摘要：介绍了套筒补偿器的工作原理和主要型式，分5类说明了套筒补偿器的密封原理及装配形式，列举了各类产品的优缺点。结合实践总结了套筒补偿器的最常见破坏原因。提出了常见的选用及安装注意事项。介绍了无孔注填套简补偿器在四平昊华化工公司温度310℃、压力为1.0 MPa的过热蒸汽管道上的应用情况，介绍了适用于蒸汽管道使用的套筒补偿器。  套筒补偿器的常用型式

1.1普通套筒补偿器

    普通套筒补偿器采用浸油石棉盘根作填料，以多环依次排列加入填料函内，利用压兰进行压紧，当管道膨胀时，内管相对于外管移动，浸油石棉盘根实现了两者间的密封。用螺栓压紧端环和压兰之间的填料。此种密封方式会随着内外套间的相对运动次数的增加，逐渐摩损流失。所以它易泄漏，填料需经常更换，因而维护和检修工作量大。

1.2  密封圈式套筒补偿器

密封圈式套筒补偿器主体密封结构充分考虑密封材料的物理密封原理和化学成分，采用宽唇挠性密封结构．利用流体动压密封原理来实现可靠的密封效果，彻底改变了传统套筒补偿器强制密封，从而减小摩擦力，密封效果更好。可根据使用温度及工况，采用不同的耐温且耐腐蚀、化学性能稳定的密封材料。

缺点是由于密封圈材质的自身性能，橡胶的抗老化能力不如填料稳定。决定了它的使用寿命比较短。又由于靠密封圈密封要求密封腔体的尺寸精度较高，成本会大些。其结构形式如图1。

 

 

 

 

  1.3弹性式套简补偿器

    弹性套筒补偿器的在弹簧的作用下，使密封填料始终处于在被压紧的状态，从而使管中介质无法泄漏。弹性套筒补偿器采用了耐腐蚀的不锈钢套管，由于内壁光滑和填料长度短，轴向力很小，减少了填料损耗，避免了过多检修工作量，延长了使用寿命。  缺点是由于装入了弹簧，成本较高。不太适用于热力行业大范围使用。

1.4注填式套简补偿器

注填式套筒补偿器是密封剂从外部通过注填孔注入，也可实现远距离注入。密封剂自润滑性能好、磨擦系数低，对相对工作面有保护作用。不同配方的密封剂可满足不同温度介质。但由于注填孔的存在无法应用于直埋管线。结构见图2。

 

 

 

    图2注填式套筒补偿器

1.5取消固定支架的无孔注填式套筒补偿器

    无孔注填式套筒补偿器是完全区别于以往的注填套筒补偿器。它以安全可靠的密封形式和防腐措施解决了一般直埋补偿器注填孔需要高置预留孔及密封圈式补偿器一旦破坏无法修补等缺点。它是在内、外工作套管形成的密封腔两侧装入密封骨架层，然后在中间密封腔中间通过压力装入特种密封剂。由于这种补偿器没有了注填孔，所以加工简单，这种多种密封形式的组合，既保证了装配产品的简单性，又保证了产品运行的安全性。 又由于其内部采用主、次承力圈的设计，使产品本身可以承受管道的盲板力，取消管道的固定支架。简要结构。

  

 

 图3取消固定支架的无孔注填式套筒补偿器

    如果在运输及装配过程中出现密封填料的流失，使管道蒸汽有渗漏现象，可以在无孔套筒补偿器外套筒开设紧急填充孔，达到不停汽维护。

套筒补偿器破坏原因

套筒补偿器的泄漏一般是由于内套筒与外套筒间的间隙不均或是运行中产生了很大的不同轴度，使密封材料周向受力不均而产生。也有补偿器两端支架高不一致或是管道错位造成了套筒补偿器的破坏。

3套筒补偿器的选用安装注意事项

套筒补偿器在管线布置中应在其两侧设置导向支架，以保证运行时内套与外套间的同轴度。套筒两侧管道的跨距应比正常跨距小，防止由于管道自身重力造成补偿器内外套偏向一侧。对于管道直径大于等于600 mm的套筒补偿器，在架空使用时可在补偿器下方增设一个托架，防止由于自重造成内套筒偏心。安装前检查内套筒工作表面的防腐镀层有无损伤。产品沿着管道中心线安装，不同轴度不大于1%，防止运行时摩擦力过大。[31安装时考虑管道的温度，留有足够的冷拉量，出厂时产品已预留100 mm.管道托架必须接合管道保温厚度设计其管托高度，避免高度过小造成管道移动时保温材料的破坏。施工时，确保活动支架管托与支架顶保持平滑，减少磨擦。

