热力管网各种补偿方式的合理应用

热力管网各种补偿方式的合理应用

作者：梅闫

来源：《丝路视野》2017年第20期

【摘要】随着集中供热事业的蓬勃发展，供热问题逐渐引起了人们的重视，补偿器、支架、管道、阀门是热力管网的组成部分，这些部件对热力管网的正常运行起到非常重要的保障作用。补偿器与支架在热力管网设计施工中的合理应用影响着整个热力管网的布局，影响着最终用户的用热效果。在热力管网设计时对补偿器与支架进行科学有效、安全可靠的设计，避免在管网施工过程和投入使用的过程中造成不必要的经济损失，确保其在供热系统中的效率及安全性。

【关键词】热力管网；补偿方式；应用

集中供热是我国严寒和寒冷地区的民生工作。中国北方采暖地区包括严寒和寒冷两个气候区，覆盖了中国70%的国土面积。这些地区冬季室外平均温度仅为-10℃～5℃，最低可达-15℃以下，且持续时间维持在3～6个月左右，气候条件十分恶劣。为应对严寒天气、改善居住环境，供热和采暖已成为上述地区城镇居民冬季生活的刚性需求。 一、热力管网的补偿器

热网内介质的工作温度均高于其周围环境温度，在启动时的介质流动过程中，由于介质与环境的温度差将使供热管道受热产生热伸长。在停机时，介质温度逐渐降低到环境温度，加热管网又恢复。因此，管段的热位移也可以被认为是，在加热开始和停止过程中，由于热膨胀和收缩，导致的热变形。

为了使管道在热变形时，能有组织，有规律的运动，而产生的应力又小于允许应力，就必须在每间隔一段距离把管段两端固定，在两固定点之间装上一种可以吸收热变形的装置，这就叫“补偿器”。事实上，供热管段除了受热应力外，还受到自身及流体重力应力、土壤压力应力等。所有的应力需由补偿器和支架共同承担，以保证管道的安全有效运行。 二、补偿器的优化与应用 （一）敷设方式

不同的敷设方式下，管道的受力结构不同，形变不同，对于有支架的管段，管道自身重力产生的应力由支架承担，只需要计算热应力产生的形变，从而确定补偿量。而对于直埋敷设，除热应变之外，还需考虑管道泊松效应产生的收缩量、管道产生形变时与土壤产生的摩擦力。因此，计算补偿量之前，应首先分析不同的敷设方式下应考虑的应力因素，采用不同的补偿量计算公式。低支架敷设是最经济的敷设方式，其具体优点如下：（1）管道支架材料除管道固定支架需要钢筋混凝土浇筑以外，其他都可以采用毛石或砖作为支架的材料，这样就可以就地

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取材，大大节省工程造价。（2）低支架敷设施工和维修都比较方便，可以压缩工程工期，工程费用也同步降低。

（二）补偿方式及补偿位置

目前，直埋管道补偿方式主要有管道自然补偿和补偿器补偿两种。管段预测预热有两种方式：开敞式和覆盖式。开敞式不需要补偿，不必设置固定点，是工程造价成本最低的方式，但需要管沟开敞很长一段时间。管道在预热后，必须和补偿器进行焊接，形成一个整体，管段内补偿器之间的距离不得大于两倍的最大安装长度，并将管段的两端固定，以防止管弯头损坏。无论从何种理论上来说，事实都证明了管道自补偿是优于机械补偿的方法。在管段的自补偿中，开放式由于方便检修和维护，管段拉伸和位移的空间较大，而优于覆盖型。关于机械补偿的方式，即采用补偿器进行补偿，在管道的温度过高或太难找到热源进行预热的场合使用。 （三）管道支架和支座的合理布置

管道支架和支座是支撑管道并限制管道的位移的装置，它承受从管道传来的内压力、外载荷作用力（重力、摩擦力、风力等）和温度变化引起的作用力。根据管道的运转性能和布置要求，分成固定和活动两种形式，活动支架又分为滑动支架、滚动支架和导向支架三类。 对于供热管道的支架，要求选择合理的支架类型，并进行合理布置，能保证正确的选取布置支架的管道，符合管道热补偿和推力的要求，保证支架的合理分布，满足管道刚度、强度、防止震动的要求。同时，支架或支座补习在可靠的构筑物上，以保持支架的稳定，不影响其他设备的检修和管道的安装。支架的零部件应有足够的强度和刚度。 （四）固定支架间距的确定

设置固定支座的主要目的是限制供热管道的轴向位移。对管段进行补偿分段，使其分为若干个补偿管段，并分别进行补偿，从而保证各种类型的补偿器运行的安全可靠。固定支架承担大部分的供热管道应力，投资高，支撑间距直接影响热网的经济性，因此，为了节省投资，要求固定支架的合理布置，并在管线长度一定的情况下，尽量减少管段内固定支架的数量。固定支架的间距应不小于补偿器的补偿量。由于回水温度高于设计值，因此应考虑在设计参数中有一定的富余量，以满足实际工作条件的要求。 三、结语

综上所述，首先介绍了供热管网的敷设方式，分为有支架敷设和无支架敷设，按位置分为地上敷设和地沟敷设。对于非直埋管段，均需要敷设支架以保证补偿器的正常运行。首先应确定支架类型，然后介绍活动支架和固定支架的工作原理，并分别在强度和刚度两个约束条件下，计算不同类型支架的布置间距。