摘要：波紋伸縮器在我國不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，供熱管道直埋由于其技術(shù)的先進(jìn)性和施工成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，直埋管道的補(bǔ)償方法及其補(bǔ)償器也隨之被開發(fā)。用于直埋管道補(bǔ)償?shù)牟y膨脹節(jié)，以其易安裝、體積小、占地面積小、補(bǔ)償量大等特點(diǎn)而較之傳統(tǒng)的”Ⅱ”型補(bǔ)償器等顯示出明顯的優(yōu)勢，所以波紋補(bǔ)償器作為關(guān)鍵組件在熱力管網(wǎng)中的應(yīng)用也越來越廣泛，但如果波紋補(bǔ)償器布置過多或應(yīng)用布置不當(dāng)，不僅會使整個工程的造價太大增加。而且還會引起整個管系的破壞，甚至釀成惡性事故。本文正是從波紋補(bǔ)償器在熱力管網(wǎng)中的設(shè)計布霉存在的一些問題進(jìn)行探討與分析，結(jié)合相關(guān)的國家規(guī)程規(guī)范，提出解決這些問題的方案。
關(guān)鍵詞；補(bǔ)倦器 應(yīng)用問題 臺理布置 節(jié)約造價
1 概述
隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市房地產(chǎn)業(yè)的迅速突增，供熱管網(wǎng)敷設(shè)范圍也隨之?dāng)U大，供熱管網(wǎng)一般是在常溫下敷設(shè)的。為了擴(kuò)大供熱面積，提高管網(wǎng)運(yùn)行效率，現(xiàn)在管網(wǎng)一般都采用間接供熱。由于間接供熱輸送的熱介質(zhì)的一級網(wǎng)溫度在110-120℃之間變化，一級網(wǎng)回水溫度在50-60℃之間變化，且通遼市施工大部分都在10月之后進(jìn)行，使管路產(chǎn)生熱脹冷縮，由此在管路內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，并有可能導(dǎo)致管路破裂。因此，在管路設(shè)計時必須考慮熱膨脹，進(jìn)行合理地補(bǔ)償，不僅要保證管網(wǎng)運(yùn)行的安全，而且還要降低工程造價。
2 波紋補(bǔ)償器的特點(diǎn)
2.1 波紋補(bǔ)償器優(yōu)點(diǎn)：我們大家都知道，城市供熱管網(wǎng)不同于小區(qū)供熱或廠內(nèi)熱網(wǎng)，它的影響面大，要求熱網(wǎng)運(yùn)行可靠。由于城市熱網(wǎng)的走向和敷設(shè)方式受城市規(guī)劃和地理位置的限制，因此要求波紋補(bǔ)償器以其結(jié)構(gòu)緊湊、補(bǔ)償量大、流動阻力小、零泄漏、不用維修等諸多優(yōu)點(diǎn)從80年末期開始使用，90年代得以大力推廣，在熱網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。
2.2 波紋補(bǔ)償器缺點(diǎn)：耗費(fèi)鋼材，占地面積大，而且例如軸向型波紋補(bǔ)償器對固定支架產(chǎn)生壓力推力，造成固定支架推力大；另外波紋補(bǔ)償器管壁較薄不能承受扭力、振動，安全性差；安裝波紋補(bǔ)償器后使設(shè)備投資高、設(shè)計要求嚴(yán)、施工安裝精度高、往往達(dá)不到預(yù)期壽命等一系列缺點(diǎn)。特別是在大口徑的供熱主干線上，波紋補(bǔ)償器是且前唯一的補(bǔ)償設(shè)備，一旦發(fā)生問題后果十分嚴(yán)重，『必須引起高度重視。
所以要認(rèn)真分析波紋管補(bǔ)償器在設(shè)計、生產(chǎn)、施工和運(yùn)行管理各方面存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出解決問題的方法。
3 熱網(wǎng)管線中波紋管補(bǔ)償器的選型及應(yīng)用
3.1 波紋管的腐蝕開裂的原因：波紋管的腐蝕開裂應(yīng)是外層逐層向內(nèi)各層波紋管發(fā)展的，只是各層波紋管腐蝕破壞在時間上的先后關(guān)系，才出現(xiàn)各層腐蝕開裂程度上的明顯差異。腐蝕來自波紋管外，在進(jìn)入波紋管層間后，連續(xù)并加快了腐蝕的產(chǎn)生。
3.2 波紋管開裂原因之一應(yīng)力的存在：應(yīng)力的存在是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件之一，應(yīng)力的來源主要有：波紋管加工成型過程中產(chǎn)生的形變應(yīng)力和殘余應(yīng)力；在服役期間的工作應(yīng)力；裝配不當(dāng)導(dǎo)致的裝配應(yīng)力過大；腐蝕產(chǎn)物引起的楔入應(yīng)力。
3.3 補(bǔ)償器補(bǔ)償量的選擇：由于城市供熱管網(wǎng)線路走向及敷設(shè)方式應(yīng)征得當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃部門的同意，其原則是不影響城市觀瞻，盡量做到美觀大方。一般來說，城市架空管網(wǎng)沿次馬路規(guī)劃紅線或沿單位圍墻敷設(shè)，地溝或直埋管道則沿人行道規(guī)劃線位敷設(shè)，且管線長度較長。不允許補(bǔ)償器數(shù)量過多。經(jīng)設(shè)計核實(shí)計算，要準(zhǔn)確計算出該管段的伸長量，計算補(bǔ)償量要小于設(shè)計補(bǔ)償量，不要使設(shè)計補(bǔ)償器已臨近產(chǎn)品補(bǔ)償量極限。