4在蒸汽管线上的应用

 四平昊华化工有限公司的双二十万吨聚氯乙烯和离子膜烧碱项目中，需将原有的DN250管线移位。过热蒸汽温度310℃，压力为1.0 MPa，管线距离为320 m，按热力计算，需要设置补偿器。蒸汽管道的热补偿一般有3种型武：传统的胀形弯补偿（即方形补偿器）、金属波纹补偿器、套筒补偿器。原管线采用的是最原始的方形补偿形式。由于这次要移位的蒸汽管线左侧为准备厂房施工用地，右下边紧临厂内通行的主道路。移位后的管线在一条厂内的基建用主道路上边穿过，而且在管线旁是在建的办公楼规划用地，也就是这条管线周围没有可占用间，传统的门形补偿器热损失大，占地面积大，阻力损失大，且由于受到外部空间的限制和美观要求不能使用。

波纹补偿器因存在盲板力，改造时需重新核算及布置管线的固定支架。这条蒸汽管线架空在距地面6m的管架上，正好在主道路旁通过。波纹补偿器由于其结构的特殊性，特别是针对蒸汽管线，一旦破坏就会产生爆破，很可能造成巨大损失。所以波纹补偿器用于此处也存在很大的安全引患。 经研究决定采用套筒补偿器。这样整条管线就可以不占用任何空间位置，采用直线走向。满足道路的正常使用的同时又可以不阻碍厂房建设，也能减少振动降低噪音。以往的普通套筒补偿器一般都用在热水管线上，很少有使用在高温工业蒸汽管线的实例。原有的老式注填式套筒补偿器用于管道时由于密封填料及填注方法不过关，使用过程中系统常会产生工作介质的渗露，安全性低且维护费用极高。因此，选择了密封性能极其可靠的无注填孔式套筒补偿器。这种补偿器的特种密封剂是在预先装配时就预压入内外套的组合密封腔中，在产品最初装配时就存人了4倍管道设计压力的初始密封压力。这样在产品运行周期中，内外套筒间的往复运动也不会使密封剂流失、密封压力降低。这种密封剂适合于不大于600℃的蒸汽，具有很高的抗水解性能。

在原管线进行门形补偿器弯头处阻力损失的计算。弯头内的流动由于流体的惯性，流体在流过弯头时内外壁面的压力分布不同而使流线发生弯曲，流体受到向心力的作用，这样，弯管外侧的压强就高于内侧的压强，如图4所示。图中AB区域内，流体压强升高，B点以后，流体的压强渐渐降低。与此同时，在弯管内侧的A'B’区域内，流体作增速降压的流动．增压减速流动。在AB和B'C，这两个区域内，由于流动是减速增压的，会引起流体脱离壁面，形成漩涡区，造成损失。此外，由于黏性的作用，管壁附近的流体速度小，在内外压力差的作用下，会沿管壁从外侧向内侧流动。

 

 

 

 

 

    图4蒸汽在弯管内的流动

    同时，由于连续性，管中心流体会向外侧壁面流去。从而形成一个双旋涡形状的横向流动，整个流动呈螺旋状。横向流动的出现，也会引起流体能量的损失。弯管的局部损失系数可按下列经验公式计算：

 系数k的计算式为

 

式中：R为弯管中线的曲率半径；D为管径。 一般情况下，流体在管路系统中的流动必将存在若干沿程损失和局部损失，总的能量损失符合叠加原理。按式(1)计算，采用套筒补偿器在这条蒸汽管线上阻力损失比采用门形补偿器少了40%。

5结束语

    这条蒸汽管线从2007年5月运行至今，套筒补偿器性能乎稳可靠，没有出现过跑冒滴漏的现象，热补偿效果显著。证明无孔注填式套筒补偿器在蒸汽管线上的应用是成熟的。

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