CN112283483A - 一种空间管线的热补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间管线的热补偿装置，属于一种位移补偿装置。本发明中角向变位装置的一端连接第一支架，另一端通过连接管Ⅰ连接至弯头Ⅰ的一端；该弯头I的另一端通过连接管Ⅱ与周向变位装置的一端相连，周向变位装置的另一端通过连接管Ⅲ连接弯头Ⅱ的一端，弯头Ⅱ的另一端通过连接管Ⅳ连接至第二支架，角向变位装置、周向变位装置、第二支架所在的平面在空间相互垂直。本发明中周向变位装置设置于中间管道，可绕设置于弯头Ⅰ、弯头Ⅱ的中间管段产生周向变形，从而吸收三个平面的位移，保证空间管线内介质流动平稳，解决了空间管线空间紧凑、补偿方案不易设计及位移补偿的问题，符合压力管道空间管线柔性设计和运行的要求。

Description

一种空间管线的热补偿装置

技术领域

本发明涉及位移补偿装置技术领域，具体涉及一种空间管线的热补偿装置。

背景技术

在压力管道布置中，有一种空间管道布置方式应用极其广泛，这种空间管线具有多个方向的位移，三个方向的位移量通常在几十毫米至几百毫米间，数值大，位移情况复杂，必须进行管道柔性补偿设计。

其位移吸收目前常用的有以下几种方式：

a)管道自然补偿；

b)金属波纹管补偿器补偿，主要有4种方案，b1)2个万向角补偿器,b2)2个万向角补偿器加1个角向补偿器，b3)1个大拉杆补偿器加1个角向补偿器，b4)1个大拉杆补偿器；

c)2个或3个球形补偿器补偿。

(管线柔性判断公式，依据ASME/ANSI B31.1及B31.3)(公式1)；

说明：D₀—管外径(mm)

Y—管段总位移(mm)，Y＝(ΔX²+ΔY²+ΔZ²)^1/2

L—管段两个固定点的展开长度(m)

U—管段两个固定点的直线距离(m)；

在空间管道中，若周向变位装置所在中间段很短时，若采用方案a，在不改变管道走向的情况下，则管道应力水平高，管段反作用力大，不满足工程设计规范的要求，管段容易损坏；根据管线柔性判定公式1，若要降低管段应力水平，必须提高管道柔性，则必须改变管道走向，增加管线长度；但在管线布置空间受限制的情况下，改变管道走向，增加管线长度很难做到。

若采用b1至b4方案，所用的补偿器必须放置于中间管段，但由于中间管段很短，长度不足以放置b方案中的补偿器，即不能用方案b。

若采用c方案，所用的补偿器必须放置于中间管段，同样由于中间管段很短，长度不足以放置c方案中的补偿器，即也不能用方案c。

空间管线位移量大、管线布置空间紧张的特殊要求，特别是中间管段长度很短的情况下，目前的技术不能解决该类型管线的柔性设计问题，只能让管线在很高应力水平下运行，管段容易损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够适用于空间管线的位移情况复杂、位移量大、且受制于管道空间限制的空间管线的热补偿装置。

本发明的技术方案是：一种空间管线的热补偿装置，包括角向变位装置与周向变位装置，所述角向变位装置为万向金属波纹管补偿器或球形补偿器，所述周向变位装置为旋转补偿器；所述角向变位装置的一端连接第一支架，另一端通过连接管Ⅰ连接至弯头Ⅰ的一端；该弯头I的另一端通过连接管Ⅱ与所述周向变位装置的一端相连，周向变位装置的另一端通过连接管Ⅲ与弯头Ⅱ的一端连接，所述弯头Ⅱ的另一端通过连接管Ⅳ连接至第二支架，角向变位装置、周向变位装置、第二支架所在的平面在空间相互垂直。

进一步的技术方案，弯头I、弯头Ⅱ为任意角度弯头。

进一步的技术方案，第一支架为管道固定支架或第一设备口部。

进一步的技术方案，第二支架为管道固定支架或第二设备口部。

本发明的有益效果：

1、本发明针对管道布置和管道柔性设计方案的特点，提供了一种新的空间管线的热补偿装置，解决了空间管线的位移情况复杂、位移量大、且受制于管道空间限制而管道柔性方案不能设计的问题，本发明中角向变位装置、周向变位装置、第二支架所在的平面在空间相互垂直，在不改变管线走向的前提下，优化空间管线布置，使空间管线布置简洁，有效地保证了管线的强度和密封性；

2、本发明通过将周向变位装置设置于中间管道，周向变位装置可绕设置于弯头Ⅰ、弯头Ⅱ的中间管段产生周向变形，从而能够完全吸收空间管道的位移，解决中间管段较短时，空间管线应力水平高，反作用力大，易损坏的问题，保证空间管线内介质流动平稳；

3、本发明解决了中间管段较短时，空间管道柔性设计不能满足工程规范和使用的问题，即不能开展管线柔性设计的问题；降低压力管道应力水平，提高管道稳定性和安全性；

4、本发明中补偿装置具有良好密封性能，同时能承受压力荷载，而且对管道系统反作用力小，管道应力水平低，解决了空间管线空间紧凑、补偿方案不易设计及位移补偿的问题，符合压力管道空间管线柔性设计和运行的要求。

