CN110230744A - 一种蒸汽管网热补偿结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸汽管网热补偿结构，涉及热力管网技术领域，包括活动端蒸汽管和固定端蒸汽管，固定端蒸汽管内插接设置有导流套，导流套远离固定端蒸汽管的一端延伸至活动端蒸汽管内，活动端蒸汽管与固定端蒸汽管之间安装有用于吸收活动端蒸汽管伸缩量的补偿器。针对现有技术存在易受汽水冲击而损坏的问题，本发明通过在活动端蒸汽管和固定端蒸汽管之间设置导流套，高压的汽水冲击在导流套上，导流套足以抵抗汽水冲击形成的瞬时高压，自身不会爆裂，从而有效防止补偿器受汽水冲击而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及热力管网技术领域，更具体地说，它涉及一种蒸汽管网热补偿结构。
背景技术
蒸汽管道用于输送蒸汽。早期多见饱和蒸汽。饱和蒸汽的温度在100℃以上，高的可到180℃，现代工业蒸汽更多采用过热蒸汽，蒸汽温度可高达350℃。无论如何，蒸汽管道工作状态和安装状态比都存在100℃~300℃的温度变化。温升使钢管长膨胀伸长。建设蒸汽管网需要考虑和解决温度变化引起管道长度改变带来的问题。如果钢管因输送蒸汽，温度大幅度升高，而相应发生的管道长度增加得不到吸收、释放，钢管内将产生巨大压力，直至钢管变形、系统崩溃，故在热网中，钢管与钢管之间的连接处常常会加装补偿器，用以吸收钢管受温度影响产生的长度变化。
对于现有的管网补偿结构，如专利公开号为CN204042307U的中国专利，其公开了一种安定金属波纹管的补偿器，包括设置在活动端工作管和固定端工作管上的补偿器，其特点是活动端工作管上设有刻度圈；套管一端与刻度圈滑动连接，其另一端与固定端工作管固定连接；锁定机构由可调螺杆和支架组成，可调螺杆和支架分别与套管和活动端工作管固定连接。
上述专利中，波纹管以其波纹的大尺度变形来实现热网管道热补偿，为此，金属波纹必须柔软，自然，波纹管管壁只能薄不可厚。热网中负荷低下工况下常常生成冷凝水。生成的冷凝水若没能及时排出，当热网转换到高负荷工况后，在高速蒸汽流驱动下，积水可形成高速水柱。水的密度是蒸汽密度的200倍~300倍，高速汽水具有非常大的动能。汽水前进受阻时（例如遇到弯头），汽水巨大的动能转化成势能，局部压力陡升几十、几百倍，相对于几倍厚的钢管管壁，波纹管首当其冲崩溃。
发明内容
针对现有技术存在易受汽水冲击而损坏的问题，本发明的目的是提供一种蒸汽管网热补偿结构，增强对汽水冲击的承受性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种蒸汽管网热补偿结构，包括活动端蒸汽管和固定端蒸汽管，所述固定端蒸汽管内插接设置有导流套，所述导流套远离所述固定端蒸汽管的一端延伸至所述活动端蒸汽管内，所述活动端蒸汽管与所述固定端蒸汽管之间安装有用于吸收所述活动端蒸汽管伸缩量的补偿器。
通过上述技术方案，使用时，蒸汽从固定端蒸汽管输入至活动端蒸汽管内，高压的汽水冲击在导流套上，导流套足以抵抗汽水冲击形成的瞬时高压，自身不会爆裂，从而有效防止补偿器受汽水冲击而损坏。
进一步的，所述导流套与所述活动端蒸汽管内壁之间设置有减压缝。
通过上述技术方案，汽水冲击造成的瞬时高压蒸汽经过狭长的减压缝传到补偿器内，压力得到足够多的衰减，余压不足以破坏补偿器。
进一步的，所述导流套两端的内壁处均开设有圆倒角。
通过上述技术方案，设置圆倒角用于减少导流套对蒸汽流动的阻力。
进一步的，所述导流套周侧且于所述活动端蒸汽管与所述固定端蒸汽管之间设置有止推环。
通过上述技术方案，止推环不仅能避免导流套滑入至固定端蒸汽管内，还能减缓补偿器的疲劳，提高补偿器的使用寿命。
