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一級建造師《市政工程》知識點：1K23供熱管網附件及供熱站設施安裝要點

1K20城市供熱管道工程施工

1K23供熱管網附件及供熱站設施安裝要點

一、供熱管網附件

(一)補償器

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

供熱管網的介質溫度較高，供熱管道本身長度又長，故管道產生的溫度變形量就大，其熱膨脹的應力也會很大。為了釋放溫度變形，消除溫度應力;以確保管網運行安全，必須根據供熱管道的熱伸長量及應力計算(計算式見表1K23)設置適應管道溫度變形的補償器。

(2)供熱管道的熱伸長及應力計算實例：

已知一條供熱管道的某段長200m，材料為碳素鋼，安裝時環境溫度為0℃，運行時介質溫度為1 2 5℃，設定此段管道兩端剛性固定，中間不設補償器，求運行時的最大熱伸長量△L及最大熱膨脹應力萬。

由上可知，供熱管道在運行中其產生的熱脹應力極大，遠遠超過鋼材的許用應力

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

(3)補償器類型分為自然補償器和人工補償器兩種：

1)自然補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。自然補償的缺點是管道變形時會產生橫向的位移，而且補償的管段不能很大。

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

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

方形補償器(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力及補償兩端直管部分的熱伸長量。其優點是制造方便，補償量大，軸向推力小，維修方便，運行可靠;缺點是占地面積較大。

填料式補償器又稱套筒式補償器(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。內外管的間隙用填料密封，內插管可以隨溫度變化自由活動，從而起到補償作用。其材質有鑄鐵和鋼質兩種，鑄鐵的適用于壓力在1.3MPa以下的管道，鋼質的適用于壓力不超過1.6MPa的熱力管道。

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

球形補償器球形補償器(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動來補償管道的熱伸長而消除熱應力的，適用于三向位移的熱力管道。其優點是占用空間小，節省材料，不產生推力;但易漏水、漏汽，要加強維修。

波形補償器(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，按波數的不同分為一波、二波、三波和四波，按內部結構的不同分為帶套筒和不帶套筒兩種。它的優點是結構緊湊，只發生軸向變形，與方形補償器相比占據空間位置小;缺點是制造比較困難，耐壓低，補償能力小，軸向推力大。

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

近年來，又發展起來一種新型補償器，即旋轉補償器(如圖1K23-5所示)，作為一種專利技術已在部分地區被采用。它主要由旋轉管、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，設計介質溫度為-60～485℃，設計壓力為0～5MPao其補償原理是通過成雙旋轉筒和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，就像杠桿轉動一樣，支點分別在兩側的旋轉補償器上，以達到力偶兩邊管道產生的熱伸長量的吸收。這種補償器安裝在熱力管道上需要2個或3個成組布置，形成相對旋轉結構吸收管道熱位移，從而減少管道應力。突出特點是其在管道運行過程中處于無應力狀態。其他特點：補償距離長，一般200～500m設計安裝一組即可(但也要考慮具體地形);無內壓推力;密封性能好，由于密封形式為徑向密封，不產生軸向位移，尤其耐高壓。采用該型補償器后，固定支架間距增大，為避免管段撓曲要適當增加導向支架，為減少管段運行的摩擦阻力，在滑動支架上應安裝滾動支座。

(二)閥門

閥門是用啟閉管路，調節被輸送介質流向、壓力、流量，以達到控制介質流動、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;按閘板結構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;全開啟時介質流動阻力小;密封性能好;加工較為復雜，密封面磨損后不易修理。當管徑DN>50mm時宜選用閘閥。

2.截止閥

截止閥主要用來切斷介質通路，也可調節流量和壓力。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、調節性能好;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;安裝時應注意方向性，即低進高出，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、蒸汽等介質上。

柱塞閥的特點是密封性好，結構緊湊，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構和閥前閥后介質的壓力差來自動啟閉的閥門，它的作用是使介質只做一個方向的流動，而阻止其逆向流動。按結構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管路或設備上進行全開全閉操作。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，帶傳動機構的蝶閥，必須垂直安裝，保證傳動機構處于鉛垂位置。蝶閥的特點是體積小，結構簡單，啟閉方便、迅速且較省力，密封可靠，調節性能好。

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，結構簡單，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以及要求開關迅速的管道部位。

7.安全閥

安全閥是一種安全保護性的閥門，主要用于管道和各種承壓設備上，當介質工作壓力超過允許壓力數值時，安全閥自動打開向外排放介質，隨著介質壓力的降低，安全閥將重新關閉，從而防止管道和設備的超壓危險。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中的低壓側。

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進行節流而達到減壓目的，它能以自力作用將閥后的壓力維持在一定范圍內。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，便于調節，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水，阻止蒸汽逸漏和排除空氣等非凝性氣體，對保證系統正常工作，防止凝結水對設備的腐蝕以及汽水混合物對系統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，在實際工程中應用較多。

1 0.平衡閥

平衡閥對供熱系統管網的阻力和壓差等參數加以調節和控制，從而滿足管網系統按預定要求正常、高效運行。分靜態和動態兩類，動態又分自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。

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