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一級建造師《市政工程》知識點：1K23供熱管網(wǎng)附件及供熱站設(shè)施安裝要點

1K20城市供熱管道工程施工

1K23供熱管網(wǎng)附件及供熱站設(shè)施安裝要點

一、供熱管網(wǎng)附件

(一)補(bǔ)償器

(1)任何材料隨溫度變化，其幾何尺寸將發(fā)生變化，變化量的大小取決于某一方向的線膨脹系數(shù)和該物體的總長度。線膨脹系數(shù)是指物體單位長度溫度每升高1℃后物體的相對伸長。當(dāng)該物體兩端被相對固定，則會因尺寸變化產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

供熱管網(wǎng)的介質(zhì)溫度較高，供熱管道本身長度又長，故管道產(chǎn)生的溫度變形量就大，其熱膨脹的應(yīng)力也會很大。為了釋放溫度變形，消除溫度應(yīng)力;以確保管網(wǎng)運(yùn)行安全，必須根據(jù)供熱管道的熱伸長量及應(yīng)力計算(計算式見表1K23)設(shè)置適應(yīng)管道溫度變形的補(bǔ)償器。

(2)供熱管道的熱伸長及應(yīng)力計算實例：

已知一條供熱管道的某段長200m，材料為碳素鋼，安裝時環(huán)境溫度為0℃，運(yùn)行時介質(zhì)溫度為1 2 5℃，設(shè)定此段管道兩端剛性固定，中間不設(shè)補(bǔ)償器，求運(yùn)行時的最大熱伸長量△L及最大熱膨脹應(yīng)力萬。

由上可知，供熱管道在運(yùn)行中其產(chǎn)生的熱脹應(yīng)力極大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼材的許用應(yīng)力

([σ]/140MPa)，故在工程中只有選用合適的補(bǔ)償器，才能消除熱脹應(yīng)力，從而確保供熱管道的安全運(yùn)行。

(3)補(bǔ)償器類型分為自然補(bǔ)償器和人工補(bǔ)償器兩種：

1)自然補(bǔ)償是利用管路幾何形狀所具有的彈性來吸收熱變形。最常見的是將管道兩端以任意角度相接，多為兩管道垂直相交。自然補(bǔ)償?shù)娜秉c是管道變形時會產(chǎn)生橫向的位移，而且補(bǔ)償?shù)墓芏尾荒芎艽蟆?/p>

自然補(bǔ)償器分為L形(管段中90o～150o彎管)和Z形(管段中兩個相反方向900彎管)，安裝時應(yīng)正確確定彎管兩端固定支架的位置。

2)人工補(bǔ)償是利用管道補(bǔ)償器來吸收熱變形的補(bǔ)償方法，常用的有方形補(bǔ)償器(Ⅱ形補(bǔ)償器)、波形補(bǔ)償器、球形補(bǔ)償器和填料式補(bǔ)償器等。

方形補(bǔ)償器(如圖1K23-1所示)由管子彎制或由彎頭組焊而成，利用剛性較小的回折管撓性變形來消除熱應(yīng)力及補(bǔ)償兩端直管部分的熱伸長量。其優(yōu)點是制造方便，補(bǔ)償量大，軸向推力小，維修方便，運(yùn)行可靠;缺點是占地面積較大。

填料式補(bǔ)償器又稱套筒式補(bǔ)償器(如圖1K23―2所示)，主要由三部分組成：帶底腳的套筒、插管和填料。內(nèi)外管的間隙用填料密封，內(nèi)插管可以隨溫度變化自由活動，從而起到補(bǔ)償作用。其材質(zhì)有鑄鐵和鋼質(zhì)兩種，鑄鐵的適用于壓力在1.3MPa以下的管道，鋼質(zhì)的適用于壓力不超過1.6MPa的熱力管道。