进一步的，所述补偿器包括一端与所述固定端蒸汽管连通的外壳，所述外壳的开口处与所述活动端蒸汽管之间固定有波纹管，所述外壳底部固定有引水管，所述引水管上设置有开关阀。
通过上述技术方案，设置引水管便于将试验用水排出，避免试验用水积累在补偿器内，继而导致试验用水中的盐成分腐蚀补偿器。
进一步的，所述引水管远离所述外壳的一端可拆卸设置有起爆器。
通过上述技术方案，在压力尚不足以引爆补偿器时，起爆器先行爆裂，减压，避免波纹管遭到破坏。
进一步的，所述外壳远离所述固定端蒸汽管的一端固定有无压套筒，所述活动端蒸汽管穿设于所述无压套筒内，所述无压套筒的开口与所述活动端蒸汽管之间设置有密封件。
通过上述技术方案，增设密封件可有效阻止施工中管沟中的不洁地下水进入波纹管内积存，引发波纹管内表面金属腐蚀。
进一步的，所述外壳远离所述固定端蒸汽管的一端固定有定位螺栓，所述活动端蒸汽管侧壁固定有限位板，所述定位螺栓一端贯穿所述限位板螺纹连接有前锁紧螺母，所述前锁紧螺母与所述限位板之外卡接有卡套。
通过上述技术方案，卡套用于固定限位板，使波纹管在输送和安装过程中保持在设定的预压缩状态；蒸汽管升温膨胀后，卡套受拉力断裂，波纹管恢复自由，从而保障热网正常运行，这种方式有效避免工人忘记解锁而发生严重的施工事故。
进一步的，所述定位螺栓上螺纹连接有后锁紧螺母，所述后锁紧螺母位于所述卡套与所述外壳之间。
通过上述技术方案，使用时，前锁紧螺母和后锁紧螺母通过定位螺栓固定限位板，使波纹管在输送和安装过程中保持在设定的预压缩状态；第二，后锁紧螺母不是移到最远离限位板的位置，而是使停在定位螺栓中间的某个位置，从而减轻补偿器的疲劳强度，从而提高补偿器的使用寿命。
进一步的，所述活动端蒸汽管上套设有滑套，所述滑套固定于所述外壳远离所述固定端蒸汽管一端的开口内。
通过上述技术方案，使用时，通过增设滑套，增强本发明的结构强度，同时还能减轻外壳开口处与活动端蒸汽管侧壁之间的刮擦。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过在活动端蒸汽管和固定端蒸汽管之间设置导流套，导流套足以抵抗汽水冲击形成的瞬时高压，自身不会爆裂，从而有效防止补偿器受汽水冲击而损坏；
(2)进一步地，通过在导流套周侧设置止推环，不仅能避免导流套滑入至固定端蒸汽管内，还能减缓补偿器的疲劳，提高补偿器的使用寿命；
(3)进一步地，通过设置卡套，在蒸汽管升温膨胀后，卡套受拉力断裂，波纹管恢复自由，从而保障热网正常运行，这种方式有效避免工人忘记解锁而发生严重的施工事故。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记：1、活动端蒸汽管；2、固定端蒸汽管；3、导流套；4、补偿器；5、减压缝；6、圆倒角；7、止推环；8、外壳；9、波纹管；10、引水管；11、开关阀；12、起爆器；13、无压套筒；14、密封件；15、定位螺栓；16、限位板；17、前锁紧螺母；18、卡套；19、后锁紧螺母；20、滑套。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
一种蒸汽管网热补偿结构，如图1所示，包括活动端蒸汽管1和固定端蒸汽管2，固定端蒸汽管2内插接连接有导流套3，且导流套3焊接在固定端蒸汽管2内，导流套3为厚壁长筒状的钢管，导流套3远离固定端蒸汽管2的一端同轴延伸至活动端蒸汽管1内，导流套3足以抵抗汽水冲击形成的瞬时高压，自身不会爆裂。导流套3与活动端蒸汽管1内壁之间留有减压缝5，减压缝5宽度为1mm，活动端蒸汽管1与固定端蒸汽管2之间安装有用于吸收活动端蒸汽管1伸缩量的补偿器4。汽水冲击造成的瞬时高压蒸汽经过狭长的减压缝5传到补偿器4内，压力得到足够多的衰减，余压不足以破坏补偿器4。
