旋转补偿器设计探讨

李明亮

（华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530011）

热力管道在敷设时需要考虑热补偿的问题，其中比较常见的补偿方式有自然补偿(L型,Z型及空间立体自然补偿)，Π(方)形补偿器及波纹补偿器等方式；而无推力旋转型补偿器作为热力管道一种新型补偿器目前也逐步得到了工程行业的认可和运用。与传统补偿方式相比，旋转补偿器主要有如下优势：

（1）实现长距离输送蒸汽：使用旋转补偿器可大幅提高热网管道长距离输送蒸汽的能力，从而扩大了供热半径，这对于实现集中供热、节能环保也具有积极意义；

（2）安全性能高：与其他补偿方式相比，旋转补偿器无内压推力、对固定支座推力小、与管道同寿命、密封性能好，从而给热网管道的安全运行提供了充分保障；

（3）增加经济效益：采用旋转补偿器可明显降低管道的压降和温降，从而使管损得到有效控制，显著提高企业效益；

（4）节约投资：采用旋转补偿器的补偿距离通常能达到数百米，补偿能力是传统自然补偿、套筒补偿、波纹补偿的数倍之多。可以大大减少补偿点，减少固定支架的土建费用，比采用自然补偿方式可节省不少投资。

下面笔者就旋转补偿器的使用总结如下经验：

旋转补偿器一个最大的优点是补偿量大，很多厂家产品资料上的补偿值可以达到1800mm，比传统补偿器200mm左右的补偿值大很多，相应的补偿距离也比传统补偿方式大很多，但长距离补偿时也需要注意一些问题。由于旋转补偿器的补偿距离较长，支架的位移量随着距固定点的距离的增加而增加，虽然厂家产品样本可以补偿1800mm，但从安全角度考虑，设计上建议控制最大热位移在1200m以内，在支架的选型设计中，要认真核算每个支点的位移值，管托底板长度要比热位移值大，一般大100mm为宜，以免出现支座脱落的情况。同时应注明，在管网安装的过程中，对管部进行必要的偏装。

在一定管段内要安装导向支架以确保整个供热网的安全性；考虑到旋转补偿器在摆动过程中会发生一定侧向位移，所以补偿器附近应避免安装限制侧向位移的导向支架；尽管旋转补偿器具有优异的补偿能力，也不能布置的特别长，而是应该在充分参考设计温度的基础上选择合适的布置间距。通常来说，如果设计温度在300℃以下，且管径DN300以上，布置间距可控制在400m范围内，而设计温度300℃以上，或管径DN300以下，布置间距应相应减小。

为减少管段运行的摩擦阻力，在滑动支架上应安装滚动支座。为避免管段挠曲要适当增加导向支架，建议每隔3个滑动支架配一个导向支架，且导向支架也应设计成沿轴向滚动型的，可以大大减少对固定支架的推力。

旋转补偿器是通过力臂旋转摆动来实现补偿的，在力臂长度一定的情况下，摆动角越大补偿值越大，但补偿器密封材料的使用寿命越短。通常摆动角控制在30°以内为最佳，若角度不够可以适当加长力臂或调整补偿距离来实现。但要注意旋转力臂不宜过长，设计上应核算旋转力臂的热位移大小，避免滚动支座被推翻。

旋转补偿器安装时须要预偏装，当旋转补偿力臂和前后管段成90°角时，最有利于旋转补偿器组部位释放应力。通常偏装值应超过热位移值的一半，以保证管道热态时的安全。

旋转补偿器大多用在较长距离供热，这就不得不考虑管道的散热损失，传统的支架都是管道托座暴露在保温层外，这是管道热量的一大损失。旋转补偿器的托座随着热位移量的增大而增长，这部分热损失不可忽视。在很多工程上是采用保温型管托，使除固定支架外的支架通过保温层间接与管道接触，及大减少了散热损失，起到了很好的保温效果。

旋转补偿器的热位移较大，位移最大的地方能超过1000mm，而保温材料的热胀系数通常小于钢材的热胀系数，这导致在管道热位移大的地方，保温层容易拉扯损坏。保温层在设计时宜选用多层保温，并且各层缝隙要相互错开，以达到在热态时有较好的保温效果。

几种常用旋转补偿器推荐：

(1)其中样式A要求两条管道布置水平错开，两条管道的水平距离即为力臂长度。此布置需要有足够的水平空间，常用于管廊上的热补偿，可使用两组补偿器共用一个固定支架的布置方式，两补偿器对固定支架的受力可以两相抵消；

(2)样式B的两段管在同一条线上，通常用于单管布置的补偿方式，布置上要注意力臂对管道两侧的影响；

(3)样式C的两段管有水平高差，利用管道水平高差做力臂；

(4)样式D的两段管有角度且有水平高差，利用管道水平高差做力臂，此布置只能吸收a方向来的热位移，要求固定点b离补偿器尽可能短，以减少扭矩。

总结

随着集中供热工程的推广，热网管道尤其是供热蒸汽管道增加供热距离的需求越来越多，所以在同等供热参数和用户用汽参数条件下，如何能够有效减少压力和温度的损失，成为各地供热设计行业的一个研究方向。旋转补偿器以其良好的长距离补偿性、密封性以及经济性，在供热行业得到广泛的运用。但是由于旋转补偿器的布置灵活性、适用范围广，设计人员还是要根据各个项目的自身特点，合理设计，以期达到更好的经济性。