淺談旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在城市熱網(wǎng)工程的應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器 熱網(wǎng) 應(yīng)用

中圖分類號：TG15 文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家主流，是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，也是節(jié)約能源改善環(huán)境的重要措施。根據(jù)國家節(jié)能減排政策要求，電廠如不能對外供熱，小機(jī)組將可能面臨關(guān)停的局面，因此城市供熱管網(wǎng)的建設(shè)成為城市配套建設(shè)的一項(xiàng)重要組成部分。而在供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在城市供熱管網(wǎng)的應(yīng)用中具有極大的優(yōu)越性和靈活性，已成為國內(nèi)蒸汽管道敷設(shè)采用的主要的補(bǔ)償器元件之一，其具有補(bǔ)償量大，旋轉(zhuǎn)摩擦阻力小，安裝、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于熱網(wǎng)補(bǔ)償中。

1 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)形式和工作原理

旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)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(zhuǎn)筒補(bǔ)償器，利用安裝在管道上的一對旋轉(zhuǎn)筒和L（旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器臂）旋轉(zhuǎn)并形成力偶，通過旋轉(zhuǎn)一定的角度，達(dá)到吸收管道熱位移的目的，（見圖1）。

2 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的特點(diǎn)

2.1 產(chǎn)品安全性能高

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器采用的是雙密封形式，一面為端密封，一面為環(huán)密封。

2.2 設(shè)計(jì)方便

設(shè)計(jì)熱網(wǎng)時(shí)，波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)臈l件較苛刻，必須遵循五大黃金原則，套筒補(bǔ)償器要“嚴(yán)格找中”的原則，并要考慮波紋管補(bǔ)償器、套筒補(bǔ)償器的應(yīng)力、盲板力等。旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的型式多樣，可根據(jù)管道的走向不同，選擇適合的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器型式，即可解決管道的補(bǔ)償問題。

3.3 產(chǎn)品的壽命長

產(chǎn)品的壽命可達(dá)20年以上。

2.4 補(bǔ)償量大

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

2.5 管道運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高

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

2.6 安裝方法和型式多樣化

根據(jù)管線的走向，結(jié)合現(xiàn)場的地形，選擇旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)男褪?，解決蒸汽管道的補(bǔ)償問題，工程安裝方便，無需冷拉、預(yù)緊等施工工藝，對焊即可。

2.7 投資省

因旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的補(bǔ)償距離長，采用的補(bǔ)償器數(shù)量減少，且對土建的固定墩推力小，固定墩的設(shè)置數(shù)量比較少，固定墩的規(guī)模比較小，大大節(jié)省了土建的投資，與其它的補(bǔ)償器相比，工程總投資要節(jié)約20%～40%，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器布置的原則

根據(jù)工程設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，總結(jié)出以下的布置原則。

（1）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)膬晒潭c(diǎn)距離根據(jù)設(shè)計(jì)溫度、管徑大小、旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的補(bǔ)償量選取，一般對于≤DN200的管線，兩固定點(diǎn)之間補(bǔ)償距離為200～250 m之間，對于>DN200的管線，兩固定點(diǎn)之間補(bǔ)償距離為250～400 m，根據(jù)熱網(wǎng)管線的設(shè)計(jì)溫度，可更長，小管徑及固定點(diǎn)之間有升降的情況下，補(bǔ)償距離應(yīng)縮短，具體要根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算確定

（2）管托的偏裝，應(yīng)計(jì)算熱位移量，并采用向兩側(cè)固定點(diǎn)做相應(yīng)的偏裝。

（3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的兩側(cè)通常采用擋塊墩（架），以防止旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器暖管或運(yùn)行時(shí)管子滑脫。

（4）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器兩側(cè)一定距離內(nèi)不得設(shè)置導(dǎo)向支架，導(dǎo)向支架距補(bǔ)償器的距離應(yīng)根據(jù)管徑，參照旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器樣本上的距離設(shè)置。

（5）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的臂長應(yīng)根據(jù)管徑和需要補(bǔ)償?shù)木嚯x計(jì)算確定，一般在1.5～20 m，特殊情況可根據(jù)現(xiàn)場的情況確定。

（6）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的高度H=旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器筒高+2個(gè)彎頭（彎頭通常常用1.5DN），必要時(shí)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(diǎn)之間只布置一組旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，且補(bǔ)償器應(yīng)成對布置。

（8）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器應(yīng)預(yù)留偏轉(zhuǎn)角θ，偏轉(zhuǎn)角θ根據(jù)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的臂長和補(bǔ)償量確定。

（9）旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器布置時(shí)拐角處宜采用成品彎頭切割。

5 旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器工程應(yīng)用實(shí)例

以淮陰電廠至安邦線改造為例

5.1 設(shè)計(jì)原始條件

淮陰電廠至安邦線改造：低壓蒸汽管道Φ377×9，原設(shè)計(jì)為自然補(bǔ)償和波紋管補(bǔ)償器補(bǔ)償相結(jié)合，設(shè)計(jì)的流量為40 t/h，起點(diǎn)參數(shù)：壓力為1.4 MPa，溫度為340 ℃，全線直線長度為3178 m，彎頭共239個(gè)，末端參數(shù)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(hù)層采用鍍鋅鐵皮0.5 mm。

5.2 需改造的內(nèi)容

5.3 改造方案

方案一： 須增加一根復(fù)線DN250，但由于現(xiàn)場位置的限制，沿道路邊無新建管線位置，因此規(guī)劃局不同意新建復(fù)線方案；方案二：對原管線進(jìn)行改造，由于原設(shè)計(jì)大部分為自然補(bǔ)償，且設(shè)計(jì)較保守，將原來的自然補(bǔ)償根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際布置情況，更換成旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器補(bǔ)償。根據(jù)現(xiàn)場的布置，原設(shè)計(jì)30～50 m之間就有一組門型補(bǔ)償，現(xiàn)200～300 m設(shè)置一組旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器，固定墩利用原有的固定墩，導(dǎo)向架設(shè)置在原有的固定墩位置，共減少158個(gè)彎頭，保留部分過廠門及道路的自然補(bǔ)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(zhuǎn)補(bǔ)償器的布置

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

376 mm，施工投入運(yùn)行后，本項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期的效果，并得到規(guī)劃局的一致好評。

6 旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器應(yīng)用前景

通過實(shí)踐運(yùn)行，采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器比自然補(bǔ)償?shù)膹濐^減少，減少了管道的壓力損失，提高了末端的用戶壓力參數(shù)，達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效果。從旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的產(chǎn)生和使用，在市場上已經(jīng)有五年多的時(shí)間，被電廠熱網(wǎng)和設(shè)計(jì)院應(yīng)用，運(yùn)行可靠性能高，投資較省，已逐漸普及，因此旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的應(yīng)用前景是相當(dāng)?shù)膹V闊的。

參考文獻(xiàn)

[1]動(dòng)力管道設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]GB 50316-2000（2008年版），工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范.