典型错误安装方式
前言
近期我们公司承接制造的一些特种船, 为了提高管路的抗振性能, 均要求在振动幅度较大的动力设备的进出口管路上装设挠性接头。
挠性接头可分为非金属和金属两大类, 非金属类我们主要采用橡胶挠性接头, 其选型及安装比较简单, 在这里不作介绍。在已建造的几型特种船上我们选用了金属软管接头, 而在早期的几型船上均有部分金属软管接头在系泊试验时就出现过被振动损坏而发生泄漏甚至断裂的现象, 有些则在使用较短时间后发生损坏现象。笔者对这些金属软管接头的不同程度损坏的现象进行了分析和处理, 发现多是由于选型不当或错误安装而造成, 可见金属软管接头在设计选型及安装方面的正确与否是非常重要的。2 金属软管接头的选型金属软管接头由金属管体、不锈钢丝网套和接头件组成。在船舶管路系统中主要应用于管路介质为油或淡水的管路与设备之间的连接, 能够补偿一定的相对位移, 起到减振降噪的效果。但是, 如果选型不当, 不但起不到隔振降噪的效果, 反而会由于金属软管的损坏带来管路泄漏甚至设备故障等问题。
金属软管的选型主要包括通径、连接型式、工作压力、温度修正、最小弯曲半径以及软管长度等参数的正确选取。通径、连接型式及工作压力直接取决于管路系统要求, 一般不会有问题, 值得一提的是在选择软管设计压力( 应大于系统工作压力) 时,不宜过高, 因为随着软管的承压能力的提高, 其弯曲能力却大大下降。温度修正及最小弯曲半径对产品来说是固定的, 由厂家给出。而我们常常出问题的是金属软管的长度的选取, 软管过长会引起失稳, 增大流阻,以及附加的机械损伤及振动问题, 软管过短可能达不到补偿、减振消除噪音等目的, 还会造成弯曲应力过大, 影响寿命。
以下仅就船舶管路中常用的两种典型情况下的软管长度的选取进行介绍。
1 ) 轴向位移补偿
我们往往以为既然是软管接头就必定可以自由伸缩和弯曲, 但事实上金属软管本身不能进行轴向的拉伸, 但是可以通过如图1及图2 所示的安装方式来达到补偿轴向位移的目的。在图1的情况下, 我们可以通过进行轴向补偿量计算来选取合适的金属软管长度。
3 金属软管接头的安装
L一选用的金属软管长度;
L m in 一金属软管弯曲后的直线长度;
x 一轴向补偿量;
R一金属软管弯曲半径;
D 一金属软管通径;
0 一金属软管工作弯曲角;
K 一系数( K = l 一1.5 )。
2 ) 径向位移补偿
金属软管在径向的位移补偿情况, 如图2 , 其长度取决于其设计弯曲半径和横向位移量的大小。当金属软管长度和弯曲半径一定的情况下, 工作弯曲角e 越大, 横向位移补偿量越大, 但工作弯曲角O 必需小于4 5 0Y = Z R ( l 一e o s o ) 犬D e o s g
金属软管接头的安装型式及安装长度的选择与其所要实现的补偿功能是息息相关的, 表1及表2是以管体材料选用S U S 3 0 4 的船上常用的软管为例说明如何根据补偿量来选择软管长度和安装长度。在实船使用安装中常常出现错误:l) 如下图3 所示, 这是最常见的错误。
在这种安装形式中, 由于设备的振动方向主要为上下垂直振动, 因此, 该金属软管主要补偿的是其轴向的位移, 我们知道金属软管本身在自然状态下不能补偿轴向位移, 这样的安装使用结果就必然是金属软管无法承受强烈的轴向拉伸而产生断裂, 从而导致管路泄漏。正确的安装安装方式见图4 、图5。
在图4及图5 中采用了图1所示的软管接头, 当然根据实际需要亦可以采用图2所示的软管接头。
2 ) 安装时使金属软管两端发生相对扭转现象。主要出现在金属软管两端为法连接形式时, 在船上安装现场, 往往会由于安装误差, 使被连接的两端法兰孔无法对齐, 而发生偏移, 并以为软管接头可以承受扭转位移补偿, 但是实际上, 金属软管本身是不能补偿这种扭转位移的, 造成的结果是金属软管被扭断, 管路发生泄漏。这种情况下, 可以选用一端松套法兰连接的金属软管来连接。
3) 安装时金属软管两端存在较大径向偏移。虽然金属软管本身可以补偿横向位移, 但如果在安装时就使其两端存在较大相对径向位移, 就会使该方向实际可补偿量减小, 有可能造成使用中在该方向需要的补偿量大于软管在此方向上的实际可补偿量, 从而使金属软管发生疲劳损伤而损坏。
4 结束语
以上仅介绍了减振用的普通金属软管的选型及安装, 在实际应用中还可以根据振动特点实际需要选用一些特殊的金属软管,如带拉杆的泵用补偿器等。