淺談旋轉補償器在城市熱網工程的應用

摘 要：旋轉補償器是一種新型無推力的管道補償器，在城市供熱管網工程的應用中具有極大的優越性和靈活性，本文簡述旋轉補償器的工作原理和特點，并探討在熱網工程中布置的形式以及布置原則，通過工程實例闡述旋轉補償器在熱網管道補償中的應用，以及與其他熱網補償方式相比的優點。

關鍵詞：旋轉補償器 熱網 應用

中圖分類號：TG15 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0082-02

近年來，集中供熱成為世界上發達國家和發展中國家主流，是城市重要的基礎設施，也是節約能源改善環境的重要措施。根據國家節能減排政策要求，電廠如不能對外供熱，小機組將可能面臨關停的局面，因此城市供熱管網的建設成為城市配套建設的一項重要組成部分。而在供熱管網的設計和建設中，旋轉補償器在城市供熱管網的應用中具有極大的優越性和靈活性，已成為國內蒸汽管道敷設采用的主要的補償器元件之一，其具有補償量大，旋轉摩擦阻力小，安裝、維護方便，運行可靠等特點，被廣泛運用于熱網補償中。

1 旋轉補償器的結構形式和工作原理

旋轉式補償器主要由接管、滾珠、螺栓、螺母、墊片、壓蓋、填料等組成，詳見圖1；其工作原理，是通過成對安裝旋轉筒補償器，利用安裝在管道上的一對旋轉筒和L（旋轉補償器臂）旋轉并形成力偶，通過旋轉一定的角度，達到吸收管道熱位移的目的，（見圖1）。

2 旋轉補償器的特點

2.1 產品安全性能高

產品結構合理，旋轉補償器采用的是雙密封形式，一面為端密封，一面為環密封。

2.2 設計方便

設計熱網時，波紋管補償器補償的條件較苛刻，必須遵循五大黃金原則，套筒補償器要“嚴格找中”的原則，并要考慮波紋管補償器、套筒補償器的應力、盲板力等。旋轉補償器的型式多樣，可根據管道的走向不同，選擇適合的旋轉補償器型式，即可解決管道的補償問題。

3.3 產品的壽命長

產品的壽命可達20年以上。

2.4 補償量大

補償量可達1800 mm（其他的補償器，如波紋管補償器的補償量最大補償量在300～400 mm），對于DN 200以上的管線，單邊補償量可達到130～200 m，對于≤DN 200的管線，單邊補償量可達到100～130 m，可以長距離輸送蒸汽管線補償使用。

2.5 管道運行經濟性高

使用旋轉補償器補償，由于補償器補償距離增長，比自然補償和套筒補償減少彎頭，從而減少壓降，使熱網的管損減少，作為長距離輸送熱網的主要補償方式之一。

2.6 安裝方法和型式多樣化

根據管線的走向，結合現場的地形，選擇旋轉補償器補償的型式，解決蒸汽管道的補償問題，工程安裝方便，無需冷拉、預緊等施工工藝，對焊即可。

2.7 投資省

因旋轉補償器的補償距離長，采用的補償器數量減少，且對土建的固定墩推力小，固定墩的設置數量比較少，固定墩的規模比較小，大大節省了土建的投資，與其它的補償器相比，工程總投資要節約20%～40%，經濟效益可觀。

4 旋轉補償器布置的原則

根據工程設計中的實際應用，旋轉補償器在供熱管網設計時，總結出以下的布置原則。

（1）旋轉補償器補償的兩固定點距離根據設計溫度、管徑大小、旋轉補償器的補償量選取，一般對于≤DN200的管線，兩固定點之間補償距離為200～250 m之間，對于>DN200的管線，兩固定點之間補償距離為250～400 m，根據熱網管線的設計溫度，可更長，小管徑及固定點之間有升降的情況下，補償距離應縮短，具體要根據實際情況計算確定

（2）管托的偏裝，應計算熱位移量，并采用向兩側固定點做相應的偏裝。

（3）根據經驗設計，旋轉補償器的兩側通常采用擋塊墩（架），以防止旋轉補償器暖管或運行時管子滑脫。

（4）旋轉補償器兩側一定距離內不得設置導向支架，導向支架距補償器的距離應根據管徑，參照旋轉補償器樣本上的距離設置。

（5）旋轉補償器的臂長應根據管徑和需要補償的距離計算確定，一般在1.5～20 m，特殊情況可根據現場的情況確定。

（6）旋轉補償器的高度H=旋轉補償器筒高+2個彎頭（彎頭通常常用1.5DN），必要時增加一定的直管段，但直管段最好上下對稱。

（7）原則上，一組固定點之間只布置一組旋轉補償器，且補償器應成對布置。

（8）旋轉補償器應預留偏轉角θ，偏轉角θ根據旋轉補償器的臂長和補償量確定。

（9）旋轉補償器布置時拐角處宜采用成品彎頭切割。

5 旋轉式補償器工程應用實例

以淮陰電廠至安邦線改造為例

5.1 設計原始條件

淮陰電廠至安邦線改造：低壓蒸汽管道Φ377×9，原設計為自然補償和波紋管補償器補償相結合，設計的流量為40 t/h，起點參數：壓力為1.4 MPa，溫度為340 ℃，全線直線長度為3178 m，彎頭共239個，末端參數壓力為0.7 MPa，溫度為280 ℃，保溫材料為巖棉，容重為150 kg/m3，保溫厚度為150 mm，保護層采用鍍鋅鐵皮0.5 mm。

5.2 需改造的內容

5.3 改造方案

方案一： 須增加一根復線DN250，但由于現場位置的限制，沿道路邊無新建管線位置，因此規劃局不同意新建復線方案；方案二：對原管線進行改造，由于原設計大部分為自然補償，且設計較保守，將原來的自然補償根據現場的實際布置情況，更換成旋轉補償器補償。根據現場的布置，原設計30～50 m之間就有一組門型補償，現200～300 m設置一組旋轉補償器，固定墩利用原有的固定墩，導向架設置在原有的固定墩位置，共減少158個彎頭，保留部分過廠門及道路的自然補償，并將原管道的保溫材料更換為高溫玻璃棉，容重為48 kg/m3。

5.5.4旋轉補償器的布置

（3）旋轉補償器H的確定，H=2×R彎頭半徑+旋轉補償器筒高度=2×533+310=1

376 mm，施工投入運行后，本項目達到預期的效果，并得到規劃局的一致好評。

6 旋轉補償器應用前景

通過實踐運行，采用旋轉補償器比自然補償的彎頭減少，減少了管道的壓力損失，提高了末端的用戶壓力參數，達到很好的經濟效果。從旋轉補償器的產生和使用，在市場上已經有五年多的時間，被電廠熱網和設計院應用，運行可靠性能高，投資較省，已逐漸普及，因此旋轉補償器的應用前景是相當的廣闊的。

參考文獻

[1]動力管道設計手冊.機械工業出版社.

[2]GB 50316-2000（2008年版），工業金屬管道設計規范.