供热管道波纹补偿器监测和运行寿命研究 工业技术 梅松’ 黄震。 孟延。 （１．上海虹桥国际机场公司能源保障部；２．上海德昂实业发展有限公司；３．南京晨光东螺波纹管有限公司 上海 ２０００００） 摘要：通过采集金属波坟补偿器在供热运行中补偿量的数据，进行分析，为供热管罔的全寿命运行提供数据依据。利用这些数据建立波 纹补偿器数据抄录预警机制，分析波纹补偿器运行疲劳度及剩余寿命的计算。确保能源中心供热管冈的安全运行。 关键词：补偿量 温度 支架 寿命 中图分类号：ＴＵ９９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７２－－３ ７９Ｉ（２０１ ３）０２（ｂ）一０１１６－－０１ 上海虹桥机场西区能源中心至Ｔ２航站 楼各热交换机房供热管网长约６０００ ｍ，供热 管网中的波纹补偿器有９５个，使用的类型 有：外压轴向型波纹补偿器，半平衡旁通轴 向型波纹补偿器＿ｌ】。由于管网只有一根，没有 备份，所以对波纹补偿器的检测，掌握其在 供热管网中各种状态，研究其运行寿命，对 于保证正常安全供热运行是十分重要的。 共同沟管网系统就好比是一根大动 脉，连通能源中心和航站楼的各热交换机 房。这根大动脉，不像能源中心内的冷冻 机、锅炉坏了一台，还有备份。共同沟管网 系统有故障，只能停止运行，立即抢修，只 有在抢修完成后，整个管网才能恢复运行。 这就要求我们更好的管理共同沟，我 们根据供热运行的实际情况，对供热管网 重要的设备波纹补偿器位进行移量监测， 采集位移数据并进行综合分析，研究不同 温度下，波纹补偿器的补偿范围、最大补偿 量，分析波纹补偿器的疲劳度及其剩余寿 命，保证正常的运行。 靠近补偿器的第一个移动支架的位移量近 似等于波纹补偿器的伸缩量。我们在２０ｌ２ 年供热季为每个补偿器第一个移动支架作 了标尺，方便数据抄录。 在２Ｏ１１年至２０ｌ２年供热季中，每天巡检 观测记录这些数据，并做记录。 我们用华东设计院给的参照标准［ ，比 较整个供热季波纹补偿器的补偿数据，共同 沟内所有波纹补偿器的补偿量都在最大补 偿量的范围之内（参照标准：华东设计院提 供的热水供水管上波纹补偿器的最大伸缩 量为７４．１ ＩＴｌｍ；热水回水管上波纹补偿器的 最大伸缩量为５３．３ ｍｍ）。但有９个波纹补偿 器的补偿量达到或超过最大补偿量的１／２ 纹补偿器的最大伸缩量５３．３ ｍｍ定为补偿 器的最大补偿量。 ２波纹补偿器数据抄录预警机制的建立 确定补偿器的补偿量之后，我们把此 标准加入每日巡检表格中，建立每天巡检 数据预警机制，方便巡检人员在现场数据 的抄录。同时，我们把２Ｏ１ １年至２Ｏ１２年供热 季补偿器补偿量数据作为预警线，接近或 超过就要加强巡检力度，时刻关注。 我们在整理分析整个供热季的补偿数 据时，发现每天巡检人员进入共同沟巡检 抄录的数据，因人员不同，有时会抄录错 误。而且发生抄错的概率还是比较大的。如 （见表１）。 何减少抄错率，在发现有误抄的情况下，如 ３年供热季所需 我们把这些数据汇报给波纹补偿器的厂 何判定是我ｑ］２０１２年至２０１家。厂家根据此数据按照厂家标准规范【３］重新 解决的最大的问题。正确的数据是数据积 计算补偿量，计算结果为能源中心供热管网 累的基础。 上波纹补偿器整个供热季的补偿数据在允许 我们在２０ｌ１年１１月，制定一个实验计 的补偿范围内。以管径为ＤＮ３００为例，厂家取 划，通过基础数据，来判定抄表的正确性， 了一个补偿量最大的值６０ ｍｍ进行计算，得出 从而建立巡检数据录入预警机制。 单波总当量轴向位移量为ｌ２．