非金屬波紋管補(bǔ)償器具有結(jié)構(gòu)緊湊、補(bǔ)償量大、流動(dòng)阻力小、零泄漏、不用維修等諸多優(yōu)點(diǎn)，但它也有不易解決的缺點(diǎn)，例如軸向型波紋管補(bǔ)償器對(duì)固定支座產(chǎn)生壓力推力，造成固定支座推力大；波紋管補(bǔ)償器管壁較薄，不能承受扭力、振動(dòng)，安全性差；設(shè)備造價(jià)較高，設(shè)計(jì)要求嚴(yán)，施工安裝要求精度高，往往達(dá)不到預(yù)期壽命。軸向型波紋管補(bǔ)償器存在的這些缺點(diǎn)，易導(dǎo)致施工與運(yùn)行期間發(fā)生事故。
1、布置位置的影響
按照通常做法，軸向型波紋管補(bǔ)償器均布置在緊靠固定支座旁，然后緊接兩個(gè)導(dǎo)向支架，距離分別為4倍、14倍公稱(chēng)直徑，主要目的是防止波紋管補(bǔ)償器軸向失穩(wěn)。蒸汽直埋管道靠保溫材料及外套鋼管進(jìn)行支撐或?qū)颍粺崴甭窆艿乐饕颗c保溫材料形成整體，由土壤、砂層控制。這種布置方式出發(fā)點(diǎn)是好的，卻在實(shí)際運(yùn)用中受地形、架空管系支架過(guò)多的限制，布置困難；直埋管系地下障礙物過(guò)多，可能有過(guò)多翻彎產(chǎn)生，要求波紋管補(bǔ)償器只能布置在直管段，這種在固定支座側(cè)設(shè)補(bǔ)償器的形式，可能會(huì)因管道位移造成波紋管補(bǔ)償器每個(gè)波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。
解決波紋管補(bǔ)償器軸向失穩(wěn)問(wèn)題除與布置位置有關(guān)外，更主要的是取決于補(bǔ)償器自身的性能與質(zhì)量，只布置在固定支座側(cè)的補(bǔ)償器性能與質(zhì)量要求應(yīng)更高一些，管道分段距離一般應(yīng)小一些。選型時(shí)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(jì)布置按照基本原則，根據(jù)工程的實(shí)際情況，靈活對(duì)待處理。實(shí)踐情況證明，無(wú)論是架空、管溝還是直埋敷設(shè)，只要做好導(dǎo)向結(jié)構(gòu)控制，波紋管補(bǔ)償器可以設(shè)置在兩固定支座的任一位置。
2、相鄰直埋補(bǔ)償器之間不設(shè)固定點(diǎn)的影響
在直埋管道管系中，為減少固定支座的數(shù)量，往往布置成“駐點(diǎn)”形式。直埋管道兩個(gè)規(guī)格型號(hào)相同的相鄰補(bǔ)償器之間管道中點(diǎn)不設(shè)固定點(diǎn)，當(dāng)管道受熱均勻膨脹時(shí)，在兩個(gè)補(bǔ)償器中間必然形成一個(gè)力的相對(duì)平衡點(diǎn)，即駐點(diǎn)。理論上以該點(diǎn)為界，管道向左右兩個(gè)方向均勻膨脹，一般認(rèn)為，力的平衡點(diǎn)會(huì)因管道受力不均勻而發(fā)生少許偏移，一般按20%余量進(jìn)行考慮。
某段直埋管道(φ630*10)采用這種布置方式，固定支座之間距離為206m，兩只補(bǔ)償器規(guī)格型號(hào)完全相同，補(bǔ)償量均為150mm。在2008年熱網(wǎng)運(yùn)行中，其同側(cè)兩個(gè)補(bǔ)償器相繼發(fā)生故障，拆解后發(fā)現(xiàn)，一個(gè)補(bǔ)償器已被壓扁，壓縮量200mm，另一個(gè)不僅未起到補(bǔ)償壓縮作用，反而被拉長(zhǎng)50mm，一個(gè)補(bǔ)償器伸長(zhǎng)對(duì)另一個(gè)補(bǔ)償器造成過(guò)度壓縮，從而使兩個(gè)補(bǔ)償器均發(fā)生破壞失效。
造成這種情況的原因較為復(fù)雜：一是補(bǔ)償器自身質(zhì)量偏差較大，雖型號(hào)規(guī)格相同但剛度差距大，無(wú)法自由伸縮；二是受管材加工制作質(zhì)量與安裝質(zhì)量影響，無(wú)法自由伸縮，駐點(diǎn)兩側(cè)管道受力不均，造成駐點(diǎn)偏移大，駐點(diǎn)不固定，使波紋管補(bǔ)償器無(wú)法承受，最終造成破壞。除非對(duì)非金屬補(bǔ)償器自身作較大改進(jìn)，保證波紋間均布限位使波紋管補(bǔ)償器剛度均衡趨于一致，否則采用普通補(bǔ)償器條件下，還應(yīng)按照每?jī)蓚€(gè)固定支座之間只設(shè)一個(gè)補(bǔ)償器的原則進(jìn)行布置。
3、施工現(xiàn)場(chǎng)變更的影響
由于種種原因，熱力管網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)施工情況與設(shè)計(jì)往往出入很大，不得不做大量的實(shí)際設(shè)計(jì)變更，對(duì)自然補(bǔ)償管道只要處理適當(dāng)不會(huì)產(chǎn)生很大影響，但對(duì)采用軸向波紋管補(bǔ)償器的管道影響非常大，不少施工單位對(duì)此沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)。某些固定支座在管道改變走向后，原來(lái)不承受壓力推力改為承受壓力推力或者產(chǎn)生較大彎矩，導(dǎo)向支架受力結(jié)構(gòu)形式發(fā)生重大變化，處置不當(dāng)很容易推壞固定支座，導(dǎo)致事故發(fā)生。
