热力管网补偿器与支架的国内外发展研究现状

国内集中供热系统在管道部件的应用上己经开始运用一些比较   技术含量较高阀门、金属补偿器，近年来北京热力管网对补偿器支架的大修率比以往有所下降，但整体水平与北美、北欧等发达   有着很大差距。国内近年来，旋转补偿器在热力管道中的应用逐渐广泛起来，通过对各类工程实践与研究案例的分析可知，管道自身的热胀冷缩是进行热力管网设计过程中   考虑的客观事实。为保证管道在供热状态下的稳定性和   性，降低管道因热胀冷缩而产生的应力，在管段合理位置设置补偿器来吸收管道受热时的热伸长逐渐成为了一种   为普遍的应对措施。室外及室内敷设热力管道时均会涉及到热补偿的问题，比较常见的热力管道补偿方式大都存在这成本高、投资大、以及不能在较长一段周期内保持稳定运行等堕待解决的问题。旋转补偿器是一种新型无推力的管道补偿器，相比于传统补偿器而言，旋转补偿器在热力管网的应用中具有的灵活性和性。旋转补偿器的应用能够在可降低管道压力损失的同时降低系统初投资，控制生产成本。
　　欧洲近几年来也凸显了各类新型的补偿器，这类新型的复合式管道补偿器具有承压能力强、减压效果好、密封性能高，实现较大补偿量和应用领域广泛的优点。填料函式补偿器，其特征在于：伸缩套管和固定管套之间设置有填料函，伸缩套管相对固定管套可作往复直线移动，以吸收管道轴向热膨胀量。该金属波纹补偿器结构简单，补偿量大，密封性能较好，填料可   换，安装检修方便，造价低，可以广泛用于工业和民用热力管道中。
　　在热力管网中除了补偿器，阀门等   的附件外，支撑管网的是体积只有十几立方米的固定支架，它的主要作用是用来承担由供热管道的热膨胀所产生的强大推力同时也是供热管网得以   有序进行供热的重要保证。研究表明支架位置，推力等参数设计的是否合理直接影响非金属补偿器管网运行的效率，是管网不可或缺的重要组成部分。
　　从   新应用的新式补偿器可以看出，热力管网也在随着科学技术的发展，生产需求的加大以及对管道的使用要求，自身的性能的要求不断提升，压力管道的设计制造已经进入了新的阶段，尤其是在新的经济市场下热力管道的设计从传统的设计安装模式进入了规范化的设计，安装管理模式。
　　供热事业的发展较国内来说相对早一些。丹麦、瑞典、挪威、芬兰等北欧   、捷克、波兰等东欧些   以及德国、前苏联等   是世界上   早实现集中供暖的地区，因而这些   的供热管网建设及运营维护技术也处于   水平。但提及管网架空敷设和地埋管管沟敷设中管道自身的受力分析与数学模型建立的研究成果在北欧和德国等地区比较匾乏，主要原因是该地区的供热管道绝大多数采用的是直埋敷设方式。前苏联曾对管网架空敷设和地埋管管沟敷设管道的机械强度进行过比较系统的实验研究，实验结果表明，在已确定活动支架管道上的各种力的前提下，计算值和实验值之间存在很大的差异和波动性。产生这种结果的主要原因是无法准确的计算活动支架摩擦力和与其它作用力的综合作用效果，这些实验研究获得的积极成果是证明了管道与周围介质的摩擦系数主要取决于以下几个关键因素：潮湿和振动的影响、污垢的存在及摩擦面接触时间等。关于管道允许应力选择的研究方面，前苏联利用大力发展工业化的有利时机，在金属材料强度科学的很多领域进行了大量的实验和理论性工作，目的是为了尽可能地找到对寿命管道无损而同时保证金属节约   大力度、实现   低造价的允许应力值取值范围。
　　专家学者及从业人员针对压力管道及其配件进行了较为广泛的研究，形成了   的理论体系和研究成果。其研究的和广度均触及到了压力管道及配套元件的各个方向和层面，如内压和热应力共同作用下管道的受力破裂程度问题、高压作用下热力管道材料的蠕变行为及其原因、大直径管道集中应力下的供热管道压力腐蚀破坏、径向应力对穿墙管道环向破裂的影响以及受压弯头使用寿命的全生命周期评价等；其他涉及的研究领域还包括以下几方面：波纹非金属膨胀节的角向补偿能力计算方法的改进、轴向内压式波纹补偿器波纹管的受力形变分析以及低循环载荷作用下波纹补偿器的弹力数值模拟。
　　城市供热管道的敷设方式一般分为地上敷设、直埋敷设和管沟敷设三种类型。早期受生产制造及土地规划等条件的限制，城市热网普遍采用直埋敷设的形式，直埋敷设具有以下特点：(1)占用土地少；(2)施工速度快；(3)保温性能好。针对直埋管道自身的受力分析、应力计算、膨胀量等参数的研究也取得了   的成果。各国在开始集中供热的阶段均尝试过管网不同的敷设形式以探索选优，然而现有的研究数据对于地上和管沟敷设管道的受力分析、应力计算、膨胀量等参数的研究则在近年来发展的相对缓慢。究其原因主要是前期的尝试积累了丰富的经验，理论体系的建立已十分完备，专家学者及从业人员的注意力也逐渐发生了转移。
　　通过以上对热力管网非金属波纹补偿器及支架在研究的发展现状的归纳总结可以得出结论，我国通过几十年来的供热事业发展，对于热力管网架空敷设和地埋管沟敷设管道热力补偿器及支架在设计、敷设、运行维护、检修方面的工程实践和理论分析积累了   的有益经验，但还有很多不足之处，鱼待后来者进一步去探索和创新。