浅析采暖外网工程中对波纹补偿器的合理选用

波纹补偿器是利用波纹管的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。可对轴向，横向，和角向位移的的吸收，用于在管道、设备及系统的加热位移、机械位移吸收振动、降低噪音等。以其结构紧凑、补偿量大、流动阻力小、零泄漏、不用维修等诸多优点在热网中广泛应用。但它也有不易解决的缺点：例如波纹补偿器管壁较薄不能承受扭力、振动，安全性差；设备投资高、设计要求严、施工安装精度高、往往达不到预期寿命。另外，轴向型波纹补偿器对固定支架产生压力推力，造成固定支架推力大，从而造价高；鉴于波纹补偿器存在的这些缺点，在某工程采暖外网设计中，设计人员根据实际情况，合理选用布置补偿器。

1.波纹补偿器的分类与应用对象

波纹补偿器(波纹管)按位移形式分类，基本可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹膨胀节(波纹管)。

按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力）分类，可分为无约束型波纹膨胀节(波纹管)和有约束型波纹膨胀节(波纹管)。

按波纹补偿器的波形结构参数分类，可分为U形、Ω形、S形、V形波纹膨胀节(波纹管)（当前国内外的膨胀节(波纹管)产品以采用U状波形结构者居多）。

每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作，做到波纹补偿器设计选型的经济合理。

2.选型

热水管网中直埋补偿器配合传统的聚氨酯泡沫保温管使用，其问题的关键在于不可能保障防水。在无地表水地区使用自然无问题；在地表水位高的地区该种补偿器不可能防水。因热网系统防水不善导致热网报废的事件并不鲜见。其实在很多情况下采用冷安装技术，不使用波纹补偿器应使可行的。恰恰使一些设计者在安全性上的保守思维使热网安全性级降低。退一步讲，大口径、高水温热水网，如果一定要采用波纹补偿器，可以将保温管做成内管――泡沫脱开式。这样外防护壳可以作为完整的全封闭型。地下水浸蚀波纹管的问题就不存在了。相关的问题是要在设固定墩承受盲板力。

压力平衡型波纹补偿器也是一些对安全问题担心的设计者选用的品种。从理论上讲该补偿器消除了盲板力，减少了固定支架或固定墩的荷载。但热网中这种补偿器一旦失效，盲板力出现，如果设计中支架或支墩未考虑承受盲板力，则后果是严重的。该种补偿器价格昂贵，结构负责，在一般情况下，弊大于利。对钢外套保温管（蒸汽直埋保温管）吸收盲板力是轻而易举的事。包括架空管道，如果采用钢外套管则可以解脱支架或支墩的盲板力，技术上是可能的。

横向拉杆补偿器和角型补偿器补偿量大，如果热网满足使用条件，可以考虑采用。轴向型波纹补偿器结构简单，便宜，占用空间小，阻力小，在热网中得到了最广泛的应用。外压轴向型在抗冲击、防失稳、波纹间不藏匿泥沙等性能上优于普通轴向型。在重要场合当首选外压型。

3.补偿能力

热网设计中要确定波纹补偿器的补偿能力。理论上轴向型波纹补偿器的补偿能力是无限的。只要波数多补偿能力就大。但从稳定性角度，轴向波纹补偿器波数是有限的。通常8个波一个波段。可以做成一波段，两波段，最多做成三波段。设计中两波段应用最多。根据选定的补偿器能力，将热网分隔成若干补偿段。补偿器产品样本中补偿能力（例如伸长量150mm）指的是在考虑了安全系数的前提下，补偿器达到该负荷（伸长量或压缩量），补偿器可以安全工作一定次数（例如1000次）。热网在工作中参数（压力、温度）经常变化，补偿器的波纹管几乎每时每刻都在缩短或伸长。但每次变化极少达到补偿器额定伸缩距离。若干不满额的伸缩折合为一次额定的伸缩。根据上述理由，设计者可按用户性质和管线分类来确定补偿器的荷载。或先定补偿器，依据补偿器的能力合理确定补偿段长度。

对于介质温度较稳定的管线，如连续采暖管网和城市干线蒸汽网，补偿器的热网设计安全系数可适当小些。例如取0.7、0.8或0.9。相反对于介质温度频繁变化的线路，补偿器的使用安全系数应取较大值。例如食堂的供蒸汽管线，可能每日三开三停，且开启时间短间歇时间长。管线伸缩幅度大。系数可取0.5、0.6或0.7。像食堂类用户，如果可能应采用弯管补偿。波纹补偿器不太适合选用。

4.热网设计

合理的热网设计是防止热网中波纹补偿器非正常损坏的必要保证。对直埋热水阀，本人建议首选冷安装，这在技术上是成熟的。市场上现行的直埋波纹补偿器不能保证直埋保温管网外防护管的整体性和严密性，在有地表水的场合不可采用。直埋热水管网中如果设置波纹补偿器，则保温管应当做成脱开式，确保外防护层连续、光整、严密。此外有波纹补偿器的热水网，应考虑设置水锤消除器，保证循环水泵不间断供电。对于蒸汽管网，尤其是直埋敷设蒸汽管网，设计要考虑的问题要复杂一些。但仍然围绕防疲劳破坏，防腐蚀，防汽水冲击来考虑，此外还应考虑防事故蔓延。

5.结束语

波纹补偿器作为热网管道的关键组件，在热网的使用量也越来越大，但是波纹补偿器在我国应用时间仍较短，尚未有正式国家产品标准，另外厂家繁多，专利产品亦多，结构形式均有所不同，加之设计单位对补偿器的认识较浅应用经验不足，只是简单套用样本，因此出现问题是在所难免的。建议广大供热设计人员应加强调查研究，互相交流学习，总结经验，吸取教训，加强协作，在进行管网设计、补偿器选型计算和布置、组织施工等方面，掌握原则，正确运用，做到管网安全、经济、合理，杜绝事故的发生。