５５ ｍｍ，能源中 我们根据不同管径，不同用途、接近转 １ 波纹补偿器最大补偿量的确定 心所使用的波纹补偿器都有８个波，故计算下 弯、管径变化以及上个供热季补偿器补偿 量较大等因素，选择ｌ１个波纹补偿器进行 能源中心的补偿器的安装方式基本上 来，都在允许补偿范围内。是一个固定支架，一个波纹补偿，一个导向 通过２０ｌ１年至２０１２年供热季补偿器补 实验。 支架的形式，如图１所示。 偿量数据积累、分析，把热水供水管波纹补 在实验方案制定时，设想管网每上升５ 但考虑到供热 为了观测补偿器的数据方便，我们把 偿器的最大伸缩量７４．１ ｍｍ｝热水回水管波 ℃，巡检人员抄录数据一次，系统的安全运行，最后采用每１０℃，巡检人 员抄录数据一次（能源中心供热系统最小水 量４７５吨，以锅炉最小燃烧负荷计算，预计整 个管网升温ｌ０℃所需的时间为２．４７ ｈ。管 网由２０℃升至１ＯＯ℃时的补偿器补偿量变 图１ 补偿器支架示意图 化情况如图２所示。 由图２发现管网温度在每上升１０℃，波 纹补偿器的补偿量是基本相同的。 根据这个性质，我们计算出比较常用 ８５℃时（因为２０１２年至２０１３年供热季供热系 统降温管的使用，使能源中心供给各热交 换机房的水在８０℃一８５℃之间），管网上 补偿器补偿量的数据，并通过实施现场抄 录的数据做对比，对比的结果是现场抄录 的数据和计算出来的数据，结果一致。 ２０１２年ｌ２月ｌ ５日，供热工程师在汇总当 天的巡检数据时，发现２６号波纹补偿器的 抄录数据与前几天差距比较大。供热工程 师马上让巡检人员进入共同沟对该支架重 新复核，同时查看巡检该支架的巡检时间， 表１ ２Ｏ １１年至２０１ ２年供热季波纹补偿器较大补偿量汇总表 补偿器编号 ３０ ６５ ８６ 补偿量（ｒｍ） ４１ ４５ ３８ 补偿器编号 １９６ ２２５ ２５６ 补偿量（ｍｍ） ３５ ３９ ５０ 补偿器编号 ３０５ ３５５ ５４１ 补偿量（ａｍ）ｒ ４３ ４３ ３９ 找出此时间段的管网温度，最后查询管网 升温（２０℃升至ｌＯ０℃）补偿器补偿量表，确 认当时在此温度下２６号波纹补偿器的补偿 量应该是－３０ １Ｔｉｍ，属于误抄。同时进入共 同沟复核的人员，回来汇报，２６号波纹补偿 ６ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 工业技术 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ． 匝圆 器的补偿量应该是一３０ ｍｍ。 ２８个小时，１０日５时开始第二次供热与晚上 一天（２４ｈ）中，变化波动比较明显的有两 根据这次事件，我们在波纹补偿器补 ２３时结束。 次：晚上停止供热时（通宵供热时是航站楼 偿量汇总表上利用此次实验的数据增加了 分析这两天的数据，我们发现：（１）供水 冷负荷较少时）一次；肮站楼用量较大时（通 预警功能，方便工程师的数据的汇总。 管的温度不管是通宵运行，还是非通宵运 宵供热时是航站楼冷负荷较高时）一次。 行，温度还是比较稳定的（除升温阶段）。（２） 我们根据这一变化规律和上面问题一 ３波纹补偿器疲劳度的分析 回水管的温度，是随着航站楼对热量的需 得出的结论，制出了一张波纹补偿器使用 波纹补偿器疲劳度的分析是补偿器全 求的变化而变化的。 寿命估算表（见表２），提供给补偿器厂家，让 寿命运行的一个关键问题。只有掌握了补偿 我们还从２Ｏ１１年至２０１２年供热季的数 他们为我们做出解答。