论软性膨胀节的优越性

   论软性膨胀节的优越性 
    浙江电除尘器总厂 金烈水

                     ㈠刚性膨胀节的弱点和局限性 
不论是何种形式的除尘器，它的前后均与管道相连结，而管道都因受热而膨胀,从而使管道受到压缩，产生应力而变形。我国长期以来在电力、冶金、建材、化工等 领域中一直用金属制成的刚性膨胀节来补偿管道中因热胀冷缩造成的伸缩量。我国已有许多单位，在用金属为原料制造低波节的刚性膨胀节，如果是方矩形的膨胀 节，它的四角还只能够拼制成尖角形的，直到近期才由青岛等厂家开始按照国外的资料研制出半高波型的刚性膨胀节。虽然高波节比低波节，在吸收膨胀量方面和使 用寿命方面有所提高，但是它的价格昂贵，成倍增加，而且不论是低波节的、半高波节的，还是全高波节的，都同样存在着许多的缺点和不足。 
    一、 它们共同的最大缺点，都只能解决轴向线性方向的伸缩量，如一般低波的一个波节只能吸收7mm的膨胀量，即使是全高波，并且必须配圆角的刚性节，一个波节也 只能吸收20mm的膨胀量，如果四角是尖角的却只有10mm了。若处在周期性伸缩情况下，则它的膨胀能力还要减少25％。 
    二、刚性膨胀节不论是哪种波节，或具有多个波节，都无法解决（圆形的）经向或（方矩形的）上下向、左右向即侧向的位移问题，这是刚性膨胀节的最大弱点。所以它越来越不能适应高速发展的现代化工业的需要。 
    三、 对于大型的烟风道，由于其断面之大，足可以使膨胀节的周长达到20多米以上，而且在整个烟风道系统中其轴向膨胀量有时连全高波四节都解决不了，使烟道两端形成悬臂梁，难以支承数吨重的刚性节荷载。 
    四、 刚性膨胀节因为是“刚性”的。由于烟道的热胀造成的反推力对管道或其他相关设备产生摩擦力矩，对支承和支架形成的倾复力，还会对管道和设备造成变形，甚至长期应力造成破坏。 
如全高波刚性节是所有刚性节中产生反推力算最小的，但是它的热胀反力也很可观：例如一个全高四波节的矩形刚性膨胀节，长5米，宽3米，热位移60毫米，按美国CE公司的计算公式，其热胀反力可达F=3964公斤，若是低波的刚性节则会更大，可见刚性节潜在的破坏力。 
    五、刚性膨胀节由于是用薄型金属板制成，一般是δ1.5~δ2.6mm的钢板做成，不可能用较厚的钢板来做，因为制作工艺上达不到，而且越厚膨胀量吸收能 力越小。然而壁薄使它的寿命受到影响，因为一般的电站烟道壁厚就有δ5mm，而它却只有烟道壁厚的三分之一到二分之一。如果采用考顿钢或不锈钢等耐蚀材 料，价格昂贵，是不合算的。如果它使用在高温下，则热蠕变疲劳极限会大下降，若在腐蚀性介质中运行寿命更短。 
六、一般设备都有一定的自振频率，刚性节不但会传递这种频率，有的还会产生拱振，造成震动疲劳，产生噪音。 
故而从上可见刚性膨胀节由于它诸多的弱点和局限性，必然需要有一个比它适应性更广泛，更具有优越性的替代品来满足高要求的现代化工业的需要。 

