管道金属软管的选型和安装

  • 时间:2020-10-04 08:31
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  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, 当软管网套咬合到一定程度时, 轴向伸长停止。

  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。

  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率应高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:

  一般严格按照生产标准规范制造的金属软管, 其基本自振频率均高于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。

  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装不当造成的。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, 位移方式等。本文以该储罐出口管道为例。

  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。

  金属软管正确安装是确保其性能充分发挥的重要环节。金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, 使储罐与管道直接形成软连接, 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, 以保证一定的自由度。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。

  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, 同时也会损坏管嘴, 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, 所以在平面位置允许的情况下优先选择Z型安装。

  (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, 不得强行拉压扭转, 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;

  本文结合实例, 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行。

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