膨胀节的在管道系统中的作用原理及案例分析

时间：2018-08-16

膨胀节是现代受热管网和设备进行热补偿的部件之一，除了补偿位移的作用外，还同时兼有减振降噪和密封的功能[1]。膨胀节是一个比较特殊的受力结构，在使用中要求它既有高的承压能力、稳定性和疲劳寿命，又要有良好的柔性。系统压力作用在与系统轴向垂直的投影面（比如弯头、三通、异径管、关闭的阀门及设备）时，压力推力就产生了，如图1.1所示。而膨胀节作为系统中的柔性件，其刚度比系统中的其他组件低很多。当压力推力克服了膨胀节的刚度力后，会促使膨胀节发生“不期望”的变形。在工程实践中，我们经常会遇到“这台膨胀节的拉杆是否应该拆掉后试车？”的问题，或者是试车时膨胀节及其设备发生远远**出其许用位移甚至是破坏的情形。为厘清压力推力在带有膨胀节的管道系统中的作用原理，减少工程实践中的不安全因素，基于力学原理，分析压力推力产生的原理，并通过两个工程实例分析了其在工程中的危害及相应处理办法。
膨胀节是个柔性元件，是设计用来吸收位移的。当一个系统中有这个柔性元件时，系统的端部会在这个内压产生的作用力下分离，这个因内压产生的使膨胀节分离的作用力就是膨胀节的压力推力。该力不是直接作用到膨胀节上，而是通过弯头、关闭的阀门以及其他元件来传递，如图2.1-2所示。此时，计算压力P与波纹管有效面积的乘积可得膨胀节的压力推力：

当系统膨胀节两端没有承受压力推力的约束时，压力推力会在克服膨胀节的刚度反力后，将膨胀节的波纹拉伸或将此载荷传递到相连设备的管口及支座上。因此，对于安装了无约束型膨胀节的系统，应在介质流向改变处、管道盲端、管道规格变化、分支处以及两个膨胀节之间应设置固定架，以承受相关载荷（包括压力推力、刚度反力、支架摩擦力及冲击载荷等）和控制位移方向[2]。

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