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管道金属软管的选型和安装
作者:管理员    发布于:2017-12-12 21:17:55    文字:【】【】【


1 金属软管的特性

1.1 金属软管充加内压后的轴向位移

轴向位移是指软管长度方向上的位移。当金属软管内充满液体进行加压时, 会产生轴向推力, 随着压力的增加, 轴向推力增大, 由此引起软管轴向伸长, 当软管网套咬?#31995;?#19968;定程度时, 轴向伸长停止。

1.2 金属软管能补偿管道的横向位移

横向位移是指垂直于软管方向上的位移。当管道产生横向位移时, 金属软管由于结构特点, 可以因横向力的作用产生横向位移, 其位移力远小于普通钢管的弹性力。

1.3 金属软管和储罐的共振

储罐与主要进出口管道的刚度比和质量比相差较大, 如果两者的基本自振频率相同或相近, 在地震作用下将会发生共振, 从而加重储罐的破坏, 所以金属软管的基本自振频?#35270;?#39640;于储罐基本自振频率的50%[1]。储罐的自振频率计算公式如下:

式中f1———储罐基本自振频率, Hz;

T1———储罐基本自振周期, s;

r0———储罐体形系数;

hw———液面高度, m;

r1———底圈罐壁平均半径, m;

t1/3———液面高度1/3处的罐壁厚度, m (不包括腐蚀裕度) 。

注:式 (1.3.2) 为储罐梁式振动基本周期[2]的简化近似公式。

储罐体形系数的确定见表1。 (注:d1为底圈罐壁平均直径, m)

表1 储罐体形系数   

一般严格按照生产标准规范制造的金属软管, 其基本自振频?#31034;?#39640;于10 Hz。当储罐的基本自振频率低于或等于7 Hz时, 可不考虑储罐和金属软管的共振影响。

2 金属软管的选型

金属软管在石化行业得到广泛应用, 但在应用中也存在一些问题, 主要是由于软管长度的选择和安?#23433;?#24403;造成的。软管长度过长, 会引起系统的不稳定, 增加流体阻力、增加机械损伤及振动等问题;软管长度过短, 就达不到补偿、减振、消噪的目的。所以, 确定金属软管长度是首要工作。此外, 还应综合考虑以下因素:介质的性质, 操作温度, 操作压力, 连接管道的公称直径, 场地类别, 连接方式, 位?#21697;?#24335;等。本文以该储罐出口管道为例。

2.1 介质性质和操作参数

表2 介质性质和操作参数     

2.2 位?#21697;?#24335;

金属软管主要用来补偿储罐的横向位移, 而轴向位移则通过金属软管的安装长度, 管线系统的合理布置来实现补偿。

2.3 金属软管长度的确定

金属软管的长度通过式 (2.3.1) 计算

式中L———金属软管的长度, mm;

Y———金属软管需补偿的横向位移, mm, 如表3所示;

R?#23548;省?#37329;属软管满足补偿时的?#23548;?#24367;曲半径, mm, 如表4所示;

该储罐位于江苏省南京市, 地震烈度7度区, Y取值为100 mm, R最小根据经验?#31561;?0d为4000 mm, 考虑一次性弯曲的脉动荷载, R?#23548;?#21462;5200 mm, 代入式 (2.3.1) 计算得1769, 确定选用L=1800 mm的金属软管。

表3 地震烈度与横向位移补偿量对照表    下载原表

表4 金属软管?#23548;?#24367;曲半径与最小弯曲半径之关系    下载原表

2.4 储罐的自振频率

该储罐底圈罐壁平均直径d1=19.024 m, 液面高度hw=14.3 m, 液面高度1/3处的罐壁厚度t1/3=0.009 m, 将参数代入式 (1.3.1) 和式 (1.3.2) 计算得出该储罐基本自振频率为5 Hz, 低于7 Hz, 所以地震时不考虑共振问题。

综上, 该储罐出口管道金属软管的选型为PN2.0-DN200-WN-304SS, L=1800 mm。

3 金属软管的安装和使用管理

3.1 安装型式

金属软管正确安装是确保其性能充分发挥的重要?#26041;凇?#37329;属软管通常安装在罐进出口管道根部阀之后, 金属软管之后也有阀门, 使储罐与管道直?#26377;?#25104;软连接, 便于金属软管的检修和更换。金属软管在自然状态下补偿轴向位移能力有限, 当安装长度等于自然长度时, 必然不能承受强大的轴向拉伸而产生断裂, 从而导致管路泄漏。因此金属软管的安装长度要小于自然长度, ?#21592;?#35777;一定的自由度。金属软管的安装示意图如图1所示。

图1中, L为金属软管长度, Smin为最小安装位移, Smin取决于金属软管的大小, 结构, 管径, 补偿量和长度, 常用式 (3.1.1) 进行估算。

图1 金属软管安装示意图  

式中系数a通过表5选取。

表5 系数a的选取     

由于金属软管主要吸收系统产生的横向、轴向位移, 除了安装时保证金属软管的自由度, 还可以通过管道的布置来吸收, 常见的配管方式有两种, L型 (见图2) 和Z型安装 (见图3) 。L型安装较常见, 整体布局整洁美观, 减少了管道长度, 降低流体阻力, 但管道所产生的轴向应力将作用在金属软管和储罐管嘴上, 这样缩短了软管、阀门的使用寿命, 同时?#19981;?#25439;坏管嘴, 造成油品泄漏。Z型安装虽增加了管道长度和弯头数量, 但管系的轴向位移可以由其自身吸收, 减少对金属软管和管嘴的轴向应力, 延长使用寿命, 也有利于管系的稳定。

从安全角度和使用寿命角度考虑, Z型安装优于L型, 所以在平面位置?#24066;?#30340;情况下优先选择Z型安装。

3.2 安装注意事项

(1) 安装前必须对金属软管进行检查, 发现问题及时消除;

图2 金属软管L型安装图3金属软管Z型安装   下载原图

(2) 在吊装过程中, 要有防止金属软管损伤的措施;

(3) 金属软管后应加装短接管, 以补偿软管空档尺寸的偏差;

(4) 应尽量选用钢带网套编制的金属软管。因为它的自振频率高, 一般在20~30 Hz, 远大于7Hz, 软管和储罐产生共振的可能性极小;

(5) 安装时, 不?#20204;?#34892;拉压扭转, 不得砸敲金属软管, 不应采用强紧法兰螺栓的办法来消除安装偏差;

(6) 金属软管上不得设置任何托架或支撑;

(7) 金属软管距地面或平台的高度应大于其横向位移补偿量;

(8) 对有保温保冷要求的管线, 不得影响金属软管的正常工作。

4 结论

本文结合?#36947;? 对影响金属软管选型的各个因素进行分析, 其中最为重要的是金属软管长度的确定, 过长和过短都会造成危害。除此之外比较了两种金属软管的安装方式, 得出Z型优于L型安装的结论。只有合理进行金属软管的选型和安装, 才能使其发挥应有的作用, 从而保证储罐的安全运?#23567;?/font>

 
脚注信息
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