管道热补偿：自然与人工的有效解决方案

管道常用的补偿方法有热补偿和冷补偿两种。

1.热补偿

利用管道本身柔性的自补偿来吸收管道的热膨胀，工程上称为热补偿。

对工作在30℃以下的水管道（如循环水、工业水和生水等），启停温度变化小，热变形小，可利用管道自身的弹性压缩解决。

管道的热补偿包括自然补偿和人工补偿两种。

（1）自然补偿。利用管道布置的自然走向，形成适当的平面和空间的弯曲管道柔性，补偿管道的热膨胀称自然补偿，如图9-6所示。

（2）人工补偿。人工补偿是指在管道某一段加装热补偿器，以增加管道的热补偿能力。常用的补偿器有Π形、波纹管和填料套筒三种，如图9-7～图9-9所示。

图9-6　管道的自然补偿

图9-7　Π形补偿(www.xing528.com)

图9-8　波纹管补偿

（a）单铰链式；（b）双铰链式

图9-9　填料套筒

Π形补偿器结构简单、运行可靠，适合于任何压力和温度，补偿能力大。补偿量取决于弯头弯曲半径R和Π形臂的长L。对一定的管道，L越长，补偿能力就越大，但管道尺寸大，所占空间大，耗钢材多，介质流动阻力大。当布置上有困难，工质压力偏低时才不考虑Π形补偿器。Π形补偿器的弯头弯曲半径R=4D。

波纹管补偿器有金属和非金属两种。对于有一定压力和温度的管道一般是金属波纹管，而对于烟道、污水和雨水管道可以使用非金属波纹管做膨胀补偿。当采用波纹管补偿器时，可利用补偿器的轴向变形来吸收直管段的热膨胀，也可利用补偿器的弯曲变形组成单元或复式补偿器来吸收管道横向的热膨胀。在使用波纹管时，必须在支吊系统中保证不使其失稳，还要考虑其推力和力矩对设备接口或管道固定点的影响。

套筒补偿器尺寸小，能接受很大的热伸长，但轴向推力大，运行维护工作量大。只用于工作压力小于0.588MPa和φ80～200mm的管道上，如锅炉安全阀排汽管。

2.冷补偿

冷补偿又称冷拉或冷紧，是为了减少管道运行初期在工作状态下的热胀压力和管道对设备的推力和力矩所采取的措施。对设计温度在430℃及以上的管道宜进行冷紧，冷紧比（即冷紧值与全补偿值之比）不宜小于0.7；对于其他管道，也可进行冷紧，冷紧有效系数，对工作状态取2/3，对冷态取1。

对于多分支管道，各分支的冷紧值应根据节点位移情况和各分支的柔度决定。当管道上有限位支吊架时，冷紧量和冷紧口应以限位支吊点为分隔点进行分段计算和设置。实际施工时，可通过放拉杆、松限位的方式集中进行冷紧。