波纹管计算按照EJMA第九版2011增补、GB/T12777-2019以及GB/T35990-2018进行。对于多种材料组合波纹管计算,由于EJMAEJMA第九版没给出相应算法,选择EJMA标准时本站计算按照论文《美国膨胀节制造商协会标准圆形波纹管膨胀节应力计算原理及其拓展推广计算》(刊于《石油化工设备》2019年第5期) 和论文《EJMA标准中圆形波纹管工作刚度计算的分析与探讨》(刊于第十五届全国膨胀节学术会议论文集)里的计算方法进行计算,主要为部分层更换材料和壁厚的计算,首波降波高的计算,复式产品中间接管重量引起两端波纹管参数不同时最恶劣参数计算等。 若不认可这些计算方法,不选择相应选项即可。对于国标则按照国标规定进行计算。
    本站为注册用户建立有独立数据库。对于未注册者只能实时计算,相应计算所用参数、系数等都需要现填现算,比如模具信息、部分计算当量系数等,会比较麻烦。
    1.产品类型第13项"单-复式补偿器"主要用于自动计算,当不确定是用单式还是复式时,可选此项,程序会自动比较选择。手动计算选择此项会按照复式进行计算。同理第8项可吸收横向的直管压产品的工作波1,自动计算会比较采用单式还是复式,而手动计算一律按复式计算。
    2.输入材料常温态实际屈服应力,即EJMA中Sym,不选填此项,就按标准中的值。更换材料部分,ejma算法为:输入壁厚,则按照输入的壁厚计算,不输入则认为壁厚与常规层壁厚相同。国标算法一律认为厚度相同(无指定厚度项)。
    3.关于轴向位移正负问题,本站不用正负来区分拉伸压缩,直接通过选择来确定,然后后台根据选择来调整正负。但是累积位移的轴向位移除外,累积位移的轴向位移仍然需要通过输入正负值来区分压缩拉伸。
    4.关于横向位移,角向位移的y、z方向对应的问题,EJMA未给出两个方向均有位移的横向和角向位移叠加的计算示例,仅在4.2节中写出横向与角向位移需在同一平面内,才可代数和叠加,其余一律需要矢量和叠加。据我们了解,很多设计师在这方面并没有太多关注,很多设计师认为总位移就是角向位移和横向位移分别矢量求和后,简单相加就是总位移,这是不对的。举个例子,y方向,横向当量轴向位移为20,角向当量轴向位移为1,Z方向,横向当量轴向位移为1,角向当量轴向位移为20,如果先分别矢量求和横向、角向再相加,那么总当量轴向位移约为40,但其实横向矢量和点与角向矢量和点并不在一个平面内,两者夹角接近90度,并不能简单代数和。因此本站算法是先把y方向的横向当量与角向当量求代数和,z方向的横向当量与角向当量求代数和,最后两者求矢量和,结果约为29。写这段说明就是要明确,本站程序填写横向位移和角向位移时需要注意对应好相互位置关系,填的位置不一样,结果是不一样的。
    5.对于角向和角向横向产品,仅计算y方向的补偿量,z方向的补偿量会被忽略。
    6.冷紧位移默认与工作位移方向相反。点击冷紧带压可以填写冷紧压力,程序会同时计算一套冷态的应力数据,自动计算会确保热态,冷态都不超标。但是最后结果页面不显示冷态结果。
    7.中间接管重量影响与频率计算:对于复式产品,有接管内部直径填空项,由于有的产品接管内部有保温或浇注料,因此内流通直径不一定就是接管内径,此项需要手填,浇注料等重量,加到接管线性重量中去。内压直通直管压和可吸收横向的内压直通直管压产品不进行频率计算,即使选择了也不会计算。曲管产品只对工作波进行频率计算,平衡波不算。角向横向与万向横向产品只计算单段波纹管的频率。
    8.累积位移的影响,EJMA中,当有累积位移时,仅仅是要求单独计算出应力然后综合核算寿命,并没有考虑累积位移和正常位移叠加时,可能会出现的Kr以及ec增大而导致的问题,而Kr又是直接影响强度问题。例如两容器之间的连通管,承受两容器热位移差和沉降差,分别单独计算,均可满足要求,但是合并计算可能就会Kr的增大而导致S2超标,而这个问题还不会在一开始出现,而是要到沉降到一定值时才会发生。本站计算累计时,寿命是按EJMA计算(即不调整e),但是会进行调整Kr和ec,ee等值,确保绝对安全。
    9.复式产品中间接管热伸长的影响,自动计算模式会考虑并加入计算,手动计算不考虑,由设计师自行考虑。
    10.自动计算,只有在所有要求全部满足时才会输出结果。手动计算则仅仅校核位移是否满足,其他无论满足与否均会显示结果,在不满足项后面会提示“不满足”。
