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摘要：随着城市建设的发展，城镇燃气管网敷盖区域不断扩大，越来越多的高层建筑拔地而起，波纹补偿器在燃气管道中的应用也越来越广泛。同时在波纹补偿器使用过程中存在的一些问题也逐渐暴露出来，比如：高层建筑中波纹补偿器及固定支架选择与安装的合理性；高层建筑中室内立管上的波纹补偿器占用一定空间且不太美观，导致用户投诉较多；西安2007年12月接连发生了两起阀门井中波纹补偿器被拉裂的事故等等。这些问题给我们敲响了警钟，促使我们进一步了解波纹补偿器的制造、应用、安装等工艺过程，优化设计方案。
关键词：波纹补偿器；燃气管道；设计；
中图分类号：TU996.7文献标识码： A 文章编号：
我们走访了某生产厂家，参观了波纹补偿器的生产过程，从波纹补偿器的选材、下料、卷园、自动焊接、锻压成型、结构件的焊接到产品的检验，详细的了解了波纹补偿器的生产过程及产品特性，还在该厂的技术人员的演示下，了解了波纹补偿器的参数计算及应用概况。此外，还查阅了大量的技术资料，并与波纹补偿器生产厂家的技术人员就有关问题进行了探讨，最终对波纹补偿器在燃气工程中的应用原则达成了一定共识。
波纹补偿器概述：
波纹补偿器是由金属波纹管和相关构件组成的具有位移补偿功能的密封器件，它可以补偿管道热变形和机械变形，也可以吸收振动，但不能承受压力和推力等外力。目前燃气工程中应用的波纹补偿器主要有三种：
通用型波纹补偿器：以吸收轴向位移为主，可以吸收少量的横向和角向位移，主要用于高层燃气管道引入管及室内立管；
小拉杆横向波纹补偿器：主要补偿横向位移，用于燃气管道穿越1、2级地裂缝时；
调长器：属于内压式轴向波纹补偿器，其焊接件与结构件应为同材质、同厚度以确保安装后螺杆具有一定的强度，用于燃气阀门井内。
按照《金属波纹管膨胀节通用技术条件》（GB/T12777-1999）的要求，波纹管材料为奥氏体不锈钢或耐蚀合金，受压筒节（端管、中间管、法兰接管等）应与安装膨胀节的管道中的管子材料相同或相近，承受压力推力的受力件（拉杆及其连接附件等）应按工作条件适当选用。由于波纹补偿器不锈钢板厚度仅为0.4毫米～1.2毫米，在锻压成型时其壁厚还将会发生极少量的减薄，因此波纹补偿器是一个很薄弱的环节，如果应用不当，很容易发生事故，在实际应用中应尽量减少波纹补偿器的数量并合理安装、使用；
波纹补偿器的补偿量指的是产品在指定许用疲劳寿命下产品的最大变形能力。波纹补偿器完整的一次疲劳寿命就是在波纹管从初始位置变形到最大位移后再返回到初始位置。波纹补偿器正向和反向变形之和才是波纹补偿器的最大位移范围。这个位移范围不能超过波纹补偿器的最大变形能力。若产品的额定补偿量为100毫米，则产品的变形范围可以从-100毫米变到0或从0变到+100毫米，也可从-50毫米变到+50毫米，一定不能从-100毫米变到+100毫米。
波纹补偿器可以补偿一定量的管道安装偏差，但安装时若已吸收较大位移，将降低其使用寿命并减弱其补偿能力，故不提倡用波纹补偿器来补偿安装偏差；通常补偿器不承受扭矩，安装时不允许补偿器受到扭转；固定支架必须有足够的强度，以保证波纹补偿器不受破坏，导向管架必须有足够的导向性，不影响管线位移的传递，且在两个固定管架之间只能安装一个轴向波纹补偿器；虽然波纹补偿器用于燃气工程时对固定支架的设置位置无严格要求，但波纹补偿器应靠近固定端安装；为使波纹补偿器处于良好的工作状态，并减少运行过程中其对管架的作用力，可依据安装时的环境温度计算出预变形量（计算详见附件1），在安装前对波纹补偿器进行预变形。