3.4 經(jīng)過計算允許可以增加補(bǔ)償器的補(bǔ)償量來降低工程造價：采用低碳鋼材質(zhì)的直埋熱水管道，直管段不設(shè)補(bǔ)償器或盡量少設(shè)置補(bǔ)償器強(qiáng)度也能夠滿足要求。經(jīng)過實(shí)際測算，減少設(shè)置補(bǔ)償器不僅能減少事故點(diǎn)，而且也大大降低了工程造價。如從2006年度開始通遼市集中供熱管網(wǎng)主分支工程的補(bǔ)償器補(bǔ)償量由200毫米調(diào)整至300毫米，補(bǔ)償性能和補(bǔ)償器小室尺寸大小不變的前提下，由于檢查室和固定支架數(shù)量減少，使管網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，土建施工工程量少，施工的難度低，施工周期大大縮短，工程造價大大降低。補(bǔ)償器數(shù)量減少，以后維護(hù)工作量也降低了。
3.5 熱網(wǎng)補(bǔ)償器的布置：按照通常做法，軸向型波紋補(bǔ)償器均布置在緊靠固定支架旁，然后緊接兩個導(dǎo)向支架。距離分別4Dg、14Dg，主要目的以防止其軸向失穩(wěn)，熱水直埋管主要靠與保溫材料形成整體由土壤、沙層控制。我認(rèn)為，這種布置方式出發(fā)點(diǎn)是好的，但在實(shí)際運(yùn)用中受地形限制，架空管系支架過多，則布置困難：直埋管系地下障礙物過多，可能有過多翻彎產(chǎn)生，要求補(bǔ)償器只能布置在直管段，這種在固定支架側(cè)設(shè)補(bǔ)償器的形式，可能會因管線位移造成波紋補(bǔ)償器每個波節(jié)吸收位移的工作能力傳遞不均，發(fā)揮的補(bǔ)償能力不充分。我認(rèn)為解決補(bǔ)償器軸向失穩(wěn)問題除與其布置、設(shè)置位置有關(guān)外，更主要的是取決于補(bǔ)償器自身的性能與質(zhì)量，只布置在固定支架側(cè)的補(bǔ)償器性能與質(zhì)量要求應(yīng)更高一些，管線分段距離一般應(yīng)小一些，進(jìn)行選型時一定要選自導(dǎo)向性好，抗失穩(wěn)能力強(qiáng)的補(bǔ)償器，設(shè)計布置按照基本原則，根據(jù)工程的實(shí)際情況，靈活對待處理。實(shí)踐情況證明，無論是架空還是直埋地溝，只要做好導(dǎo)向結(jié)構(gòu)控制，波紋補(bǔ)償器可以設(shè)置在兩固定支架的任一位置。
3.6 現(xiàn)場變更對熱網(wǎng)補(bǔ)償器的布置的影響：熱力管網(wǎng)有時雖然原始設(shè)計很好，但由于進(jìn)行施工后經(jīng)常遇到障礙，現(xiàn)場實(shí)際情況與設(shè)計往往出入很大，不得不做大量的實(shí)際設(shè)計變更，對自然補(bǔ)償管道只要處理適當(dāng)不會產(chǎn)生很大影響。但對軸向補(bǔ)償器管路影響非常大，不少施工單位對此沒有充分認(rèn)識，某些固定支架在管道改變走向后，原來不承受壓力推力改為承受壓力推力或者產(chǎn)生較大彎距，支架受力結(jié)構(gòu)形式發(fā)生重大變化，處置不當(dāng)很容易推壞固定支架，導(dǎo)致事故發(fā)生。在管線變更較大情況下，應(yīng)特別注意管道的受力形式是否符合補(bǔ)償器布置基本原則，通過合理分段，保證管線呈直線，控制拐點(diǎn)產(chǎn)生，減少作用于固定支架與導(dǎo)向支架的彎矩及側(cè)向推力，進(jìn)而保證管系安全合理。這對于設(shè)計人員最為重要，除了不斷積累經(jīng)驗(yàn)外，一定要形成明確設(shè)計思路，才能提高設(shè)計補(bǔ)償器管系的水平。
3.7 波紋補(bǔ)償器選型的一般程序：
3.7.1 變復(fù)雜管系為簡單管段變復(fù)雜管系為典型管段。無論多么復(fù)雜的管系均可以通過固定座將它們分解為形狀簡單、獨(dú)立的典型管段如直管段、“L”型彎管段、”z”型彎管段等。
3.7.2 選擇合適的波紋膨脹節(jié)類型。
3.7.3 計算典型管段工作膨脹量，確定波紋補(bǔ)償器的數(shù)量。
3.7.4 在裝有無約束型波紋補(bǔ)償器的管段上，設(shè)置主固定支座。而裝有約束型波紋補(bǔ)償器的管段上，設(shè)置次固定支座。
3.7.5 根據(jù)波紋補(bǔ)償器的變形軌跡及穩(wěn)定性要求設(shè)置相應(yīng)的支吊架。
4 結(jié)束語
波紋補(bǔ)償器作為熱網(wǎng)管道的關(guān)鍵組件，在熱網(wǎng)的使用量也越來越大，但是波紋補(bǔ)償器在我國應(yīng)用時間仍較短，尚未有正式國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，另外廠家繁多，專利產(chǎn)品亦多，結(jié)構(gòu)形式均有所不同，加之設(shè)計單位對補(bǔ)償器的認(rèn)識較淺應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，只是經(jīng)過簡單計算和套用樣本，因此出現(xiàn)問題是在所難免的。建議廣大設(shè)計人員應(yīng)加強(qiáng)調(diào)查研究，互相交流學(xué)習(xí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，加強(qiáng)協(xié)作，在進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計、補(bǔ)償器選型計算和布置、組織施工等方面，掌握原則，正確運(yùn)用。做到管網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理，杜絕安全事故產(chǎn)生。