    11.首波降波高的计算,本站只考虑通用产品,在只承受轴向位移且无材料更换层时进行计算,不满足时,手动计算即使填了降波高值也会被无视,自动计算,填了首波波峰不大于某值,会被当成所有波纹波峰的最大值。当所有波峰最大值也填有值时,取两者的小的为最终值。
    12.自动计算中,需要填写两端接管尺寸,用来判断模具是否可用,以及有些成型方式波纹管直边直径可变时计算确定波纹管直边直径,确定波纹管接管连接方式,比如内焊还是外焊,要不要机加接管或是加垫环,这些都有相应当量价格增加量,会在后面一一说明。
    13.自动计算对参数优劣的评判采用当量价格,当量价格越低的越好,当量价格并不是各部分价格简单求和而得,每个部分都会有一定的系数进行调控,由于目前本站未建立数据库,因此各种系数部分反映在页面上由用户手填,部分由程序内置了,待数据库建立后,这些系数都会交由注册用户自行根据本厂情况设定。
    14.自动计算中,交货期类型,决定了时间系数的值,而本自动计算中时间系数几乎作用于所有非波纹管零部件,包括铠装环,套箍,机加等后面会一一说明,目前测试版采用统一的时间系数,后期将会根据需要对每个作用点分别设置相应的时间系数,目前统一时间系数,普通件为1,急件为1.35,特急件为2。
    15.自动计算中,产品数量也就是最终管坯的数量,这个会对最终管坯下料方案有影响,也即是影响最终当量单价。
    16.自动计算中,层数系数的作用,本站使用公式:最终系数=1+时间系数*层数系数/100来确定最终的层数系数。由于层数多意味着管坯多,下料、焊接的工作量会增加,本站暂时使用此一最终层数系数,作用到原材料用量上进行调整,而且此系数也受交货期因素影响,交货期急的,层数少的参数会有优势。当然如果不想做此调整,只要层数系数输入0,则最终算出的层数系数即为1,便不会有影响了。
    17.自动计算中,设有内焊当量价格增量计算式,这个目前并未放在页面上而是直接内置在程序中,待后期数据库建立,会由注册用户自行填写相应系数。内焊当量增加算式中的系数随着口径增大而减小,当口径大于1200则减小为0。当选择了必须内焊选项,则无论口径多大,内焊增加量都为0。此系数受时间系数影响,复式产品除内焊数量加倍外,系数也加倍。
    18.自动计算中,设有机加当量价格增量计算式,这个目前并未放在页面上而是直接内置在程序中,待后期数据库建立,会由注册用户自行填写相应系数。机加当量增加算式中的系数随着口径增大而增大。当选择了必须对接焊接,则无论口径多大,机加当量增加算式中的系数都为最小值。此系数受时间系数影响。
    19.自动计算中,对于复式产品,当中间接管重量引起轴向单波当量轴向位移大于e0(见论文《EJMA标准中圆形波纹管工作刚度计算的分析与探讨》),则认为过重,选中此项,程序即会考虑增加支撑而不再考虑中间接管影响,程序内置了支撑当量价格简易核算方法,也会算作波纹管当量价的一部分,目前暂时使用中间接管总重*系数*时间系数的方式来模拟当量价,意即支撑1公斤重量需要的费用,这个系数会在数据库中由注册用户自行设置当然这个也受时间系数影响。不考虑此费用则设置为0即可。
    20.自动计算中,选择了"设置波纹管长",对于单式产品,无论选择"不大于"还是选择"等于",都会被认为是"不大于"。
    21.自动计算中,复式产品内置中间接管最大转角为15度,超过15度的参数会被忽略,此值将来也可在数据库中由用户自行设定。对于手动计算,暂无此一设定,手动计算中间接管转角是否过大由用户自行判断。
    22.自动计算中,压力平衡产品,目前程序内置允许不超过10%盲板力的不平衡力,超过则认为不满足要求需要换用其他参数,后期此判断百分数也会交由用户自行设置。
    23.自动计算中,接管的线性单价,对于复式波纹管,很多情况下,用户对产品长度没有要求或者仅仅是要求不大于某一个值即可,那么此时考量一个设计是否便宜,不能只看波纹管,中间接管的价格也是需要比较的,选择一个合适长度才可得出最优设计结果,因此需要输入中间接管线性单价,这个单价包括所有需要厂内安装的附件例如抓钉等。
    24.自动计算中,单式波纹管导向问题,程序内置一定导向当量价格的估算算法,用以比较是增加导向还是加厚壁厚而不导向哪个更划算,此算法受时间系数影响,对于急件更加倾向于增加壁厚而不导向。待数据库建立后由用户自己设置相应系数。
