn)角變形和橫向變形。這類膨脹節(jié)的優(yōu)點是節(jié)省空間，節(jié)約材料，便于標(biāo)準(zhǔn)化和批量生產(chǎn)，缺點是壽命較短。波紋管膨脹節(jié)一般用于溫度和壓力不很高、長度較短的管道上。隨著波紋管生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，這類膨脹節(jié)的應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大。由構(gòu)成其工作主體的波紋管（一種彈性元件）和端管、支架、法蘭、導(dǎo)管等附件組成。主要用在各種管道中，它能夠補償管道的熱位移，機械變形和吸收各種機械振動，起到降低管道變形應(yīng)力和提高管道使用壽命的作用。波紋補償器連接方式分為法蘭連接和焊接兩種。直埋管道補償器一般采用焊接方式
套管管道補償接頭
由能夠作軸向相對運動的內(nèi)外套管組成（下圖[套管伸縮節(jié)]）。內(nèi)外套管之間采用填料函密封。使用時保持兩端管子在一條軸線上移動。在伸縮節(jié)的兩端裝設(shè)導(dǎo)向支架。它的優(yōu)點是對流體的流動摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊；缺點是密封性較差，對固定支架推力較大。套管伸縮節(jié)主要用于水管道和低壓蒸汽管道。
非金屬膨脹節(jié)
風(fēng)道橡膠補償器由橡膠和橡膠一纖維織物復(fù)合材料、鋼制法蘭、套筒、保溫隔熱材料組成，主要用于各種風(fēng)機、風(fēng)管之間的柔性連接，其功能是減震、降噪、密封、耐介質(zhì)、便于位移和安裝，是環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中一種極為理想的減震、降噪、消煙除塵的最佳配套件。
纖維織物膨脹節(jié)
織物補償器主要為纖維織物、橡膠、等耐高溫材料。能補償風(fēng)機、風(fēng)管運行的震動及管道變形。纖維織物膨脹節(jié)可補償軸向、橫向、角向等產(chǎn)品，具有無推力、簡化支座設(shè)計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于電廠熱風(fēng)管道及煙塵管道。非金屬補償器中的纖維織物、保溫棉體本身具有吸聲、隔振的功能，能有效的減少鍋爐、風(fēng)機等系統(tǒng)的噪聲和振動。結(jié)構(gòu)簡單、體輕，維修方便。
各種管道補償接頭特點以及適用范圍
非金屬膨脹節(jié)
非金屬，非金屬柔性補償器：也稱非金屬膨脹節(jié)、非金屬織物補償器，可補償軸向、橫向、角向，具有無推力、簡化支座設(shè)計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風(fēng)管道及煙塵管道。
特點：
1、補償熱膨脹：可以補償多方向，大大優(yōu)于只能單式補償?shù)慕饘傺a償器。
2、補償安裝誤差：由于管道連接過程中，系統(tǒng)誤差再所難免，纖維補償器較好的補償了安裝誤差。
3、消聲減振：纖維織物、保溫棉體本身具有吸聲、隔震動傳遞的功能，能有效的減少鍋爐、風(fēng)機等系統(tǒng)的噪聲和震動。
4、無反推力：由于主體材料為纖維織物，無力的傳遞。用纖維補償器可簡化設(shè)計，避免使用大的支座，節(jié)省大量的材料和勞動力。
5、良好的耐高溫、耐腐蝕性：選用的氟塑料、有機硅材料具有較好的耐高溫和耐腐蝕性能。
6、密封性能好：有比較完善的生產(chǎn)裝配系統(tǒng)，纖維補償器可保證無泄露。
7、體輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便。
8、價格低于金屬補償器、質(zhì)量優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。
不銹鋼：有直筒型、復(fù)式、角向型和方型等四種類型。
不銹鋼補償器可補償軸向、橫向、角向、具有無推力、簡化支座設(shè)計、耐腐蝕、耐高溫、消聲減振等特點，特別適用于熱風(fēng)管道及煙塵管道。
金屬：金屬波紋補償器的可靠性是由設(shè)計、制造、安裝及運行管理等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的。可靠性也應(yīng)該從這幾個方面進(jìn)行考慮。材料選擇對用于供熱管網(wǎng)的波紋管的選材，除應(yīng)考慮工作介質(zhì)、工作溫度和外部環(huán)境外，還應(yīng)考慮應(yīng)力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對材料的影響等，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價格比，優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)實用的波紋管制作材料。
一般情況下，選用波紋管的材料應(yīng)滿足下列條件：
（1）高彈性極限、抗拉強度和疲勞強度，保證波紋管正常工作。
（2）良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝（冷作硬化、熱處理等）獲得足夠的硬度和強度。
