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管道高压胶管的选型和安装


高压胶管


1、高压胶管的特性

1.1、高压胶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。当高压胶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。

1.2、高压胶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,高压胶管由于结构特点,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、高压胶管和储罐的共振

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,所以高压胶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高压胶管,其基本自振频率均高于10Hz。当储罐的基本自振频率低于或等于7Hz时,可不考虑(consider)储罐和高压胶管的共振影响。

2、高压胶管的选型

高压胶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,确定高压胶管长度是首要工作。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。

2.1位移方式

高压胶管主要用来补偿储罐的横向位移,而轴向位移则通过(tōng guò)高压胶管的安装长度,管线系统的合理布置来实现补偿。

2.2高压胶管长度的确定

高压胶管的长度通过式(2.3.1)计算

该储罐位于江苏省南京市,地震烈度7度区,Y取值为100mm,R小根据经验(experience)值取20d为4000mm,考虑一次性弯曲的脉动荷载,R实际取5200mm,代入式(2.3.1)计算得1769,确定选用L=1800mm的高压胶管。

2.3储罐的自振频率

该储罐底圈罐壁平均直径d1=19。024m,液面高度hw=14。3m,液面高度1/3处的罐壁厚度t1/3=0。009m,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5Hz,低于7Hz,所以地震时不考虑共振问题。


3高压胶管的安装和使用管理

3.1安装型式

高压胶管正确安装是确保其性能充分发挥的重要环节。高压胶管通常安装在罐进出口管道根部阀之后,高压胶管之后也有阀门,使储罐与管道直接形成软连接,便于高压胶管的检修和更换。高压胶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(fracture),从而导致管路泄漏。因此高压胶管的安装长度要小于自然长度,以保证一定的自由度。高压胶管的安装示意图如图1所示。

由于高压胶管主要吸收系统产生的横向、轴向位移,除了安装时保证高压胶管的自由度,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)。橡胶管结构主要由内胶层、中胶层、四层或多层交替缠绕的钢丝增强层和外胶层组成。L型安装较常见,整体布局设计整洁美观,最大化减少了管道长度,降低流体阻力,但管道所产生的轴向应力将作用在高压胶管和储罐管嘴上,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,减少对高压胶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。高压橡胶管制造高压油管使用设备多、原料种类多,生产工艺复杂。但近年来以塑料或热塑性弹性体为主要原料的液压油管生产工艺可适当简化,但原料价高,仍以橡胶原料为主。

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