填料式補(bǔ)償器安裝方便，占地面積小，流體阻力較小，抗失穩(wěn)性好，補(bǔ)償能力較大;缺點是軸向推力較大，易漏水漏氣，需經(jīng)常檢修和更換填料，對管道橫向變形要求嚴(yán)格。

球形補(bǔ)償器球形補(bǔ)償器(如圖1K23-3所示)是由外殼、球體、密封圈壓緊法蘭組成，它是利用球體管接頭轉(zhuǎn)動來補(bǔ)償管道的熱伸長而消除熱應(yīng)力的，適用于三向位移的熱力管道。其優(yōu)點是占用空間小，節(jié)省材料，不產(chǎn)生推力;但易漏水、漏汽，要加強(qiáng)維修。

波形補(bǔ)償器(如圖1K23-4所示)是靠波形管壁的彈性變形來吸收熱脹或冷縮量，按波數(shù)的不同分為一波、二波、三波和四波，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同分為帶套筒和不帶套筒兩種。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，只發(fā)生軸向變形，與方形補(bǔ)償器相比占據(jù)空間位置小;缺點是制造比較困難，耐壓低，補(bǔ)償能力小，軸向推力大。

上述補(bǔ)償器中，自然補(bǔ)償器、方形補(bǔ)償器和波形補(bǔ)償器是利用補(bǔ)償材料的變形來吸收熱伸長的，而填料式補(bǔ)償器和球形補(bǔ)償器則是利用管道的位移來吸收熱伸長的。

近年來，又發(fā)展起來一種新型補(bǔ)償器，即旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器(如圖1K23-5所示)，作為一種專利技術(shù)已在部分地區(qū)被采用。它主要由旋轉(zhuǎn)管、密封壓蓋、密封座、錐體連接管等組成，主要用于蒸汽和熱水管道，設(shè)計介質(zhì)溫度為-60～485℃，設(shè)計壓力為0～5MPao其補(bǔ)償原理是通過成雙旋轉(zhuǎn)筒和L形力臂形成力偶，使大小相等、方向相反的一對力，由力臂回繞著Z軸中心旋轉(zhuǎn)，就像杠桿轉(zhuǎn)動一樣，支點分別在兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器上，以達(dá)到力偶兩邊管道產(chǎn)生的熱伸長量的吸收。這種補(bǔ)償器安裝在熱力管道上需要2個或3個成組布置，形成相對旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)吸收管道熱位移，從而減少管道應(yīng)力。突出特點是其在管道運(yùn)行過程中處于無應(yīng)力狀態(tài)。其他特點：補(bǔ)償距離長，一般200～500m設(shè)計安裝一組即可(但也要考慮具體地形);無內(nèi)壓推力;密封性能好，由于密封形式為徑向密封，不產(chǎn)生軸向位移，尤其耐高壓。采用該型補(bǔ)償器后，固定支架間距增大，為避免管段撓曲要適當(dāng)增加導(dǎo)向支架，為減少管段運(yùn)行的摩擦阻力，在滑動支架上應(yīng)安裝滾動支座。

(二)閥門

閥門是用啟閉管路，調(diào)節(jié)被輸送介質(zhì)流向、壓力、流量，以達(dá)到控制介質(zhì)流動、滿足使用要求的重要管道部件。供熱管道工程中常用的閥門有：閘閥、截止閥、止回閥、柱塞閥、蝶閥、球閥、減壓閥、安全閥、疏水閥及平衡閥等。

1.閘閥

閘閥是用于一般汽、水管路作全啟或全閉操作的閥門。按閥桿所處的狀況可分為明桿式和暗桿式;按閘板結(jié)構(gòu)特點可分為平行式和楔式。

閘閥的特點是安裝長度小，無方向性;全開啟時介質(zhì)流動阻力小;密封性能好;加工較為復(fù)雜，密封面磨損后不易修理。當(dāng)管徑DN>50mm時宜選用閘閥。

2.截止閥

截止閥主要用來切斷介質(zhì)通路，也可調(diào)節(jié)流量和壓力。截止閥可分直通式、直角式、直流式。直通式適用于直線管路，便于操作，但閥門流阻較大;直角式用于管路轉(zhuǎn)彎處;

