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直管压力平衡波纹管补偿器使用技术知识

2017-04-14 16:56:42
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波纹管补偿器内压推力比较大,易对相连设备产生不良影响,压力平衡型波纹管补偿器能通过自身结构使内压产生的推力保持平衡,而不作用或很少作用于相连的设备,且能保持本身的位移补偿功能,压力平衡型波纹管补偿器有多种结构形式,如直管压力平衡波纹管补偿器,弯管压力平衡补偿器,碟簧型压力平衡补偿器,内压并联型补偿器,旁通氏压力平衡型补偿器等,在组合电器用压力平衡波纹管补偿器中常用的结构形式是直管压力平衡波纹管补偿器,它不仅能补偿设备连接中的轴向,径向位移还能平衡由于波纹管补偿器内压产生的推力,减少对连接设备或管道的影响。

直管压力平衡波纹管补偿器,它的结构是由工作波纹管,平衡波纹管,接管,端板及平衡拉杆组成,平衡拉杆分为螺纹拉杆和焊接拉板两种形式,螺纹拉杆和焊接拉板主要区别在于在安装时螺纹拉杆可以自由调节工作波和平衡波的开间长度,而焊接拉板型的由于焊接固定波段是不可以自己调节开间长度的。

直管压力平衡波纹管补偿器平衡内压产生推力的关键是平衡波纹管的   面积   是工作波纹管   面积的两倍,这样工作波纹管内压引起的向外侧的轴向推力通过平衡拉杆被平衡波纹管因内压引起的相反方向的推力所抵消,而无轴向推力输出,管道或设备不再受力,在正常的补偿过程中,它自身的力平衡关系不变。

某个公司为钢铁厂生产的波纹管补偿器,在运行适用了半年左右时间后,导流筒突然出现了损坏,损坏在客户拍过照片中能清晰可见导流筒出现了不规则裂纹,直至碎裂形成碎片后掉落。该导流筒材质为304不锈钢,其具体尺寸为:外径D=1185mm,长度L1=370mm,厚壁t=2mm。使用工况:管道内介质为空气,流速为≤30m/s(额定流速为28m/s),且介质温度≤150℃(设计温度为100℃)。根据已知的设计条件,按GB/T12777-2008标准中的有关设计规范所推荐的导流筒小厚度应为1.55mm,现取导流筒损坏的情况来看,可初步判断为因管道内气流激振引起的高周疲劳破坏,为此,采用有限元对导流筒进行了模态分析和应力分析,有限元单元采用弹性壳单元SHELL63,建模时考虑了导流筒   端的翻边及圆弧过渡尺寸,设定边界条件时,将导流筒的   端   固定,而出口端为自由端,与导流筒实际安装状态相符。

原因分析:从计算结果来看,导流筒的一阶固有频率为132.7Hz,而管系(机壳)的振动工频为88Hz,考虑到该导流筒并不是一开始使用就坏掉,而是连续使用半年多之后才坏的,可排除在正常工况下因导流筒自振频率与管系的振动频率相近而引起的共振导致导流筒损坏,因为在正常工况下,如果是导流筒固有自振频率和管系振动频率发生共振的话,一般在十几天内或数天内就会使导流筒产生破损,甚至还会导致金属波纹管的破损,况且两者的频率相差44.7Hz,并不   相同,不会发生共振现象。

另外,由于现场较为混乱,导流筒碎片没有   保留,故不能从材料方面入手对导流筒损坏的原因进行具体分析。但从材料采否渠道来看,可排除材料方面的原因。

但从现场照片来看,该破坏还是由振动引起的,由此,结合现有资料综合考虑,我们分析判断:在实际使用运行过程中可能存在介质的流速突然变化,管系内部压力突然失控而增高,或其他因素引起实际使用工况发生较大的变化,导致管系或内部介质的振动突然变化,从而导致导流筒的自振频率与管系的振动频率突然接近,引发共振现象,产生高周疲劳,终导致导流筒产生裂纹,并迅速延伸后造成断裂破坏。

解决方案:

为避免上述情况的再次发生,我们觉得将导流筒壁厚加厚到4mm,然后再重新焊接到膨胀节内原导流筒位置的方法,进行   。

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