热力管网中旋转式补偿器的应用分析

摘 要：热力管网的运行状态必须保持稳定和安全，影响其安全运行的因素之一是热胀冷缩问题。要解决热涨冷缩带来的应力以及热伸长等问题，需要安装补偿器进行应对。补偿器的形式多种多样，本文所要分析的是旋转式补偿器，主要对其特点、优势等进行论述。

关键词：热力管网；旋转式补偿器；应用分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.144

0 引言

我国热电企业的建设力度和规模都在不断扩大和增大，随着推广力度的提升，热网管道的技术要求和出现的问题同比增加，供热质量日渐成为热电企业的重要工作，必须加以高度重视。在实际工作中，由于供热管网常见的受热伸长的问题，需要采用技术措施来加以应对，这就需要各种补偿器发挥其各自的功能。其中旋转式补偿器以其良好的密封性能以及长距离的补偿能力，为热力管网的安全行和可靠性保驾护航。

1 旋转式补偿器应用背景

（1）热力管网的热伸长一直存在于热力系统运行中，是长期存在的问题。传统的解决方法一般是采用自然补偿的方式来进行补偿，但是由于其需要布设等多方面的因素，补偿的效果和能力都不尽如人意。而且随着热电企业的发展与运行管理能力的提升，对成本的核算要求尽量采用地建设成本的设备与技术，而自然补偿方式的建设成本过高，已经不能适应热网工程的现实需求。在这种背景下，对补偿器的升级改造工作就成了迫在眉睫的事情。旋转式补偿器的使用很好地解决了这一难题。其密封性能好，长时间使用也不会泄露，长距离的补偿能力节省了管网建设成本，经济性能和安全性能等多重优势为热力管网的建设提供了更多的有力保障。

（2）在产业政策的推动下，城市管网建设发展迅猛。南北方的热网建设各有特点，例如南方是蒸汽管网为主，北方是以热水管网为主，采用的运行方式也略有不同。无论哪种运行，都是利用热力管道输送介质，在传送过程中必然要受到外界环境、温度变化等的影响，导致热胀冷缩现象发生，对管壁的影响是很大的。当管材的强度极限被打破时，就会造成管材的破坏。要规避事故的发生，就要使用补偿器，对管材的热涨冷缩产生约束作用，减小管壁受到的压力，即热应力。防止热应力的过大带来管材的破坏。因此，补偿器是热力管网设计与运行的关键技术之一，应选择安全、性能优越、经济耐用的补偿器优化管网[1]。

2 旋转式补偿器的结构

旋转补偿器主要是由旋转定心轴承、旋转管、密封座等构建组成。要实现旋转补偿器的密封效果达到最佳，必须使用性能非常好的密封材料。密封材料的使用主要包括：

（1）环向密封。对于密封压盖的压紧力来说，使用密封材料紧密结合密封压盖，将旋转管紧密结合在密封座上，并拧紧压紧螺栓进行进一步紧密。这样，及时发生微小的泄露，依然不会造成任何恶劣影响。

（2）端面密封。利用环向密封的热膨胀系数比较高的蒸汽热网管道，实现更好的密封性，使用端面密封是再好不过的了。端面密封材料的特点是在高压蒸汽中，取消低压蒸汽后产生更好的密封效果。在使用过程中，摩擦系数、盲板力在旋转补偿器中产生的自身扭矩可以保持非常好的强度，摩擦系数能够被非常好地利用。实现了对密封性能的控制。

3 旋转补偿器的应用要点

（1）旋转补偿器的应用要点之一就是实现长距离供热。通过使用固定支架，将管道热位移进行控制，热位移越大，管道脱架的问题就越小需要注意的是固定支架的长度选取长度要足够。因为管托的长度决定了热管道前行的方向偏离的角度。要保证固定支架能够达到供热管网的使用要求，最好是在管段内安装导向支架。

（2）为了避免旋转式补偿器在摆动过程中发生侧向唯一，应考虑在补偿其附近的导向支架加装固定支架，以避免发生侧倾位移。

（3）不能将旋转式补偿器的补偿能力布置的特别长，布置长度要考虑布置间距和设计温度的参考值。例如设计温度在三百摄氏度之内的。布置兼具应控制在四百五十米范围内。设计温度如果大于三百摄氏度，那么布置间距应考虑缩小距离。