    25.自动计算中,最小波高不小于波距的0.7倍,此系数后期亦由用户自定。
    26.自动计算中,目前仅使用卷板来核算原材料用量,其中1000,1220,1500宽度卷板为常用宽度默认选中,1800为非常用宽度,默认不选,目前对原材料未引入修订系数,后期待板材拼接的原材料算法开发好以及数据库建立后,会增加原材料系数和纵焊缝当量系数。原材料系数,常规材料取1,非常规材料取略大于1的值,库存余料和边角料取小于1,此系数作为材料的一个属性由注册用户自行设定并记录在材料库存中。
    27.自动计算中,模具的设置,目前只能通过设置的3个自定义模具参数,现填现算,或者选用无模计算,这个是本站的一个小特色,即没有模具,根据计算结果现开模具。模具带有模具系数这个属性,默认值为1,不同的成型方式其成本应该会有微小差别可以通过微调这个系数来调整。另外还可以通过微调这个系数设置模具的优先级。这个系数直接与计算出的原材料量相乘,这个系数不受时间系数影响。模具中直边长为工艺边的单边长度,用来计算下料展开宽度,卷板宽度足够时使用常规值,不够时会使用介于最小和常规之间的合适值。目前设备能力一项暂时无用。
    28.自动计算中,手动输入模具参数中,指定波距即表示下面输入项为波距,指定间隙表示下面输入项为波谷中模具与两侧波纹侧壁的间隙和,波距使用:2*(膜片厚+间隙+波纹管壁厚)来计算波距。程序设置间隙上下限值为1和5,即限定间隙值在1-5之间。自动计算铠装环底部直径设计即等于模片厚度。当使用指定波距时,程序会考校波距与膜片厚是否适合,不适合的参数会被忽略(主要是判断总壁厚是否过厚)。当使用指定间隙时,当输入的间隙大于5会被修改为5,设置的小于1会被修改为1。
    29.自动计算中,铠装环结构型式设置模块为向上兼容模式,即选择了一种结构形式,表示其上面的结构形式都为可用。默认的为选择第一种模式即胀型模具可用圆钢铠,对于非胀型模具相当于不可用铠。对于第三条结构形式允许外环焊接,对于P*D值较大的波纹管,使用拼接铠装环,其设计难点主要就是连接件,有时候由于连接件的难以设计而不得不采用整体铠装环。铠装环外环焊接是比较容易做到的,焊接时保护好波纹管,焊缝系数暂采用0.6(将来可由用户自行设置系数),可大大降低连接件的设计难度,减少一些不必要使用整体铠的情况。
    30.自动计算中,铠装环连接搭板的材料设置采用铠装环的材料设置,即只有铠装环材料选择了高一等级的材料为可用状态,计算搭板时才会在尺寸不够时考虑升级材料,例如铠装环为Q235B,只有选择了Q345为可用,计算搭板时才会考虑使用Q345。
    31.自动计算中,铠装环的计算,目前内置设定铠装环面积不大于波纹管截面积的5倍,将来由用户自行设定倍数。组合铠装环的环板和外环/外弧板全部采用扁钢制作(环板由扁钢盘弯而成,当Dm/环板高度大于10则认为不可盘弯而重新考虑其他尺寸,此系数后期也由用户自行设置。程序会尽量选用环板和外环尺寸相同,则可使用一种扁钢制作),暂不考虑钢板切割。程序会校核波纹管侧边直段的上端到铠装环的环板侧壁的间距不小于0.5*ec,确保压缩空间足够,当ec很大,接近压缩极限时,铠装环就只能使用圆钢铠,因此有些ec大且需要铠装环面积大的参数会被认为不满足要求。
    32.自动计算中,频率的计算只按照常规材料层、常规波高进行,不考虑更换材料层和首波降波高。
    33.自动计算中,最大外压只在工作压力小于0时计算,最大外压计算不同于标准,本程序的计算最大外压,不考虑接管,使用波纹管截面惯性矩计算,受压长度目前暂时按照波纹管长度+1000进行。
    34.自动计算中,一般情况下负压工况不会增加铠装环。但是有一类特殊情况,就是平面失稳不满足要求而其他性能均满足时(目前我们暂认为负压会引起平面失稳),增加圆钢铠装环是否可以与正压工况一样不用再考核平面失稳,有些优秀参数仅仅平面失稳,增加圆钢铠比增加壁厚来的划算。我们决定目前暂时按照负压工况铠装环依然能对平面失稳起作用来进行处理,程序会比较加铠还是增加壁厚哪个更划算。在此情况下会出现负压工况加铠的情况,应力S1-S4按无铠计算,刚度,位移分配,S5-S6,寿命等均按有铠处理,此时平面失稳压力被修改为无穷大(本程序无穷大为1000000000)。