（3）較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環(huán)境下工作要求。
（4）良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。
對于地溝敷設(shè)的熱力管網(wǎng)，當(dāng)補償器所處管道地勢較低時，雨水或事故性污水會浸泡波紋管，應(yīng)考慮選用耐蝕性更強的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價格較高，在制造波紋管時，可以考慮僅在與腐蝕性介質(zhì)接觸的表面增加一層耐蝕合金。疲勞壽命設(shè)計由波紋管補償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關(guān)。過低的疲勞壽命將會導(dǎo)致金屬波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。
規(guī)范要求與選型計算
GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中要求，5.9.5 供暖管道熱膨脹及補償。強制性條文。
供暖系統(tǒng)的管道由于熱媒溫度變化而引起熱膨脹，不但要考慮干管的熱膨脹，也要考慮立管的熱膨脹，這個問題必須重視。
在可能的情況下，利用管道的自然彎曲補償是簡單易行的，如果自然補償不能滿足要求，則應(yīng)根據(jù)不同情況通過計算選型設(shè)置補償器。對供暖管道進(jìn)行熱補償與固定，一般應(yīng)符合下列要求:
1 水平干管或總立管固定支架的布置，要保證分支干管接點處的最大位移量不大于40mm;連接散熱器的立管，要保證管道分支接點由管道伸縮引起的最大位移量不大于20mm;無分支管接點的管段，間距要保證伸縮量不大于補償器或自然補償所能吸收的最大補償率;
2 計算管道膨脹量時，管道的安裝溫度應(yīng)按冬季環(huán)境溫度考慮，一般可取0℃-5℃；
3 供暖系統(tǒng)供回水管道應(yīng)充分利用自然補償?shù)目赡苄?當(dāng)利用管道的自然補償不能滿足要求時，應(yīng)設(shè)置補償器。采用自然補償時，常用的有L 形或Z 形兩種形式;采用補償器時，要優(yōu)先采用方形補償器;
4 確定固定點的位置時，要考慮安裝固定支架(與建筑物連接)的可行性;
5 垂直雙管系統(tǒng)及跨越管與立管同軸的單管系統(tǒng)的散熱器立管，當(dāng)連接散熱器立管的長度小于20m 時，可在立管中間設(shè)固定卡;長度大于20m 時，應(yīng)采取補償措施;
6 采用套筒補償器或波紋管補償器時，需設(shè)置導(dǎo)向支架;當(dāng)管徑大于等于DN50 時，應(yīng)進(jìn)行固定支架的推力計算，驗算支架的強度;
7 戶內(nèi)長度大于10m 的供回水立管與水平干管相連接時，以及供回水支管與立管相連接處，應(yīng)設(shè)置2~3 個過渡彎頭或彎管，避免采用"T" 形直接連接。
（1）熱力管道的熱伸長量通常按下式計算：Δx=α(t1-t2)L
其中：Δx—— 管道的熱伸長量，mm; α —— 鋼管的線膨脹系數(shù)，mm/(m ℃), t1 —— 管內(nèi)介質(zhì)溫度，℃，管內(nèi)介質(zhì)指蒸汽、熱水、過熱水等; t2 —— 管道安裝時的溫度,℃, L —— 管道計算長度，m。
計算管道熱伸長量，是為了確定補償器的所需補償量，或驗算管道因熱伸長而產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，所以對于管道的熱伸長量應(yīng)計算其最大值，即取冷態(tài)安裝條件的最低溫度和熱態(tài)運行條件的最高溫度之間的最大溫差。
由于管網(wǎng)安裝的氣候條件差異很大，因此t2不應(yīng)有統(tǒng)一的取值，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時的氣候條件和施工環(huán)境，確定適當(dāng)?shù)墓艿腊惭b溫度。
1 、固定支架是暖通空調(diào)中經(jīng)常用到的一種支架，它在系統(tǒng)中起固定和支撐管道的作用，一般由設(shè)計人員根據(jù)需要設(shè)定具體位置，各種規(guī)范中規(guī)定較少，補償器用于吸收管道因溫度增高引起膨脹造成的長度增大。有“г”型、“Z”型的自然補償器和方形、套筒、波紋管補償器等多種形式，設(shè)計人設(shè)計時依據(jù)伸縮量、管徑等條件選用。可是現(xiàn)在許多設(shè)計人員對此不重視，或漏畫，或胡亂對付，位置和數(shù)量都沒有經(jīng)過仔細(xì)推敲，不甚合理，根據(jù)筆者經(jīng)驗，總結(jié)了一套在室內(nèi)95/70℃熱水采暖系統(tǒng)設(shè)計中快速設(shè)置固定支架和補償器的方法，結(jié)合示例詳述如下，望能起到拋磚引玉的作用。
2 、設(shè)計計算系統(tǒng)中固定支架的設(shè)置應(yīng)在管徑計算完畢之后，此時系統(tǒng)管道的布置已經(jīng)完成，系統(tǒng)每一段的管徑已經(jīng)計算確定，固定支架可以開始布置。
2.1 、計算管道熱伸長量
△X=0.012(t1-t2)L ……(1)
其中： △ X——管道的熱伸長量,mm;
t1——熱媒溫度,℃,
t2——管道安裝時的溫度, ℃,一般按-5℃計算.