4 旋转补偿器的工作原理

（1）旋转补偿器在目前的热电企业中的运用，组合方式一般为II型等，其工作原理为当不至于两个固定之间的补偿器发生作用时，旋转力与L力臂形成大小一样、方向不同的一对力，行成围绕走中心旋转的力偶，吸收力偶两边的管道的热伸长量。

（2）旋转补偿器具有下述特点：1）旋转补偿器可以对距离，尤其是超长距离进行补偿。按照一定距离在热力管道上安装时，必须要考虑地形、管道布设、工作介质等因素。例如在工作压力为3.2MPA，管道总长度390米的管道来说，低支架架空铺设的管道被设计为蒸汽管道。在工况下，热网常用波纹补偿器等已经无法满足管内介质温度和蒸汽工作压力，因此，采用旋转补偿器来对管道进行热伸长的补偿是最佳的设计方案，并经过了各方的验证，证明的确是最优方案[2]。2）在对上述管道进行设置时，最初的方案是使用方形补偿器，这种设计方案虽然可以吸收管道热伸长，但是管道铺设安装方形补偿器的个数太多，安装后，不仅影响管道铺设的美观度，而且增加了管道支架、固定支架等的安装的数量，增加了工程项目支出。因此，最终选用了旋转补偿器，节省了造价，也能够吸收过多热伸长，可谓一举两得。3）根据地形等条件，在管道自然管外出进行旋转II型补偿器安装过程中，DN150旋转补偿其的外伸臂高为七百五十毫米，在地形布置上，为了达到管道走向的美观，可以将旋转补偿器垂直布置。这种设计方法经过在工程项目中的运用和常年运行后，状态良好，未发生过任何事故。由此，我们得出旋转补偿器的又一特点，即旋转补偿器具有超长距离的补偿能力。补偿和布置数量根据工程施工具体情况而定。

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以某热电厂输送蒸汽过热管线的加工铺设施工来看，该项目采用了DN500横向波纹补偿器后，管道布置效果不良，后采用了旋转补偿器，在管段两端和中间假设固定支架后，总管道外伸长缩短，中间部位固定支架减少了数量，弥补了横向波纹补偿器无推力的缺陷，增加了管道摩擦力，得到了更大的补偿量。而且旋转补偿器外伸臂的缩短使得空间得到了增加。对平行路径、转角路径等的架设和布置，具有更大的适应性。

5 旋转补偿器的应用效益

（1）旋转补偿器的补偿距离具有长距离的特点，因此，相对于传统补偿、波纹补偿等来说，使用旋转补偿器的倍数达到了数倍。在热网工程中进行推广应用后，旋转补偿器给热电企业节省了大量的资金、补偿材料以及相关管道以及附件的采买比起使用其他补偿器来说节省投资百分之二十到百分之二十二。（2）采用旋转补偿器的压力使得管道损失得到有效控制。在蒸汽抽汽端通过降低蒸汽，提高了输出压力，将多余的蒸汽输送到汽轮机进行发电，提高了企业的经济效益[3]。（3）通过旋转补偿器的设计和材料工艺上上的优化，其原有的结构和抗腐蚀破坏性得到了很好的利用。安全运行得到充分的保障。同时其良好的密封性也使得热网管道维护的频率大大降低，提高了管道工程的整体运行质量。（4）在旋转补偿器的长距离输送蒸汽的过程中，通过提高热网管道的输送树立，使得供热半径得到了很大的提高。在集中供热的节能环保上达到了很好的效果。

6 结语

旋转式补偿器的密封性只要保持良好，在使用中就会长时间地保持安全性和可靠性。通过其长距离补偿能力等优势，我们相信，在未来的热网管道工程施工、改造、升级等建设中，旋转式补偿器必然会得到更为广泛的使用。

参考文献：

[1]张华玲.关于蒸汽热网管道中旋转式补偿器的应用分析[J].化工管理，2016（10）：197.

[2]徐卫平，秦文敏.分析蒸汽管道中的推力旋转式补偿器运用[J].中华民居，2013（36）：173-173.

[3]张杰，王艺玮.浅析热力管网设计中旋转式补偿器[J].建筑工程技术与设计，2015（19）：377-377.

作者简介：郭娟 （1978-），女，本科，主要从事：热力管网运行管理及其优化。