在表中，我们根据波 器的疲劳度，我们才能更好的了解补偿器的 据中，挑出了几个通宵运行和非通宵运行的 动一次算补偿器补偿１次还是２次，分了两 运行寿命，为安全运行打下结实的基础。 例子进行分析，结果发现与上述结果相同。 项同时根据上面得出的在运行中回水管补 我们用数据分析的方式来分析波纹补 这样，我们对前两个问题就好做出回 偿器补偿次数要多于供水管，把补偿次数 偿器的疲劳度。我们通过三个问题来对波 答。由于供水管的水温比较稳定，而回水管 增加了一点。 纹补偿器的疲劳度进行分析。 的水温是随航站楼对热量的需求变化而变 问题ｌ：由于热水供水管的水温范围比 化的，故在运行中回水管补偿器补偿次数 ５后续展望 回水管的高，供水管的补偿次数是否比回 要多于供水管。在通宵供冷期间和非通宵 我们这次对于补偿器的研究仅仅是从 水管多？ 供冷期间，波纹补偿器补偿次数是一样的。 温度的角度来分析，而且还分析的不够透 问题２：通宵供热补偿器补偿次数是否 对于问题三，通过把２０１１年至２０１２供热的 彻。波纹补偿器全寿命的分析，不仅仅是温 比非通宵供热要来的多？ 运行状态（供水温度１００℃）与２０１２年至２０１３供 度，还有很多的因素（例如：补偿漆的金属 问题３：现在我们的供热方式是否对管 热季的运行状态（供水温度８Ｏ℃）的补偿器补 特性，内外腐蚀情况等），我们会在以后的 网有保护作用？ 偿量做对比，发现２０１２年至２０１ ３年供热季管网 运行中，把这些条件加入到研究中去，确保 根据管网由２Ｏ℃升至１０Ｏ℃时波纹补 波纹补偿器补偿量ｋＬ２ｏ１２年至２Ｏｌ３年供热季 管网安全稳定的运行。 偿器补偿量的数据显示，补偿量与管网温 最少减少ｌ／３，这样减少了补偿量，对波纹补 度是相对应的，我们可以近似的把补偿量 偿器的运行寿命有了一定的保护。 参考文献 的变化看成温度的变化。 对上述三个问题的解答，也是我们对 ［１】虹桥综合交通枢纽地下工程技术吴念 我们收集了２０１２年ｌ２月８日ｌ８时至ｌ２月 波纹补偿器的疲劳度有了一定的了解，同 组． ｌ０日的数据，并绘制成曲线图（见图３，图４） 时也为我们对波纹补偿器剩余寿命的计 ［２】ＧＢＴ１２７７７－２００８，金属波纹管膨胀节通 ２Ｏ１２年ｌ２月８日１ ８时，能源中心开始了 算，打下了一个基础。 用技术条件［ｓ】． ２Ｏ１２年至２０１３年度供热季。管网温度由６Ｏ ［３】南京晨光东螺波纹管有限公司．波纹管 ℃到１ｏ０℃用了６４－小时，从８日１ ８时首次点 ４波纹补偿器剩余寿命的计算 计算书ＥＪＭＡ－２０００第七版［Ｒ】． 火运行到９日晚１ｏＡ停止供热，连续运行了 根据图３和图４，我们可以看出补偿器 图３ ２０１ ２年１ ２月８日至１ ２月１ ０日供水温度表（单位：ｍｍ） ７ｏ ＾皇 ∞ 晒酬 谨稠蓬 霉 －生－ｈ ｅ ５ｏ・ １１ —— 一一一一一— －焉 捌柏 。 ｎ ● 繇譬《固承） ３口 暑２淼ｌ０ ｏ ‘ －咿４１－１４号热交接劈（圊求 母热变换藉（凰求） 删崎一 ６号热交攮鸯《强水＇ 母 一 ￣韬 母 ¨ 日翔一看强 图４ ２０１ ２年１ ２月８日至１ ２月１ ０日回水温度表（单位：ｍｍ） 表２ 波纹补偿器使用寿命估算表 补偿器位置 补偿次数 供热季天数 每个供热季实际补偿次数 理论补偿次数 计算使用时间 供水管 ２ １５０ ３ｏｏ ３０００ １０个运行季 回水管 ３ ｌ５０ ４５０ ３０００ ７个运行季 供水管 ４ １５０ ６０ｏ ３Ｏ００ ５个运行季 回水管 ５ １５０ ７５０ ３Ｏ０ｏ ４个运行季 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ １ １ ７