L——計算管道長度m;
0.012——鋼鐵的線膨脹系數(shù),mm/m·℃
按t1=95℃簡化得：
△X=1.2L ……(2 )
2.2、確定可以不裝補償器和應(yīng)用“г”型、“Z”型管段自然補償?shù)墓芏?/span>
對于本文所述系統(tǒng)由固定點起，允許不裝補償器的直管段最大長度民用建筑為33m，工業(yè)建筑為42m。(管道伸長量分別為40mm和50mm)。實際設(shè)計時一般每段臂長不大于20～30m,不小于2m。在自然補償兩臂頂端設(shè)置固定支架。“г”型補償器一般用于DN150以下管道;最大允許距離與管徑關(guān)系見表1。“Z” 型補償器可以看做兩個“г”型補償器。
表1 г”型補償器最大允許距離
2.3、確定不能進(jìn)行自然補償部分管道的熱伸長量,并根據(jù)計算結(jié)果設(shè)置補償器
能進(jìn)行自然補償部分管道確定了，其余部分就是應(yīng)該設(shè)置補償器的部分。計算這部分伸長量，如果較長要設(shè)置多個補償器，應(yīng)注意均勻設(shè)置;并在兩個補償器中間設(shè)置固定支架。選擇時注意套筒補償器容易漏水漏氣，適合安裝在地溝內(nèi)，不適宜安裝在建筑物上部;波紋管補償器能力大耐腐蝕，但造價高并且需要設(shè)置導(dǎo)向支架;方形補償器需要的安裝空間較大，但運行可靠應(yīng)用廣泛。設(shè)計時可以根據(jù)工程具體情況選用。
3、例題[已知] 如圖1所示，某民用建筑95/70℃熱媒供熱管道a-b段長度為32m，b-c段長度為24m，c-d段長度為63m，d-e段長度為48m，管徑如圖所示。
[求] 計算管道熱伸長量，設(shè)置補償器和固定支架。
[解] 首先按照公式(2)計算可得
a-b段管道熱伸長量=38.4mm
b-c段管道熱伸長量=28.8mm
c-d段管道熱伸長量=75.6mm
d-e段管道熱伸長量=57.6mm
圖1 供熱干管示意圖干管示意圖
由以上計算可知，
a-b段和b-c段伸長量不超過規(guī)定值，可不設(shè)補償器，但應(yīng)在管段中部(點f、g)設(shè)一固定支架，使管道可以有固定點向兩側(cè)自由伸縮。
d-e段可以從e點開始向d點量33m的p處設(shè)一固定支架。p-d段長15m.。
c-d段上設(shè)h和k點,這樣g-c和c-h形成“г”型補償器, k-d和d-p形成另一“г”型補償器。根據(jù)管徑查表1知c-h長度介于2.5m到18m之間,本系統(tǒng)定為15m; k-d長度介于3m到20m之間,本系統(tǒng)定為15m.。h-k長度為33m設(shè)置一個方形補償器，詳見國標(biāo)圖N106，本不再贅述。設(shè)定好固定支架和補償器的系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 供熱干管補償器和固定支架設(shè)置示意圖
4、 固定支架和補償器的設(shè)置應(yīng)按照一定的步驟精心設(shè)計，并密切配合施工單位施工才能獲得較好的效果。對此我們應(yīng)充分重視，不能草草了事。
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