补偿器4包括一端与固定端蒸汽管2连通的外壳8，活动端蒸汽管1上套设有滑套20，滑套20固定于外壳8远离固定端蒸汽管2一端的开口内，滑套20与活动端蒸汽管1之间固定有波纹管9，利用波纹管9的伸缩补偿活动端蒸汽管1的长度变化。
导流套3两端的内壁处均开设有圆倒角6，减轻汽水对导流套3在其轴线方向上的冲击，导流套3周侧且于活动端蒸汽管1与固定端蒸汽管2之间同轴一体固定有止推环7，止推环7一方面用于与固定端蒸汽管2的端部抵接，从而在使用时，汽水冲击不会造成导流套3滑入至固定端蒸汽管2内；另一方面，止推环7的介入使蒸汽尚未达到高点温度时，活动端蒸汽管1的继续伸长已被阻止，之后蒸汽温度继续升高，蒸汽管膨胀过程受阻止，管道长度不能再增加。与此同时驱动蒸汽管伸长的热能使蒸汽钢管中产生热应力。在有限应力幅度之内，应力频繁变化，而不再是钢管长度、波纹管9长度频繁改变。对此，钢管有足够大的能力承受。如此下来，原来波纹管9承受的作用，一部分转移给了钢管。波纹管9不再频繁地、大幅度地波动，安静下来的波纹管9自然减轻了，或者消除了疲劳破坏的威胁。
管网建设工程后期要注水，进行压力试验，试验用水多采用自来水，试压结束后排出注入管网中的水，但外壳8内的水难以排除，热网投产后，高温蒸汽经过，积水被加热蒸发。若水压试验注入的水中含有较多氯离子，积水蒸发，氯离子浓缩，贴附在波纹管9底部外表面，使波纹管9外部遭到腐蚀。腐蚀严重使波纹管9穿孔，补偿器4报废。故在外壳8底部固定引水管10，引水管10上安装有开关阀11，开关阀11安装后位于地面上。在完成压力试验后，方便将积攒在外壳8内的水排出。引水管10远离外壳8的一端可拆卸连通有起爆器12，引爆器为现有技术，在压力尚不足以引爆补偿器4时，起爆器12先行爆裂，减压，避免波纹管9遭到破坏。
外壳8远离固定端蒸汽管2的一端固定有无压套筒13，活动端蒸汽管1穿设于无压套筒13内，无压套筒13的开口与活动端蒸汽管1之间设置有密封件14，密封件14为盘根，且盘根可容许活动端蒸汽管1在轴线方向滑移。盘根可有效阻止施工中管沟中的不洁地下水进入波纹管9内积存，引发波纹管9内表面金属腐蚀。
外壳8远离固定端蒸汽管2的一端固定有定位螺栓15，活动端蒸汽管1侧壁固定有限位板16，定位螺栓15一端贯穿限位板16螺纹连接有前锁紧螺母17，前锁紧螺母17与限位板16之外卡接有卡套18，卡套18呈U型，用薄钢板制造，前锁紧螺母17与限位板16均插接在卡套18内。卡套18的抗拉强度是这样设定的，第一，可以有足够的强度抵抗波纹管9预压缩变形生成的弹性力。当热网启动后，蒸汽管升温膨胀，膨胀受阻时产生轴向推力，并与波纹管9预压缩生成的弹性反力相加，合并成对卡套18的拉力。当卡套18受到的双重拉力大于波纹管9的弹性反力1.5~2倍时，卡套18断裂，波纹管9恢复自由，从而保障热网正常运行。这种方式有效避免工人忘记解锁而发生严重的施工事故。
定位螺栓15上螺纹连接有后锁紧螺母19，后锁紧螺母19位于卡套18与外壳8之间。后锁紧螺母19的作用有两点，第一，前锁紧螺母17和后锁紧螺母19通过定位螺栓15固定限位板16，使波纹管9在输送和安装过程中保持在设定的预压缩状态；第二，后锁紧螺母19不是移到最远离限位板16的位置，而是使停在定位螺栓15中间的某个位置。待活动端蒸汽管1伸长距最大伸长量还有一段设定距离时，限位板16与后锁紧螺母19相抵，限位板16不再可能因蒸汽温度持续上升而继续向波纹管9方向移动。把限位板16和后锁紧螺母19刚好接触的温度叫作限位起始温度，蒸汽温度超过限位起始温度之后，无论蒸汽温度升高或下降。波纹管9始终不动作，持续保持安定状态，波纹管9疲劳破坏的威胁自然消除了。
综上所述：
