解析船舶管系膨胀补偿及气囊消除方法
时间：2020-12-15 04:01:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要 在船舶管系安装中，由于外界因素的影响，船舶管路水发生一定的变化，其中船舶管系膨胀是较为常见的一种现象。本文主要详细分析了管路膨胀的产生原因、气囊形成愿意以及解决方法，从而为船舶管系的膨胀问题解决提供一定的参考意见。
关键词 船舶管系；膨胀补偿；气囊消除；方法
实际上船舶管路的安装并非是在理想的状态下。比如柴油机排气管路产生的高温会引起管路的膨胀。由此可见，管路在外界条件的影响是非常容易发生形变的。因而工作人员应当重视加大对管路膨胀以及气囊产生的研究力度，从而延长管路的使用寿命，提高船舶建造质量。
1 膨胀补偿
1.1 产生原因
船舶管路会因为温度的变化而产生热胀冷缩现象，受热时管路会发生膨胀，冷缩时有可能导致断裂。为了防止这种现象的产生，工作人员会采取一定的补偿措施确保管路质量。防止这种破坏现象就称之为膨胀补偿。另外，在船舶的运行过程中，船体构件的振动也会造成管路的变化。这种变化的偶然性更大，更加难以计算。为此，在船舶管路设计之时，设计人员应当将上述两种引起管路膨胀的现象考虑进去，合理设计船舶管系。同时，在选择膨胀补偿方式也要考虑管路膨胀补偿的形成原因，并结合工程条件[1]。
1.2 处理方法
从原理上来说，进行管路的补偿可以通过进行管路折弯，从而降低管路的应力。从方法来说，实现管路弯折具有很多种方法，能够用于膨胀补偿的方法包括两种，即自动补偿和补偿器补偿两种。不同的解决方式其应用范围、方法各有不同，工作人员应根据实际情况进行合理选择，从而延长管路的使用寿命。
首先，所谓自动补偿是指利用管路本身的弹性形变，用局部缓解整体形变的方法。在应用此方法时需要注意将弹性形变值控制在标准范围内，并消除应力最终满足船舶管路的使用需求。自动补偿包括两种方法：一是垂直相交自动补偿。具体方法使两条垂直相交的管线，当温度升高后，管路各自延伸，但是由于两端是固定，为此，每段管路都会发生形变，从而使管路整体的形变量减小。二是充分应用最大弯曲应力，实现管路线路的弯曲变形。
其次，补偿器补偿法主要利用补偿器实现管路的膨胀补偿，这种方法主要适用于船体空间狭小，且管路无法弯折过大的情况下。另外，如果无法采用自动补偿方法的情况下也需要采取补偿器补偿。补偿器补偿法主要包括波纹形膨胀接头补偿和补偿管补偿。所谓波纹形膨胀接头是指利用钢制波纹形管接头或是其他材质的波纹形管接头，实现管路膨胀补偿。此方法适用于在590千帕压力运行的管路。例如与主机排气管路。另一种管路补偿是将管路整体或局部做成弯头。比如在高压蒸汽管路上可以采用管路補偿。这样既能节约成本，也能减小管路形变量。
最后，膨胀补偿还存在一些其他问题。比如虽然采用弯折管路方法能够有效解决膨胀问题。但是会造成另一个问题，即管路内会产生空气囊。具体体现是如果高水位的液体无法在管路内向低水位流动，在温度极低的情况下（冬季室外），管路内的液体就会冻结从而造成管路冻裂的问题。为此，在应用膨胀补偿措施时，还应当采用合理的方法解决气囊问题[2]。
2 气囊消除
2.1 气囊形成及其影响
在管路设计中，可以结合物理知识，使管路不存在能够形成水封的位置，就无法形成气囊。但是在实际的管路施工中，由于各种因素的影响，管路的布线方式多种多样，无法完全避免气囊的产生。总的来说，产生气囊的条件包括三个：①管道存在驼峰状的最高点。②在最高点的两侧能够形成水封。③管路内的液体流动速度小于气体的流动速度。为此，施工人员应当采取科学、合理的措施消除气囊。
如果在管路中形成气囊，就会造成管路内液体流动的阻断，同时由于气压的作用还会导致整个管路的停滞。另一方面，如果管路的气囊体积小，不会完全堵塞管路。那么管路内的液体还会继续流动。虽然能够保证管路的正常运行，却达不到之前的工作效率。总的来说，气囊不仅会影响管路的正常运行，还有可能造成整个管系的瘫痪。只有合理消除气囊才能使管系膨胀补偿情况得以缓解，才能够真正确保管路的正常运行，最终提高船舶的建造质量。
2.2 处理方法
在管路传输液体的过程中，如果出现管路堵塞现象，则应先进行管路检查是否存在堵塞，切记拆管。如果存在气囊，则应当仔细分析管路位置，找出管路中形成气囊的位置，然后结合实际考虑选择何种气囊消除方法。长期实践证明，这样既能快速消除管路堵塞，也能够缩短管路故障修复周期。常见的气囊消除方法如下：
（1）如果管路中存在驼峰式的布置，并且管路直径和液面距离驼峰顶点距离较小时，液体在顶点的流动速度会小于空气的流动速度，无法有效排除驼峰前后管路内的空气，从而形成气囊，造成管路堵塞。对于这种情况，在处理时可以进行管路部分的拆除。如拆除驼峰前后位置的管路放出空气，并使液体顺畅通过。这样便能够消除气囊。
（2）根据气囊产生的条件可知，在进行管路设计时应当尽量减少驼峰状管路的出现，从而杜绝气囊的形成。当然，设计人员还可以根据其他两个条件，进行气囊原理分析，并选择合理的设计方法消除气囊。比如说如果管路的布置条件有效，无法避免驼峰状管路的形成，则可以适当增加液面与驼峰状顶点的距离，也就是增加水平线之间的液位差。这样即使无法避免气囊的产生，也不会造成管路的完全堵塞。
（3）在管路设计初期，设计人员就可以优化设计方案，预防气囊产生。如要求在管路制造、安装之时，再气囊的管端加装能够放气用的旋塞。比如说在连接法兰处前后安装旋塞，如果需要消除气囊，则旋松连接法兰后一个旋塞。（前后的判定根据液体源头，在连接法兰与液体源头之间的旋塞称之为前，反之则为后）倘若旋松前一个旋塞会发现管路内有液体四溢，而气囊仍然存在。另外，需要注意的是如果管路内存在多处气囊则应当选择较大的气囊进行消除，能有效提高气囊消除质量[3]。
3 总结
综上所述，在船舶管系设计初期，工作人员应当从膨胀补偿和气囊的产生原因入手，采取科学的设计方法解决管系膨胀、气囊问题，从而提高船舶管系的质量。
参考文献
[1] 赵纪锋.船舶管系膨胀补偿及气囊消除方法[J].科技经济导刊，2016，（08）：72-73.
[2] 余世林，王斌.船舶管系的安装与膨胀补偿[J].江苏船舶，2003，（02）：23-25.
[3] 张兴伟.船舶管系制作、安装质量控制[J].科协论坛（下半月），2010，（11）：20-21.