【 附件1】
波纹补偿器的预变形量计算
轴向补偿时的预变形量：△X=X0｛1/2－(T0－Tmin)/(Tmax－Tmin)｝
式中：T0----------安装时的温度（℃）
Tmax----------管道使用时的最高温度（℃）
Tmin----------管道使用时的最低温度（℃）
X0----------轴向补偿量（mm）
△X ---------预变形量（mm）
当△X为“+”时表示预拉伸，△X为“－”时表示预压缩。
燃气管道中波纹补偿器的用途
用于燃气管道阀门井中的波纹管调长器，由波纹管及结构件组成，用来调节管道和设备轴向位置变化，不考虑因温度变化对管线引起的变形，只是为了利用其胀缩能力方便拆卸阀门、加装盲板等操作。
用于高层住宅引入管处时，主要是为了补偿高层建筑的沉降量。
用于高层住宅室内立管时，主要是为了补偿由于温差产生的胀缩变形。
波纹补偿器的应用：
用于燃气管道阀门井中时，因其只起到方便拆卸的作用，故可选择波数较少的调长器，安装时一般不应对调长器进行预拉伸或预压缩，调长器调节操作完成后应拧紧螺母，使拉杆处于受力状态。
对于高层住宅引入管处的补偿，应首选加大引入管穿墙处套管的尺寸或自然补偿（即引入管穿墙前水平或垂直弯曲两次以上）来补偿建筑物沉降位移；用波纹补偿器来补偿位移时，宜将波纹补偿器设置于燃气管道的水平管段上，也可在垂直管段上加波纹补偿器。在安装时一般不对补偿器进行预拉伸或预压缩，补偿器调节操作完成后应将拉杆拆除或将螺母松开，使拉杆处于自由状态。
对于高层住宅室内立管的温差补偿，也应首选自然补偿（方形补偿器等），但因自然补偿占地面积较大，在实际工程中很难推广应用，因此在实际工程中一般会选用波纹补偿器。根据相关参考文献中提供的计算：一端固定的管道最大垂直距离，在固定支架设置时可将最上面7～10层（层高按3米计）放开为自由端，引入管入户层的上端设置固定支架，中间段依据计算温度补偿量及波纹补偿器参数约6～10层左右安装一个固定支架。设计中配合固定支架的安装位置，约6～10层左右安装一个波纹补偿器，安装时应靠近固定支架一端并应依据计算量对补偿器进行预拉伸或预压缩，补偿器调节操作完成后应将拉杆拆除或将螺母松开，使拉杆处于自由状态，安装高度可与甲方协商确定。目前，我公司选用的波纹补偿器均为法兰连接，用于户内时占用空间较大，不够美观，且法兰口容易发生泄漏，存在隐患，建议在户内使用时采用焊接连接。
温差补偿计算示例：
【例1】某住宅楼为33层，层高3米，厨房无采暖，引入管二层进户，请确定室内燃气立管固定支架及波纹补偿器安装位置。
【解】
1. 室内燃气立管温差补偿计算公式如下：
△L=αL△t
式中△L——管道的补偿量（mm）
α——管材的以0℃为基点平均线膨胀系数（对于一般钢管取0.012）
L——两固定端之间管道的长度（m）
△t——管道安装时与运行中的最大温差（℃）（依据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006第10.2.29条规定，无空气调节的建筑物取40℃）
2. 依据某厂家提供的波纹补偿器样本，DN32和DN25的6波补偿器补偿量均为11.615mm，代入上式，得
11.615＝0.012*L*40
求解得：L＝24.2m
3. 住宅楼层高为3米，L/3＝8.07，则8层安装一个波纹补偿器。
