利用Excel编制方型补偿器选型电算表

利用Excel编制方型补偿器选型电算表
郭鹏辉
(大连化工研究设计院,辽宁大连 116023)
摘要:利用Excel电子表格提供的功能,可在一张表格中一次完成方形补偿器选型及弹性力计算。
省去了热伸长计算、外伸臂及横梁查表以及弹性力计算等过程,管道多时尤其显出其优越性。表
中设计了分组计算功能,当外管架上需要增减管道时,可在表格中预留位置,使得处在同一中心线
上的补偿器集中显示,便于观察调整。表中设计了计算值及实际值,可根据理论计算结果直接选
定实际需要的数据。由于设计了分组计算功能,为固定点推力计算提供了方便。表中还给出了所
计算管道的固定支架最大间距,便于设计人员确定固定支架的位置。所有计算结果一目了然,使
得查找、修改、校核更加方便。
关键词:方形补偿器;电算表;查表选型;推力计算

中图分类号:TQ055.8 文献标识码:B 文章编号:1005-8370(2010)02-28-03

管道受热膨胀会引起变形,这在热力管道设计
过程中,是肯定要遇到的问题,通常的解决办法就是
在管路上设置补偿器。通过补偿器变形来吸收管道受热伸长部分。而方形补偿器则是其中最常见的一种。方形补偿器具有加工方便、轴向推力小、不需经常维修等优点。尽管占地面积较大,但还是一种很受欢迎的补偿器。在方形补偿器设计过程中,需要计算热伸长量,再通过查表才能确定补偿器的尺寸。如果补偿器的个数不多还可以,假如需要设计的补偿器很多,比如在工艺的外管架设计过程中,补偿器通常都比较多,这时如果一个一个地计算、查表,工作量会很大,而且容易出错。能否利用计算机编制一个电算表来解决这些问题呢?作者开始尝试利用Excel编制方形补偿器的电算表,目前已经可以利用该电算表在一定范围内进行方形补偿器的选型计算。1 传统选型过程介绍通常补偿器的选型计算包括以下几个步骤:1)根据管道的公称直径,查取方形补偿器两端固定支架间的最大距离,从而确定该补偿器两端固定支架的位置。得到计算需要的管段长度L。2)查取管材在设计温度时的线膨胀系数A。3)根据热媒温度及管道安装温度,计算其温差vt。4)根据公式vL=A#L#vt计算管段的热伸
长量。
5)根据管道所处的环境,选择方形补偿器的型
号(外伸臂与横梁之间的比例关系)。
6)根据计算得到的热伸长量vL以及所选的型
号,从方形补偿器选用尺寸表中查取所在管径对应
的补偿器的尺寸(横梁长度a、外伸臂长b及弯头的
曲率半径R)。
7)按公式Px=R#W/b计算补偿器的弹性力,
或直接查表获取补偿器的弹性力估算值。
8)如果水平敷设的管道不止1根,则须按管道
布置的实际情况,将外侧布置管道的补偿器尺寸进
行放大。
可见,当水平布置的管道数量较多时,(象工艺
外管架管道的设计),会出现多次计算、多次查表的
过程,对设计人员来说,既繁琐又容易出错。

2 方形补偿器电算表
首先要说明的是:本文所讨论的方形补偿器电
算表,完全是依照传统的计算以及选型方式而设计
的。利用计算机的方便使得设计人员可以减少很多

28纯 碱 工 业
图1 同一中心线上的多个补偿器
的工作量,并提高设计质量。方形补偿器电算表是一个具有表头的空的电子表格文件(如表1所示)。设计人员只要在指定列中输入所需的已知条件,所有相关的计算结果便立即显示出来。在/补偿器名称0列中,设计人员可根据具体情况给具有相同中心线的补偿器统一命名,这样可方便查找和修改。在/管道外径0列中,每个单元格都设置了一个下拉列表,设计人员可从中选择补偿器所处管道的管径。设置成下拉列表形式,一是可以方便输入,二是可避免数字输入错误,因为计算过程中所涉及到的管径都是与管径列表中的数值链接的,如果输入值与管径列表中的值不符,程序将会出现错误。/管道壁厚0、/管道长度0及/工作温度0三列均为已知数据列,可按实际情况如实输入。当前述四列输入完成后,/温差0、/热伸长0两列的值便自动计算出来了(其中管道的安装温度按常规的-5e设计)。此时,在/补偿器计算尺寸0列中的/类型0单元格中选择适当的类型值(1~4中的任意值),补偿器的尺寸就自动的计算完毕,并显示在/补偿器计算尺寸0列中。若处在同一中心线上的补偿器有多个(见图1),这种情况下需要外侧补偿器的横梁加长。实际补偿器的尺寸不可能是前列所示的计算值,需要视管
道的具体情况确定。电算表中设计了/补偿器实际
尺寸0列,用来输入最终确定的补偿器尺寸。因为表
中的补偿器顺序可按管道的实际布置情况排列,所
以每一个补偿器的实际尺寸的确定都可以参考前一
个(内侧的)补偿器来进行,操作起来比较方便。另
外/补偿器实际尺寸0列还设有纠错功能,一旦输入
的实际值小于计算值,计算机将会出现提示,限制错
误数据的输入。