直流式流阻很小，與閘閥接近，但因閥桿傾斜，不便操作。

截止閥的特點是制造簡單、價格較低、調(diào)節(jié)性能好;安裝長度大，流阻較大;密封性較閘閥差，密封面易磨損，但維修容易;安裝時應(yīng)注意方向性，即低進(jìn)高出，不得裝反。

3.柱塞閥

柱塞閥主要用于密封要求較高的地方，使用在水、蒸汽等介質(zhì)上。

柱塞閥的特點是密封性好，結(jié)構(gòu)緊湊，啟門靈活，壽命長，維修方便;但價格相對較高。

4.止回閥

止回閥是利用本身結(jié)構(gòu)和閥前閥后介質(zhì)的壓力差來自動啟閉的閥門，它的作用是使介質(zhì)只做一個方向的流動，而阻止其逆向流動。按結(jié)構(gòu)可分為升降式和旋啟式，前者適用于小口徑水平管道，后者適用于大口徑水平或垂直管道。止回閥常設(shè)在水泵的出口、疏水器的出口管道以及其他不允許流體反向流動的地方。

5.蝶閥

蝶閥主要用于低壓介質(zhì)管路或設(shè)備上進(jìn)行全開全閉操作。按傳動方式可分為手動、渦輪傳動、氣動和電動。手動蝶閥可以安裝在管道任何位置，帶傳動機(jī)構(gòu)的蝶閥，必須垂直安裝，保證傳動機(jī)構(gòu)處于鉛垂位置。蝶閥的特點是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，啟閉方便、迅速且較省力，密封可靠，調(diào)節(jié)性能好。

6.球閥

球閥主要用于管路的快速切斷。主要特點是流體阻力小，啟閉迅速，結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好。

球閥適用于低溫(不大于1 5 0℃)、高壓及黏度較大的介質(zhì)以及要求開關(guān)迅速的管道部位。

7.安全閥

安全閥是一種安全保護(hù)性的閥門，主要用于管道和各種承壓設(shè)備上，當(dāng)介質(zhì)工作壓力超過允許壓力數(shù)值時，安全閥自動打開向外排放介質(zhì)，隨著介質(zhì)壓力的降低，安全閥將重新關(guān)閉，從而防止管道和設(shè)備的超壓危險。安全閥分為杠桿式、彈簧式、脈沖式。安全閥適用于鍋爐房管道以及不同壓力級別管道系統(tǒng)中的低壓側(cè)。

8.減壓閥

減壓閥主要用于蒸汽管路，靠開啟閥孔的大小對介質(zhì)進(jìn)行節(jié)流而達(dá)到減壓目的，它能以自力作用將閥后的壓力維持在一定范圍內(nèi)。減壓閥可分為活塞式、杠桿式、彈簧薄膜式、氣動薄膜式。減壓閥的特點是體積小，重量輕，耐溫性能好，便于調(diào)節(jié)，制作難度大，靈敏度低。

9.疏水閥

疏水閥安裝在蒸汽管道的末端或低處，主要用于自動排放蒸汽管路中的凝結(jié)水，阻止蒸汽逸漏和排除空氣等非凝性氣體，對保證系統(tǒng)正常工作，防止凝結(jié)水對設(shè)備的腐蝕以及汽水混合物對系統(tǒng)的水擊等均有重要作用。常用的疏水閥有浮桶式、熱動力式及波紋管式等幾種，其中熱動力疏水閥因其體積小、排水量大，在實際工程中應(yīng)用較多。

1 0.平衡閥

平衡閥對供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力和壓差等參數(shù)加以調(diào)節(jié)和控制，從而滿足管網(wǎng)系統(tǒng)按預(yù)定要求正常、高效運(yùn)行。分靜態(tài)和動態(tài)兩類，動態(tài)又分自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。

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