浅谈旋转补偿器在城市热网工程的应用

摘 要：旋转补偿器是一种新型无推力的管道补偿器，在城市供热管网工程的应用中具有极大的优越性和灵活性，本文简述旋转补偿器的工作原理和特点，并探讨在热网工程中布置的形式以及布置原则，通过工程实例阐述旋转补偿器在热网管道补偿中的应用，以及与其他热网补偿方式相比的优点。

关键词：旋转补偿器 热网 应用

中图分类号：TG15 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0082-02

近年来，集中供热成为世界上发达国家和发展中国家主流，是城市重要的基础设施，也是节约能源改善环境的重要措施。根据国家节能减排政策要求，电厂如不能对外供热，小机组将可能面临关停的局面，因此城市供热管网的建设成为城市配套建设的一项重要组成部分。而在供热管网的设计和建设中，旋转补偿器在城市供热管网的应用中具有极大的优越性和灵活性，已成为国内蒸汽管道敷设采用的主要的补偿器元件之一，其具有补偿量大，旋转摩擦阻力小，安装、维护方便，运行可靠等特点，被广泛运用于热网补偿中。

1 旋转补偿器的结构形式和工作原理

旋转式补偿器主要由接管、滚珠、螺栓、螺母、垫片、压盖、填料等组成，详见图1；其工作原理，是通过成对安装旋转筒补偿器，利用安装在管道上的一对旋转筒和L（旋转补偿器臂）旋转并形成力偶，通过旋转一定的角度，达到吸收管道热位移的目的，（见图1）。

2 旋转补偿器的特点

2.1 产品安全性能高

产品结构合理，旋转补偿器采用的是双密封形式，一面为端密封，一面为环密封。

2.2 设计方便

设计热网时，波纹管补偿器补偿的条件较苛刻，必须遵循五大黄金原则，套筒补偿器要“严格找中”的原则，并要考虑波纹管补偿器、套筒补偿器的应力、盲板力等。旋转补偿器的型式多样，可根据管道的走向不同，选择适合的旋转补偿器型式，即可解决管道的补偿问题。

3.3 产品的寿命长

产品的寿命可达20年以上。

2.4 补偿量大

补偿量可达1800 mm（其他的补偿器，如波纹管补偿器的补偿量最大补偿量在300～400 mm），对于DN 200以上的管线，单边补偿量可达到130～200 m，对于≤DN 200的管线，单边补偿量可达到100～130 m，可以长距离输送蒸汽管线补偿使用。

2.5 管道运行经济性高

使用旋转补偿器补偿，由于补偿器补偿距离增长，比自然补偿和套筒补偿减少弯头，从而减少压降，使热网的管损减少，作为长距离输送热网的主要补偿方式之一。

2.6 安装方法和型式多样化

根据管线的走向，结合现场的地形，选择旋转补偿器补偿的型式，解决蒸汽管道的补偿问题，工程安装方便，无需冷拉、预紧等施工工艺，对焊即可。

2.7 投资省

因旋转补偿器的补偿距离长，采用的补偿器数量减少，且对土建的固定墩推力小，固定墩的设置数量比较少，固定墩的规模比较小，大大节省了土建的投资，与其它的补偿器相比，工程总投资要节约20%～40%，经济效益可观。

4 旋转补偿器布置的原则

根据工程设计中的实际应用，旋转补偿器在供热管网设计时，总结出以下的布置原则。

（1）旋转补偿器补偿的两固定点距离根据设计温度、管径大小、旋转补偿器的补偿量选取，一般对于≤DN200的管线，两固定点之间补偿距离为200～250 m之间，对于>DN200的管线，两固定点之间补偿距离为250～400 m，根据热网管线的设计温度，可更长，小管径及固定点之间有升降的情况下，补偿距离应缩短，具体要根据实际情况计算确定

（2）管托的偏装，应计算热位移量，并采用向两侧固定点做相应的偏装。

（3）根据经验设计，旋转补偿器的两侧通常采用挡块墩（架），以防止旋转补偿器暖管或运行时管子滑脱。

（4）旋转补偿器两侧一定距离内不得设置导向支架，导向支架距补偿器的距离应根据管径，参照旋转补偿器样本上的距离设置。

（5）旋转补偿器的臂长应根据管径和需要补偿的距离计算确定，一般在1.5～20 m，特殊情况可根据现场的情况确定。

（6）旋转补偿器的高度H=旋转补偿器筒高+2个弯头（弯头通常常用1.5DN），必要时增加一定的直管段，但直管段最好上下对称。

（7）原则上，一组固定点之间只布置一组旋转补偿器，且补偿器应成对布置。

（8）旋转补偿器应预留偏转角θ，偏转角θ根据旋转补偿器的臂长和补偿量确定。

（9）旋转补偿器布置时拐角处宜采用成品弯头切割。

5 旋转式补偿器工程应用实例

以淮阴电厂至安邦线改造为例

5.1 设计原始条件

淮阴电厂至安邦线改造：低压蒸汽管道Φ377×9，原设计为自然补偿和波纹管补偿器补偿相结合，设计的流量为40 t/h，起点参数：压力为1.4 MPa，温度为340 ℃，全线直线长度为3178 m，弯头共239个，末端参数压力为0.7 MPa，温度为280 ℃，保温材料为岩棉，容重为150 kg/m3，保温厚度为150 mm，保护层采用镀锌铁皮0.5 mm。

5.2 需改造的内容

5.3 改造方案

方案一： 须增加一根复线DN250，但由于现场位置的限制，沿道路边无新建管线位置，因此规划局不同意新建复线方案；方案二：对原管线进行改造，由于原设计大部分为自然补偿，且设计较保守，将原来的自然补偿根据现场的实际布置情况，更换成旋转补偿器补偿。根据现场的布置，原设计30～50 m之间就有一组门型补偿，现200～300 m设置一组旋转补偿器，固定墩利用原有的固定墩，导向架设置在原有的固定墩位置，共减少158个弯头，保留部分过厂门及道路的自然补偿，并将原管道的保温材料更换为高温玻璃棉，容重为48 kg/m3。

5.5.4旋转补偿器的布置

（3）旋转补偿器H的确定，H=2×R弯头半径+旋转补偿器筒高度=2×533+310=1

376 mm，施工投入运行后，本项目达到预期的效果，并得到规划局的一致好评。

6 旋转补偿器应用前景

通过实践运行，采用旋转补偿器比自然补偿的弯头减少，减少了管道的压力损失，提高了末端的用户压力参数，达到很好的经济效果。从旋转补偿器的产生和使用，在市场上已经有五年多的时间，被电厂热网和设计院应用，运行可靠性能高，投资较省，已逐渐普及，因此旋转补偿器的应用前景是相当的广阔的。

参考文献

[1] 动力管道设计手册.机械工业出版社.

[2] GB 50316-2000（2008年版），工业金属管道设计规范.