管道或管道系统上的膨胀回路(PDF)

为什么我们需要管道膨胀回路?

所有管道工程师熟悉管道系统中的膨胀回路。每当热位移大于某个值时，这些膨胀回路就会被加入，以吸收膨胀回路内的位移．这些主要要求在任何管道系统的设计

• 降低系统压力
• 极限热位移

管道膨胀环用于增加管道系统的灵活性．减少产生的扩张压力以及由热胀冷缩，设有垂直于主管道系统的支腿。这个垂直的长度就是膨胀环的长度。这种膨胀回路的支腿长度越大，对管道系统越有利。但这种腿的长度受到支撑可行性的限制，振动趋势，以及成本。因此，膨胀回路中吸收腿的长度只确定在满足应力合格要求的情况下。

管道膨胀环广泛应用于管道在管道上的长距离运行管架或睡眠。与管道系统相比，管道的设计温度通常较低，因此通常每500m长度设置一次管道膨胀环。

图1显示了管道系统中使用的典型回路。

管道膨胀回路的功能

膨胀循环的用途如下所示:

• 管道膨胀回路在垂直方向上为管道提供必要的支撑，以吸收热膨胀。与伸缩缝相比，它们更安全，但占用空间更大。
• 由于轴向膨胀的载荷导致弯曲应力发展，在垂直管道中向上增加，并在弯头处达到最大值。
• 在顶部水平管道的整个长度内，弯矩都保持在最大弯矩水平，直到它到达下一个弯头，并开始减小，直到到达环路另一侧的底部管道。
• 随着环段高度的增大，水平管内的轴向合成应力和环段弯矩均减小。

管道膨胀回路的类型

膨胀环分为不同的风格:

对称环vs非对称环(图2):

理想情况下，循环应该位于中间管锚锚的两边各有两腿。对称的循环有利于从两个方向吸收等量的膨胀。

如果这是不实际的，使腿两边的锚尽可能相等。

摩擦力由支撑过线器的管道数量决定。通过使两条腿相等，锚处的力应该保持接近平衡。

2-D与3- d膨胀回路(图3)

膨胀环可以是2-D(二维环)或3-D(三维环)类型。通常用于蒸汽管道，火炬管道，冷凝管道，和倾斜的直线，其中为两相流的可能性，首选二维膨胀环。否则，可以提供三维循环。

多个级联回路的要求

在以下情况下，可能需要多个扩展环路:

1. 要使分支连接足够灵活是不可能的。
2. 分支与相邻线路或钢材之间的间距是有限的。
3. 当循环变得太大而无法支持或装入可用空间时。
4. 锚力变得太不平衡，钢不能经济地支撑。
5. 当弯曲环所需的力太大，锚不能经济地加固时，可能需要多个膨胀环。
6. 热位移超过工程规定的允许位移时。
7. 当鞋子支撑的长度由于高热位移变得过高时，它看起来很奇怪。

放置膨胀环/膨胀环放置

1. 循环宽度应始终基于利用现有的支持。
2. 相邻回路间隔时必须允许热膨胀。
3. 循环宽度不必接近20英尺，只是因为循环图恰好使用这个数字。循环宽度对结果的影响是次要的。
4. 最小环高度取决于线的靠泊位置相对于环支撑的位置。
5. 管道膨胀回路不能超出现有支撑太远，否则悬垂将导致回路“失去平衡”。这将设置允许的最大循环高度。
6. 从管道的角度来看，前两点对回路设计的影响比应力公式更大。
7. 三维膨胀环被广泛使用，因为这种布置不会阻塞环下低温线路的布线。
8. 垂直环放置在十字路口，有时由于道路的位置而不对称。

管道膨胀回路的尺寸测定方法

将线锚定在它们的中心附近，通过检查运行的每一端的允许扩展来确定哪些线需要循环。如果两端的热位移在项目限定范围内，且不与其他线路冲突，则不需要进行膨胀回路。但是，如果不能调整行间距来进行移动，则需要添加扩展循环。

确定哪些需要循环的行需要最大的循环，哪些需要第二大的循环，等等，如下所示:

• 用管道的惯性矩(E)乘以每根管道在预定锚点之间的总膨胀量(管道的刚度由“惯性矩”来衡量)。
• 这些计算数字中最大的那一行需要最大的循环，下一个较小的数字，下一个较小的循环，等等。
• 上面的规则不检查重音。这是在循环粗略地确定尺寸后检查的。

在两个管道支架之间安装膨胀环，使用最小的间距，并考虑线的膨胀和弯曲。使环尽可能宽，但保持高度最小。如果压力或力非常大，请与压力工程师检查环的高度。

将成品管道发送到应力，以便准确计算锚力，以便传递到结构和准确评估管道中的应力。

估计膨胀回路腿的需求/膨胀回路计算器

膨胀回路吸收支腿需求的初步估计，可以从公式中得到导向悬臂法．根据该公式，管道膨胀回路所需的吸收支腿L(见图5)为

L =√(3 ed∆/ S)

式中E=弹性模量，D=管道外径，S=最高温度时许用应力，∆=热膨胀。

在管道系统中提供膨胀回路需要额外的空间和额外的弯头(额外的成本)，这在某些情况下可能是不可能的。在这种情况下管道伸缩缝都是用来吸收生长的热。

我用上述公式创建了一个扩展循环计算器，用于初步循环大小，可以通过下载点击这里．

管道膨胀回路视频教程

如有疑问，请参考以下视频教程

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