【答】 住宅楼引入管為2层入户，则应在3层、11层、19层、27层安装固定支架，在4层、12层、20层安装波纹补偿器；也可选择在3层、10层、17层、24层安装固定支架，在4层、11层、18层安装波纹补偿器。
结束语：
总之，燃气工程虽有通性，但各工程也有其特殊性，不可一概而论，在实际工作中应依据波纹补偿器的用途不同结合现场实际情况合理设置。此外，波纹补偿器投运后运行管理部门应建立相应地维护、维修技术规程，确保设备的安全运行。
关键词：波纹补偿器；燃气管道；设计；
中图分类号：TU996.7文献标识码： A 文章编号：
我们走访了某生产厂家，参观了波纹补偿器的生产过程，从波纹补偿器的选材、下料、卷园、自动焊接、锻压成型、结构件的焊接到产品的检验，详细的了解了波纹补偿器的生产过程及产品特性，还在该厂的技术人员的演示下，了解了波纹补偿器的参数计算及应用概况。此外，还查阅了大量的技术资料，并与波纹补偿器生产厂家的技术人员就有关问题进行了探讨，最终对波纹补偿器在燃气工程中的应用原则达成了一定共识。
波纹补偿器概述：
波纹补偿器是由金属波纹管和相关构件组成的具有位移补偿功能的密封器件，它可以补偿管道热变形和机械变形，也可以吸收振动，但不能承受压力和推力等外力。目前燃气工程中应用的波纹补偿器主要有三种：
通用型波纹补偿器：以吸收轴向位移为主，可以吸收少量的横向和角向位移，主要用于高层燃气管道引入管及室内立管；
小拉杆横向波纹补偿器：主要补偿横向位移，用于燃气管道穿越1、2级地裂缝时；
调长器：属于内压式轴向波纹补偿器，其焊接件与结构件应为同材质、同厚度以确保安装后螺杆具有一定的强度，用于燃气阀门井内。
按照《金属波纹管膨胀节通用技术条件》（GB/T12777-1999）的要求，波纹管材料为奥氏体不锈钢或耐蚀合金，受压筒节（端管、中间管、法兰接管等）应与安装膨胀节的管道中的管子材料相同或相近，承受压力推力的受力件（拉杆及其连接附件等）应按工作条件适当选用。由于波纹补偿器不锈钢板厚度仅为0.4毫米～1.2毫米，在锻压成型时其壁厚还将会发生极少量的减薄，因此波纹补偿器是一个很薄弱的环节，如果应用不当，很容易发生事故，在实际应用中应尽量减少波纹补偿器的数量并合理安装、使用；
波纹补偿器的补偿量指的是产品在指定许用疲劳寿命下产品的最大变形能力。波纹补偿器完整的一次疲劳寿命就是在波纹管从初始位置变形到最大位移后再返回到初始位置。波纹补偿器正向和反向变形之和才是波纹补偿器的最大位移范围。这个位移范围不能超过波纹补偿器的最大变形能力。若产品的额定补偿量为100毫米，则产品的变形范围可以从-100毫米变到0或从0变到+100毫米，也可从-50毫米变到+50毫米，一定不能从-100毫米变到+100毫米。
波纹补偿器可以补偿一定量的管道安装偏差，但安装时若已吸收较大位移，将降低其使用寿命并减弱其补偿能力，故不提倡用波纹补偿器来补偿安装偏差；通常补偿器不承受扭矩，安装时不允许补偿器受到扭转；固定支架必须有足够的强度，以保证波纹补偿器不受破坏，导向管架必须有足够的导向性，不影响管线位移的传递，且在两个固定管架之间只能安装一个轴向波纹补偿器；虽然波纹补偿器用于燃气工程时对固定支架的设置位置无严格要求，但波纹补偿器应靠近固定端安装；为使波纹补偿器处于良好的工作状态，并减少运行过程中其对管架的作用力，可依据安装时的环境温度计算出预变形量（计算详见附件1），在安装前对波纹补偿器进行预变形。
【 附件1】
波纹补偿器的预变形量计算
轴向补偿时的预变形量：△X=X0｛1/2－(T0－Tmin)/(Tmax－Tmin)｝
式中：T0----------安装时的温度（℃）
