旋轉補償器設計探討

李明亮

（華藍設計（集團）有限公司，廣西 南寧 530011）

熱力管道在敷設時需要考慮熱補償的問題，其中比較常見的補償方式有自然補償(L型,Z型及空間立體自然補償)，Π(方)形補償器及波紋補償器等方式；而無推力旋轉型補償器作為熱力管道一種新型補償器目前也逐步得到了工程行業的認可和運用。與傳統補償方式相比，旋轉補償器主要有如下優勢：

（1）實現長距離輸送蒸汽：使用旋轉補償器可大幅提高熱網管道長距離輸送蒸汽的能力，從而擴大了供熱半徑，這對于實現集中供熱、節能環保也具有積極意義；

（2）安全性能高：與其他補償方式相比，旋轉補償器無內壓推力、對固定支座推力小、與管道同壽命、密封性能好，從而給熱網管道的安全運行提供了充分保障；

（3）增加經濟效益：采用旋轉補償器可明顯降低管道的壓降和溫降，從而使管損得到有效控制，顯著提高企業效益；

（4）節約投資：采用旋轉補償器的補償距離通常能達到數百米，補償能力是傳統自然補償、套筒補償、波紋補償的數倍之多。可以大大減少補償點，減少固定支架的土建費用，比采用自然補償方式可節省不少投資。

下面筆者就旋轉補償器的使用總結如下經驗：

旋轉補償器一個最大的優點是補償量大，很多廠家產品資料上的補償值可以達到1800mm，比傳統補償器200mm左右的補償值大很多，相應的補償距離也比傳統補償方式大很多，但長距離補償時也需要注意一些問題。由于旋轉補償器的補償距離較長，支架的位移量隨著距固定點的距離的增加而增加，雖然廠家產品樣本可以補償1800mm，但從安全角度考慮，設計上建議控制最大熱位移在1200m以內，在支架的選型設計中，要認真核算每個支點的位移值，管托底板長度要比熱位移值大，一般大100mm為宜，以免出現支座脫落的情況。同時應注明，在管網安裝的過程中，對管部進行必要的偏裝。

在一定管段內要安裝導向支架以確保整個供熱網的安全性；考慮到旋轉補償器在擺動過程中會發生一定側向位移，所以補償器附近應避免安裝限制側向位移的導向支架；盡管旋轉補償器具有優異的補償能力，也不能布置的特別長，而是應該在充分參考設計溫度的基礎上選擇合適的布置間距。通常來說，如果設計溫度在300℃以下，且管徑DN300以上，布置間距可控制在400m范圍內，而設計溫度300℃以上，或管徑DN300以下，布置間距應相應減小。

為減少管段運行的摩擦阻力，在滑動支架上應安裝滾動支座。為避免管段撓曲要適當增加導向支架，建議每隔3個滑動支架配一個導向支架，且導向支架也應設計成沿軸向滾動型的，可以大大減少對固定支架的推力。

旋轉補償器是通過力臂旋轉擺動來實現補償的，在力臂長度一定的情況下，擺動角越大補償值越大，但補償器密封材料的使用壽命越短。通常擺動角控制在30°以內為最佳，若角度不夠可以適當加長力臂或調整補償距離來實現。但要注意旋轉力臂不宜過長，設計上應核算旋轉力臂的熱位移大小，避免滾動支座被推翻。

旋轉補償器安裝時須要預偏裝，當旋轉補償力臂和前后管段成90°角時，最有利于旋轉補償器組部位釋放應力。通常偏裝值應超過熱位移值的一半，以保證管道熱態時的安全。

旋轉補償器大多用在較長距離供熱，這就不得不考慮管道的散熱損失，傳統的支架都是管道托座暴露在保溫層外，這是管道熱量的一大損失。旋轉補償器的托座隨著熱位移量的增大而增長，這部分熱損失不可忽視。在很多工程上是采用保溫型管托，使除固定支架外的支架通過保溫層間接與管道接觸，及大減少了散熱損失，起到了很好的保溫效果。

旋轉補償器的熱位移較大，位移最大的地方能超過1000mm，而保溫材料的熱脹系數通常小于鋼材的熱脹系數，這導致在管道熱位移大的地方，保溫層容易拉扯損壞。保溫層在設計時宜選用多層保溫，并且各層縫隙要相互錯開，以達到在熱態時有較好的保溫效果。

幾種常用旋轉補償器推薦：

(1)其中樣式A要求兩條管道布置水平錯開，兩條管道的水平距離即為力臂長度。此布置需要有足夠的水平空間，常用于管廊上的熱補償，可使用兩組補償器共用一個固定支架的布置方式，兩補償器對固定支架的受力可以兩相抵消；

(2)樣式B的兩段管在同一條線上，通常用于單管布置的補償方式，布置上要注意力臂對管道兩側的影響；

(3)樣式C的兩段管有水平高差，利用管道水平高差做力臂；

(4)樣式D的兩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方向來的熱位移，要求固定點b離補償器盡可能短，以減少扭矩。

總結

隨著集中供熱工程的推廣，熱網管道尤其是供熱蒸汽管道增加供熱距離的需求越來越多，所以在同等供熱參數和用戶用汽參數條件下，如何能夠有效減少壓力和溫度的損失，成為各地供熱設計行業的一個研究方向。旋轉補償器以其良好的長距離補償性、密封性以及經濟性，在供熱行業得到廣泛的運用。但是由于旋轉補償器的布置靈活性、適用范圍廣，設計人員還是要根據各個項目的自身特點，合理設計，以期達到更好的經濟性。