由于施工單位專(zhuān)業(yè)化程度較低，主要靠設(shè)計(jì)單位對(duì)施工的熱網(wǎng)布置整體性進(jìn)行控制。在管道變更較大情況下，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(guò)合理分段，保證管道呈直線，控制拐點(diǎn)產(chǎn)生，減少作用于固定支座與導(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(duì)于設(shè)計(jì)人員最為重要，除了不斷積累經(jīng)驗(yàn)外，一定要形成明確的設(shè)計(jì)思路，才能提高設(shè)計(jì)補(bǔ)償器管系的水平。
4、設(shè)計(jì)中預(yù)先考慮水壓試驗(yàn)方案
某熱力管道采用軸向型波紋管補(bǔ)償器，施工單位采用分段打壓試驗(yàn)，自行選定分段點(diǎn)設(shè)臨時(shí)盲板，盲板力沒(méi)有作用在主固定支座上，而是作用在次固定支座上。按試驗(yàn)壓力升壓時(shí)，次固定支座被拉壞。在分段打壓時(shí)，分段點(diǎn)應(yīng)選擇可承受水壓試驗(yàn)壓力的主固定支座，無(wú)法做到這一點(diǎn)時(shí)，應(yīng)對(duì)分段點(diǎn)承受盲板力的次固定支座進(jìn)行臨時(shí)加固，使其能夠承受盲板力。由于主次固定支座承受的推力相差太大，臨時(shí)加固的辦法很難實(shí)施，因此最好的辦法是設(shè)計(jì)中預(yù)先考慮水壓試驗(yàn)或吹掃方案，分段點(diǎn)的位置最好由業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工單位共同確定，由設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)技術(shù)交底，業(yè)主方根據(jù)設(shè)計(jì)單位意見(jiàn)組織實(shí)施。安裝時(shí)要注意保證導(dǎo)流套筒的方向與流動(dòng)方向一致。補(bǔ)償器安裝完畢進(jìn)行系統(tǒng)水壓試驗(yàn)前，要將管道兩端固定，防止內(nèi)壓推力拉伸補(bǔ)償器。
5、安裝對(duì)軸向波紋管補(bǔ)償器的影響
波紋管補(bǔ)償器由一個(gè)或多個(gè)波紋管串接在一起，波紋管外有可使波紋管軸向移動(dòng)的外套筒，既是保護(hù)裝置，又保持了波紋管的穩(wěn)定性。由于軸向波紋管補(bǔ)償器布置形式不合理或設(shè)計(jì)不當(dāng)，施工安裝中很容易出現(xiàn)偏差，造成受力方向主要不是軸向力，這易對(duì)補(bǔ)償器產(chǎn)生一定的扭矩。對(duì)于軸向波紋管補(bǔ)償器，管壁較薄，抗扭矩能力差，極易失穩(wěn)。因此施工中為保證補(bǔ)償器的同軸度公差最小，建議在安裝補(bǔ)償器前先將管段敷設(shè)好，然后在準(zhǔn)備安裝補(bǔ)償器處將管子割下一段(其長(zhǎng)度等于補(bǔ)償器的自由長(zhǎng)度加預(yù)拉伸量)，再焊接補(bǔ)償器，即采用割管法安裝。雖然造成少量管子消耗，卻能保證管道同心度。
非金屬波紋補(bǔ)償器之所以能夠在供熱行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，除具有良好的補(bǔ)償能力之外，高可靠性是主要原因。其可靠性是通過(guò)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行管理等多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)保證的，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失控都會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償器壽命的降低甚至失效。造成波紋管補(bǔ)償器失效的原因：設(shè)計(jì)占10%，制造廠家偷工減料占50%，安裝不符合設(shè)備說(shuō)明要求占20%，其余由運(yùn)行管理不當(dāng)引起。建議廣大設(shè)計(jì)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(jì)、補(bǔ)償器選型計(jì)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。
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