Tmax----------管道使用时的最高温度（℃）
Tmin----------管道使用时的最低温度（℃）
X0----------轴向补偿量（mm）
△X ---------预变形量（mm）
当△X为“+”时表示预拉伸，△X为“－”时表示预压缩。
燃气管道中波纹补偿器的用途
用于燃气管道阀门井中的波纹管调长器，由波纹管及结构件组成，用来调节管道和设备轴向位置变化，不考虑因温度变化对管线引起的变形，只是为了利用其胀缩能力方便拆卸阀门、加装盲板等操作。
用于高层住宅引入管处时，主要是为了补偿高层建筑的沉降量。
用于高层住宅室内立管时，主要是为了补偿由于温差产生的胀缩变形。
波纹补偿器的应用：
用于燃气管道阀门井中时，因其只起到方便拆卸的作用，故可选择波数较少的调长器，安装时一般不应对调长器进行预拉伸或预压缩，调长器调节操作完成后应拧紧螺母，使拉杆处于受力状态。
对于高层住宅引入管处的补偿，应首选加大引入管穿墙处套管的尺寸或自然补偿（即引入管穿墙前水平或垂直弯曲两次以上）来补偿建筑物沉降位移；用波纹补偿器来补偿位移时，宜将波纹补偿器设置于燃气管道的水平管段上，也可在垂直管段上加波纹补偿器。在安装时一般不对补偿器进行预拉伸或预压缩，补偿器调节操作完成后应将拉杆拆除或将螺母松开，使拉杆处于自由状态。
对于高层住宅室内立管的温差补偿，也应首选自然补偿（方形补偿器等），但因自然补偿占地面积较大，在实际工程中很难推广应用，因此在实际工程中一般会选用波纹补偿器。根据相关参考文献中提供的计算：一端固定的管道最大垂直距离，在固定支架设置时可将最上面7～10层（层高按3米计）放开为自由端，引入管入户层的上端设置固定支架，中间段依据计算温度补偿量及波纹补偿器参数约6～10层左右安装一个固定支架。设计中配合固定支架的安装位置，约6～10层左右安装一个波纹补偿器，安装时应靠近固定支架一端并应依据计算量对补偿器进行预拉伸或预压缩，补偿器调节操作完成后应将拉杆拆除或将螺母松开，使拉杆处于自由状态，安装高度可与甲方协商确定。目前，我公司选用的波纹补偿器均为法兰连接，用于户内时占用空间较大，不够美观，且法兰口容易发生泄漏，存在隐患，建议在户内使用时采用焊接连接。
温差补偿计算示例：
【例1】某住宅楼为33层，层高3米，厨房无采暖，引入管二层进户，请确定室内燃气立管固定支架及波纹补偿器安装位置。
【解】
1. 室内燃气立管温差补偿计算公式如下：
△L=αL△t
式中△L——管道的补偿量（mm）
α——管材的以0℃为基点平均线膨胀系数（对于一般钢管取0.012）
L——两固定端之间管道的长度（m）
△t——管道安装时与运行中的最大温差（℃）（依据《城镇燃气设计规范》GB50028-2006第10.2.29条规定，无空气调节的建筑物取40℃）
2. 依据某厂家提供的波纹补偿器样本，DN32和DN25的6波补偿器补偿量均为11.615mm，代入上式，得
11.615＝0.012*L*40
求解得：L＝24.2m
3. 住宅楼层高为3米，L/3＝8.07，则8层安装一个波纹补偿器。
【答】 住宅楼引入管為2层入户，则应在3层、11层、19层、27层安装固定支架，在4层、12层、20层安装波纹补偿器；也可选择在3层、10层、17层、24层安装固定支架，在4层、11层、18层安装波纹补偿器。
结束语：
总之，燃气工程虽有通性，但各工程也有其特殊性，不可一概而论，在实际工作中应依据波纹补偿器的用途不同结合现场实际情况合理设置。此外，波纹补偿器投运后运行管理部门应建立相应地维护、维修技术规程，确保设备的安全运行。