本发明使用时，在活动端蒸汽管1和固定端蒸汽管2之间设置导流套3，高压的汽水冲击在导流套3上，导流套3足以抵抗汽水冲击形成的瞬时高压，自身不会爆裂，从而有效防止补偿器4受汽水冲击而损坏；通过在导流套3周侧设置止推环7，不仅能避免导流套3滑入至固定端蒸汽管2内，还能减缓补偿器4的疲劳，提高补偿器4的使用寿命；通过设置卡套18，在蒸汽管升温膨胀后，卡套18受拉力断裂，波纹管9恢复自由，从而保障热网正常运行，这种方式有效避免工人忘记解锁而发生严重的施工事故。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种蒸汽管网热补偿结构，包括活动端蒸汽管（1）和固定端蒸汽管（2），其特征在于，所述固定端蒸汽管（2）内插接设置有导流套（3），所述导流套（3）远离所述固定端蒸汽管（2）的一端延伸至所述活动端蒸汽管（1）内，所述活动端蒸汽管（1）与所述固定端蒸汽管（2）之间安装有用于吸收所述活动端蒸汽管（1）伸缩量的补偿器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述导流套（3）与所述活动端蒸汽管（1）内壁之间设置有减压缝（5）。
3.根据权利要求1所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述导流套（3）两端的内壁处均开设有圆倒角（6）。
4.根据权利要求1或3所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述导流套（3）周侧且于所述活动端蒸汽管（1）与所述固定端蒸汽管（2）之间设置有止推环（7）。
5.根据权利要求1所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述补偿器（4）包括一端与所述固定端蒸汽管（2）连通的外壳（8），所述外壳（8）的开口处与所述活动端蒸汽管（1）之间固定有波纹管（9），所述外壳（8）底部固定有引水管（10），所述引水管（10）上设置有开关阀（11）。
6.根据权利要求5所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述引水管（10）远离所述外壳（8）的一端可拆卸设置有起爆器（12）。
7.根据权利要求5所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述外壳（8）远离所述固定端蒸汽管（2）的一端固定有无压套筒（13），所述活动端蒸汽管（1）穿设于所述无压套筒（13）内，所述无压套筒（13）的开口与所述活动端蒸汽管（1）之间设置有密封件（14）。
8.根据权利要求5所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述外壳（8）远离所述固定端蒸汽管（2）的一端固定有定位螺栓（15），所述活动端蒸汽管（1）侧壁固定有限位板（16），所述定位螺栓（15）一端贯穿所述限位板（16）螺纹连接有前锁紧螺母（17），所述前锁紧螺母（17）与所述限位板（16）之外卡接有卡套（18）。
9.根据权利要求8所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述定位螺栓（15）上螺纹连接有后锁紧螺母（19），所述后锁紧螺母（19）位于所述卡套（18）与所述外壳（8）之间。
10.根据权利要求5所述的一种蒸汽管网热补偿结构，其特征在于，所述活动端蒸汽管（1）上套设有滑套（20），所述滑套（20）固定于所述外壳（8）远离所述固定端蒸汽管（2）一端的开口内。
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