当上述内容完成后,弹性力自动计算出来,显示
在/弹性力0列中。因为补偿器尺寸有计算值和实际
值两种,所以弹性力也依此分为计算值和实际值两
列。可参考表中的值提出该补偿器对固定支架所形
成的弹性力。作为土建条件在计算管架综合受力时
使用。
表1中的许用应力/R0和/断面抗弯距W0、/内
径0以及/固定点间最大允许距离0均自动生成。

表1 方形补偿器电算表
补
偿
器名称管道外径mm管道壁厚mm管道长度m工作温差e温差e热伸长mm补偿器计算尺寸mm补偿器实际尺寸mm弹性力N类型横梁a外伸长b弯曲半径r横梁A外伸长B计算值实际值土建条件RMPa断面抗弯矩W

10-6m
3

内径mm固定点间最大允许
距离
m
F189"050300305183133902050356350021001163113511021.698160
F2

管径由该下拉列表中选定
与查表效果相同
按现场情况选取

F3
F4
F5

可任意命名
F6
F7
F8
F9
F10
F11
F12
F13
F14
F15
F16
F17
F18

292010年第2期 郭鹏辉:利用Excel编制方型补偿器选型电算表
经验交流
石焦储运系统设备改造
赵晓焕
(唐山三友化工股份有限公司,河北唐山 063305)
摘要:通过对石焦储运工序中的装卸桥、皮带机、振动筛等设备进行技术改造,提高了储运能力和
筛分效率,延长了设备使用寿命,取得了较好的效果。
关键词:装卸桥;皮带机;振动筛;石灰石

中图分类号:TQ114.161 文献标识码:B 文章编号:1005-8370(2010)02-30-03

我公司石焦储运系统的主要任务是为石灰车间
输送石灰石和焦炭(或白煤)。随着公司产量的不断提高,对原料输送能力提出了更高的要求。为提高输送能力,降低设备故障率,我们对石焦储运系统的主要设备进行了技术改造。1 对石储装卸桥的改造我公司石货场共有4台10t/50m装卸桥,主要用于物料输送和货位搬倒。装卸桥由金属结构、行走机构、提升机构、给料机构、电气系统和操作室
几部分组成,主要设备问题有:由于长期露天使用,
钢结构腐蚀损坏严重;制动器可靠性差;传动机构故
障率高;以及抓斗、钢丝绳故障频繁、寿命短等,已不
能满足公司生产要求,为此,我们对此进行了技术改
造。

需要指出的是:该电算表编制的依据是目前手
头能够查到的手册上的资料,管径必须为/管道外径0下拉列表中的值;电算表中热伸长最大值为250mm。如果工作温度过高造成热伸长超过此最大值,则该补偿器的计算将没有结果。虽然在一定范围内可通过减小管道长度的方法来减小热伸长量,但毕竟有限。所以本程序较适合于管径不是太大且温度不是太高的情况。3 结 论通过上述介绍可知:利用电算表进行方形补偿器选型有以下好处:¹计算速度快;º计算结果相对准确,可避免手算出现的计算错误;»免去查表过程,电算表中的计算值都是与后台列表中的值链接的,参数一经选择(如选择了某一个管径)与其相关的数据便立即被提取。不必象以往那样每个补偿器都要去查一次表;¼可以将同一处的补偿器作为一
组考虑,这样横梁放大比较方便,如果此处增减管
道,修改起来也相对容易一些;½该电算表有一定的
纠错功能,可避免管径值输入错误;可防止两固定支
架间距离过大;如果选择实际尺寸时出现笔误(如实
际选择的外伸臂比理论计算值小),程序可出现提
示,限制错误数据的输入。
该程序是利用Excel进行编制的,使用起来非
常方便,不必再为计算机添加任何其他软件。也许
在一些大型的综合性软件中也包含这部分内容,但
大型的综合性软件价格较高,且适合自己的内容又
可能很少,所以对于没有此类软件的设计人员来说,
该电算表应该算是一个很小的但比较适用的程序。

收稿日期:2009-10-23

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