㈡软性膨胀节的优越性 
    随着科学技术的发展，特别是我国改革开放以来，在许多重大工程项目上，引进了国外发达国家的先进技术设备，其中软性膨胀节自然而然地也在我国的电力、冶 金、建材、化工、轻工、造纸等领域中被引进，从而使软性膨胀节的诸多优越性比刚性膨胀节突出地显示出来。从我国第一次电站引进技术中，山东石横电厂30万 千瓦机组和安徽平圩电厂60万千瓦机组的电除尘器，从进口烟道到出口烟道，包括其中的软性膨胀节，都是从瑞典菲达公司成套引进。上海宝钢工程中，也从日本 引进了该项设备，它们均已投运三年多时间。其中山东石横电厂于1986年7月11日正式投运至今，一直运行情况良好，没有发生任何问题，并且充分显示了它 的优越性，已在国内科技界、工程界引起关注。 
为了填补我国这方面产品的空白，我们已在着手制造适合我国国情的，应用量最大的软性膨胀节品种，它将在各个行业，各个领域中日益广泛地替代过去的刚性膨胀 节。全国许多设计院、研究所、和工矿企业用户，都积极支持我们这种产品的发展和应用，特别是与电除尘器有关的烟风道中更是首当其冲。 
我们已经掌握软性膨胀节的设计、计算、配方、制造工艺和安装应用的成套技术，并结合我国实际情况进行了突破性的改进。 
常用软性膨胀节的典型结构： 
     一、软性膨胀节的主体是最外层的膨胀物，它是复合物有金属的、非金属的、无机和有机的编织物组成，也有橡胶的和不同类型材料复合制成，是一个柔软的物体， 因此它可以向任何方向弯曲自如而不致损坏。从而具有吸收三维方向膨胀的伸缩能力。对于膨胀物选用何种材料，取用什么配方，什么工艺方法处理，就是制造软性 膨胀节的关键，这取决于使用场合的工况条件。除了对膨胀量有共同的要求之外，有的还突出地需要耐高温或酸碱或防震、隔震、防噪音，防传递热胀推力，甚至要 求绝热、绝缘等等，那么选用的材料和处理的工艺方法可以特殊选择，以充分满足工况条件和达到用户的要求。 
    二、软性膨胀节的最内层设计了防尘内衬套，使管道内的介质基本上与外层膨胀物主体隔开，减少流体对膨胀物的磨损，并且消除了尘粒在膨胀物内壁上的积沉。 
    三、在内外两层之间填充了软性纤维质的保温材料，一方面为了防止内壁上的结露，另一方面为了使膨胀节在各个方面伸缩过程中有一定的弹性，而且不与内套相摩擦，同时充填了空间使尘粒不易进入夹层。（详见附图） 
对于选用软性膨胀节需要了解的工况参数为： 
1. 管道或烟风道的流通介质，如烟气、空气或其他。 
2. 管道或烟风道中介质的流速（m/s） 
3. 管道或烟风道设计压差（±mmH2O,帕） 
4. 运行的极限温度（±℃） 
5. 管道直径或烟风道的横断面外形尺寸(长×宽)
6. 安装膨胀节处的位移量要求，包括轴向多少？径向多少？或上下、左右向多少？转角多少？ 
7. 其他条件如露点、隔震、消声、绝热、绝缘、耐酸碱等要求。 
由于研制使用了柔软而耐高温、耐酸碱的材料，并掌握了特殊的工艺处理方法，使软性膨胀节具有显著的优越性： 
1. 软性膨胀节是连接于管道系统中某一段的柔性管节，它不但可以补偿管路中因热胀冷缩而造成的轴向即线性方向的位移量，而且可以补偿（圆形的）径向或（方矩形 的）上、下向、左右向产生的位移量，即具有三维方向伸缩能力，并且还可在设计锥度的范围内自由转角。而且它的补偿量远远超过任何金属刚性膨胀节，并且可以 根据工况条件和用户要求随意设计需用规格。 
特别是现代化工业的发展，各种大型复杂的工程中，管道错综复杂，有总管产分管，分管产支管，管道布置走向有上下左右、垂直、水平，都同时存在它们的膨胀位移就必然是三维空间方向的，如果用刚性节是无能为力的，所以现代工业的高度发展必须要应用软性节。 
2. 软性膨胀节一般是软织物做成，所以重量很轻，各种大型烟风道上安装很方便，不需要象刚性节那样把散件发到现场，请安装单位花费很多的时间，请高级的焊接师傅去组装，而且软性节对两边烟风道不会产生过量剪切应力，也不需要进行预拉伸，安装简化。 
3. 软性膨胀节由于是个柔软物，所以不管烟风道有多大的热胀力，它自己不但不会产生反推力，而且也不会传递给另一端管道或其他设备，也不会给烟风道的支承点或支架产生额外的摩擦反力矩，从而也消除了这方面的附加倾复力和内应力，这是它比之于刚性节很大的优点。 
4. 软性膨胀节由于是用耐高温、耐酸碱的材料制成，并经特殊工艺的处理，所以使它可以耐受＋370℃的高温，并且可以耐受除氢氟酸和热浓磷酸以外的各种酸碱类介质。在大气中长期使用耐候性、耐酸性、抗疲劳性均很好，就使软性膨胀节的使用寿命比较长。 
5. 软性膨胀节还具有抗震、隔震的功能，工程中，有的设备不但要求不传递运行产生的固有频率，有的设备在运行特性中必须让设备产生激烈震动，例如，某些水泥除 尘系统中，电除尘器为了定时清灰，必须定时激烈震动，但是由于它前后均由刚性的管道紧固着，使设计要求产生的震动大衰减，使除尘器本身震动力不足，清灰效 果不好，而另一方面却无故地把震动力传递给不该被震动的管路系统或风机等设备，用了软性膨胀节就巧妙地隔震了。 
6. 软性膨胀节还可以具有绝缘的功能，因为它可以用具有绝缘性能的材料做成，当一端发生漏电事故，到了软性膨胀节的位置就被绝缘，不会传给另一端，保证了人身设备的安全。 
7. 软性膨胀节的价格比国产的最优良的全高波刚性节还便宜，更比进口的软性节便宜，可为国家节约大量外汇（详见附表） 
软性与刚性膨胀节经济指标比较表

以上价格为89年资料.
    综上所述，软性膨胀节的许多优越性,使它具有广泛的应用前景,为了加速祖国的四化建设，积极赶上世界发达国家，把国际上习已为常的，标准化了的产品在我国 也尽快地积极开发起来，软性膨胀节我们已经生产出来了，填补了我国的空白，有待于科技界、工程界广泛地应用到各个领域中去，让软性膨胀节优化我们的工程质 量，促进四化建设。