附图说明

图1为本发明连接示意图。

其中，1、第一支架，2、角向变位装置，3、连接管I，4、弯头I，5、连接管Ⅱ，6、周向变位装置，7、连接管Ⅲ，8、弯头Ⅱ，9、连接管Ⅳ，10、第二支架。

具体实施方式

下面通过非限制性实施例，进一步阐述本发明，理解本发明。

如图1所示，本发明提供了一种空间管线的热补偿装置，包括角向变位装置2与周向变位装置6，角向变位装置2为万向金属波纹管补偿器或球形补偿器，角向变位装置2只补偿任意方向的角向位移。周向变位装置6为旋转补偿器；吸收沿管段轴向的旋转位移。角向变位装置2的一端连接第一支架1，另一端通过连接管Ⅰ3连接至弯头Ⅰ4的一端；该弯头I4的另一端通过连接管Ⅱ5与周向变位装置6的一端相连，周向变位装置6的另一端通过连接管Ⅲ7与弯头Ⅱ8的一端连接，弯头Ⅱ8的另一端通过连接管Ⅳ9连接至第二支架10，角向变位装置2、周向变位装置6、第二支架10所在的平面在空间相互垂直，如图1，假设角向变位装置2沿X方向设置，周向变位装置6沿Y方向设置，第二支架10沿Z方向设置。

其中，弯头I4、弯头Ⅱ8为任意角度弯头；第一支架1为管道固定支架或第一设备口部；第二支架10为管道固定支架或第二设备口部。

本发明中根据周向变位装置6所在中间段的长度，调整周向变位装置6两端的连接管Ⅱ5、连接管Ⅲ7的长度，若中间段的长度比较短，可直接将周向变位装置6连接在两端的弯头Ⅰ4、弯头Ⅱ8上。

实施例1：

一种空间管线的热补偿装置，角向变位装置2为球形补偿器，周向变位装置6为旋转补偿器，工作时沿着XYZ方向的三段管道产生热位移，此时，球形补偿器产生角向变形，旋转补偿器绕设置于弯头Ⅰ4、弯头Ⅱ8的中间管段产生周向变形，从而通过球形补偿器、旋转补偿器这两个补偿器的作用，完全吸收了空间管线的位移。

实施例2：

一种空间管线的热补偿装置，角向变位装置2采用万向金属波纹管补偿器，周向变位装置6为旋转补偿器，工作时沿着XYZ方向的三段管道产生热位移，此时，万向金属波纹管补偿器产生角向变形，旋转补偿器绕设置于弯头Ⅰ4、弯头Ⅱ8的中间管段产生周向变形，从而通过万向金属波纹管补偿器、旋转补偿器这两个补偿器的作用，完全吸收了空间管线的位移。

实施例3：

一种空间管线的热补偿装置，第一支架1或第二支架10中至少有一个为设备连接端口，角向变位装置2为球形补偿器，周向变位装置6为旋转补偿器，工作时沿着XYZ方向的三段管道产生热位移，与补偿装置两端连接管附加位移一同作用，此时，球形补偿器产生角向变形，旋转补偿器绕设置于弯头Ⅰ4、弯头Ⅱ8的中间管段产生周向变形，从而通过球形补偿器、旋转补偿器这两个补偿器的作用，完全吸收了空间管线的位移。

实施例4：

一种空间管线的热补偿装置，第一支架1与第二支架10中至少有一个为设备连接端口，角向变位装置2为万向金属波纹管补偿器，周向变位装置6为旋转补偿器，工作时沿着XYZ方向的三段管道产生热位移，与补偿装置两端连接管附加位移一同作用，此时，万向金属波纹管补偿器产生角向变形，旋转补偿器绕设置于弯头Ⅰ4、弯头Ⅱ8的中间管段产生周向变形，从而通过万向金属波纹管补偿器、旋转补偿器这两个补偿器的作用，完全吸收了空间管线的位移。

综上所述，本发明提供的热补偿装置中，由于设置于中间管线的周向变位装置与两端的弯头形成周向变形，因此，可保证空间管线内介质流动平稳，解决了空间管线空间紧凑、补偿方案不易设计及位移补偿的问题，符合压力管道空间管线柔性设计和运行的要求。

Claims (4)

1.一种空间管线的热补偿装置，其特征在于：包括角向变位装置与周向变位装置，所述角向变位装置为万向金属波纹管补偿器或球形补偿器，所述周向变位装置为旋转补偿器；所述角向变位装置的一端连接第一支架，另一端通过连接管Ⅰ连接至弯头Ⅰ的一端；该弯头I的另一端通过连接管Ⅱ与所述周向变位装置的一端相连，所述周向变位装置的另一端通过连接管Ⅲ与弯头Ⅱ的一端连接，所述弯头Ⅱ的另一端通过连接管Ⅳ连接至第二支架，角向变位装置、周向变位装置、第二支架所在的平面在空间相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种空间管线的热补偿装置，其特征在于：所述弯头I、弯头Ⅱ为任意角度弯头。

3.根据权利要求1所述的一种空间管线的热补偿装置，其特征在于：所述第一支架为管道固定支架或第一设备口部。

4.根据权利要求1所述的一种空间管线的热补偿装置，其特征在于：所述第二支架为管道固定支架或第二设备口部。

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