旋轉(zhuǎn)補償器設(shè)計探討

李明亮

（華藍設(shè)計（集團）有限公司，廣西 南寧 530011）

熱力管道在敷設(shè)時需要考慮熱補償?shù)膯栴}，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(zhuǎn)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(yè)的認(rèn)可和運用。與傳統(tǒng)補償方式相比，旋轉(zhuǎn)補償器主要有如下優(yōu)勢：

（1）實現(xiàn)長距離輸送蒸汽：使用旋轉(zhuǎn)補償器可大幅提高熱網(wǎng)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(xiàn)集中供熱、節(jié)能環(huán)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(zhuǎn)補償器無內(nèi)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(wǎng)管道的安全運行提供了充分保障；

（3）增加經(jīng)濟效益：采用旋轉(zhuǎn)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(yè)效益；

（4）節(jié)約投資：采用旋轉(zhuǎn)補償器的補償距離通常能達到數(shù)百米，補償能力是傳統(tǒng)自然補償、套筒補償、波紋補償?shù)臄?shù)倍之多?？梢源蟠鬁p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(jié)省不少投資。

下面筆者就旋轉(zhuǎn)補償器的使用總結(jié)如下經(jīng)驗：

旋轉(zhuǎn)補償器一個最大的優(yōu)點是補償量大，很多廠家產(chǎn)品資料上的補償值可以達到1800mm，比傳統(tǒng)補償器200mm左右的補償值大很多，相應(yīng)的補償距離也比傳統(tǒng)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(zhuǎn)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(chǎn)品樣本可以補償1800mm，但從安全角度考慮，設(shè)計上建議控制最大熱位移在1200m以內(nèi)，在支架的選型設(shè)計中，要認(rèn)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(xiàn)支座脫落的情況。同時應(yīng)注明，在管網(wǎng)安裝的過程中，對管部進行必要的偏裝。

在一定管段內(nèi)要安裝導(dǎo)向支架以確保整個供熱網(wǎng)的安全性；考慮到旋轉(zhuǎn)補償器在擺動過程中會發(fā)生一定側(cè)向位移，所以補償器附近應(yīng)避免安裝限制側(cè)向位移的導(dǎo)向支架；盡管旋轉(zhuǎn)補償器具有優(yōu)異的補償能力，也不能布置的特別長，而是應(yīng)該在充分參考設(shè)計溫度的基礎(chǔ)上選擇合適的布置間距。通常來說，如果設(shè)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(nèi)，而設(shè)計溫度300℃以上，或管徑DN300以下，布置間距應(yīng)相應(yīng)減小。

為減少管段運行的摩擦阻力，在滑動支架上應(yīng)安裝滾動支座。為避免管段撓曲要適當(dāng)增加導(dǎo)向支架，建議每隔3個滑動支架配一個導(dǎo)向支架，且導(dǎo)向支架也應(yīng)設(shè)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(zhuǎn)補償器是通過力臂旋轉(zhuǎn)擺動來實現(xiàn)補償?shù)?，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(nèi)為最佳，若角度不夠可以適當(dāng)加長力臂或調(diào)整補償距離來實現(xiàn)。但要注意旋轉(zhuǎn)力臂不宜過長，設(shè)計上應(yīng)核算旋轉(zhuǎn)力臂的熱位移大小，避免滾動支座被推翻。

旋轉(zhuǎn)補償器安裝時須要預(yù)偏裝，當(dāng)旋轉(zhuǎn)補償力臂和前后管段成90°角時，最有利于旋轉(zhuǎn)補償器組部位釋放應(yīng)力。通常偏裝值應(yīng)超過熱位移值的一半，以保證管道熱態(tài)時的安全。

旋轉(zhuǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)通常小于鋼材的熱脹系數(shù)，這導(dǎo)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(shè)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(tài)時有較好的保溫效果。

幾種常用旋轉(zhuǎn)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(cè)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(jié)

隨著集中供熱工程的推廣，熱網(wǎng)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(shù)和用戶用汽參數(shù)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(shè)計行業(yè)的一個研究方向。旋轉(zhuǎn)補償器以其良好的長距離補償性、密封性以及經(jīng)濟性，在供熱行業(yè)得到廣泛的運用。但是由于旋轉(zhuǎn)補償器的布置靈活性、適用范圍廣，設(shè)計人員還是要根據(jù)各個項目的自身特點，合理設(shè)計，以期達到更好的經(jīng)濟性。