巩义市捷耐特阀业制造有限公司
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旋转补偿器特点、选购及安装详细说明概概概概述述述述：现阶段国家政策对环保提出新的要求，对热电联产、集中供热大力推广，加之社会发展需要，南方蒸汽供热，用户多为工业所用；北方热水供热，以采暖为目的的热力管道布置发展突飞猛进，但热力管道中解决热胀冷缩问题的装置多年来并无
多大改进，产品结构和性能存在很多问题，本公司生产的免维护旋转补偿器是一种先进的专利产品，应用于热力管道工程建设中使用效果良好，在本文中我们将产品的应用情况作一些比较和介绍。产品产生背景产品产生背景产品产生背景产品产生背景：
随着社会的发展，要求节能环保成了社会关注的热点和国家的基本国策。我国政府对工业小锅炉以及民用取暖实行了分时分段、强制执行集中供热，使我国热电行业近几年得到了飞速的发展。供热管线建设里程和供气量已成为国家考核热电厂的指标以及供热单位经济效益的晴雨表；热网压力管线建设中解决热胀冷缩所用的
各式补偿器，其生产厂家、规模、数量均有较快发展。下面我们就将原有的几种补偿方式和免维护旋转补偿器作一些比较：一、自然补偿：耐温耐压高，安全性能好，但补偿量小占地面积大，弯头多，土建规模大，流速受阻，供热半径小，运行中减压降温大，运行成本高，且不能随
意布置，所以一般已不采用。二、套筒补偿器：五十年代产品，产品安全性能高，其轴向补偿方式容易产生泄漏；因存在内压推力、土建设置困难并且工程量大、安装要求高、热网间断运行不稳定和温度流量变化频率高，更易产生泄漏事故，从而严重制约着它的使用。
三、球型补偿器：产品新，补偿量适中，但因其结构要求加工工艺复杂，使用过程容易泄漏，设计施工复杂、要求高、成本高，使用寿命短，只能保证3年内不泄漏，后期保养费用高，在正常使用中不被建设单位和设计单位选用。四、旋转补偿器：补偿量大，安装方便，但老式的旋转补偿器也因为无法补充
填料的磨损量，产品使用几年后发生泄漏频率高，发生泄漏时必须停汽检修，影响电厂及用户的效益和生产、生活秩序。该类产品因采用了变径管而使产品在工作时
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因变径而产生介质漩涡，并产生流阻使介质的压力损失大且流速减慢，加之产品结构原因，稳定性不好。五、波纹补偿器：产品使用普遍，但因其结构核心为不锈钢薄板(板厚0.2—2.5mm)制作的波纹管，对温度压力很敏感；产品寿命短（8—10年），而热网管道寿
命在15-20年间，所以要进行二次更换造成极大浪费和影响。轴向型波纹补偿器内压推力大、工艺布置较为复杂、土建投资大、补偿量小；其它型式波纹补偿器虽不产生内压推力，但其布置位置和操作失误等原因容易产生水击（锤）使之爆裂变形，发生爆炸等恶性事故；加之波纹补偿器生产厂家多而杂，为争市场而降低生产标准，
无序竞争，使产品容易引发不可预见性重大事故不可预见性重大事故不可预见性重大事故不可预见性重大事故（全国每年有几百起该类事故）；地埋管如选用波纹补偿器，发生泄漏事故后修复困难、程序复杂，牵涉面广，对供热单位和用户都会造成很大损失，社会影响面大。由于上述原因，国务院、国家质量监督检验检疫总局出台相关法律、法规，强
制要求所有生产该类产品的企业必须领取?压力管道元件制造许可证?。对企业的技术力量、生产规模及质量体系进行了严格规定，其目的是为了使该类产品的安全性能得到较大的提高。综上所述：无论国家政策、法规还是本行业实际情况均需要推出一种全新的适
应市场的产品。我公司根据国外的经验，结合我国的国情和多年从事本行业的经验，依靠清华、浙大、扬大、南理工、重庆交大等高等院校和中国城镇供热协会、中国电机工程学会热电专委会以及众多设计、使用单位多位专家、领导指导，开发研制了一种集各
类产品所有优点于一体的新产品—无推力免维护旋转补偿器。免维护旋转补偿器的特点：免维护旋转补偿器的特点：免维护旋转补偿器的特点：免维护旋转补偿器的特点：（一）、产品安全性能高：因产品结构合理，使用材料厚度≥热网管道母材厚度，运行中可经受水击的破坏力；产品耐温耐压，能满足工程要求，能承受管线的
温度、压力突然变化所产生的破坏应力，安全性能高。（二）、设计方便：设计人员在设计热网时，套筒式补偿器和波纹补偿器必须遵循“严格找中”的原则，因此每一个补偿器前必须额外增加导向支架，而免维护
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旋转补偿器不存在“找中”问题，因而也无需额外增加导向支架。因管道走向的不断变化，波纹补偿器、套筒补偿器的应力、盲板力、温度、压力、摩擦力、内压推力等众多因素都要计算，非常繁琐；采用免维护旋转式补偿器，对因介质、流速、温度及压力等技术参数的变化而引起应力变化，无需另外计算，只需计算其摩擦力。
且布置形式众多，设计计算简单得多。（三）、产品寿命长：产品寿命可达20年以上，超过热网管道的使用寿命，已由国家相关部门检测确认（热网管线国家标准15年），比波纹补偿器寿命延长双倍以上。
（四）、结构合理：由于免维护旋转补偿器采用了特殊结构，其内压推力在产品结构中已消除，使原有材料应力学演变成机械动力学。在填料压紧法兰上方装有ｎ组弹簧（ｎ为常数，其数量根据通径大小来确定），使密封填料在出现磨损损耗时能自动压紧；内外套筒之间精密加工并装有滚柱，使产品工作自如，保证产品同心
度和稳定性。（五）、补偿量大：补偿量可达1800mm（其它类型补偿器≤300mm），没有任何一种产品可与之媲美；经过用户单位使用证明，成功安装在Φ480热网管线后，补偿距离超过500m，一般按200-500m使用一组为宜，也可根据现场地形而定，对
低温、热水管和其它介质的输送管道可实行长距离使用。（六）、投资省：因免维护旋转补偿器不产生内压推力，补偿量大且热力管道在作轴向位移时，免维护旋转补偿器由于设有限位环，几乎不存在轴向推力。因而补偿器两端只需做很小的滚动流向支架就满足要求，不需要设计主固定支架，土建
规模大大节省，补偿器数量使用减少。与采用其它类型补偿器相比，工程总投资工程总投资工程总投资工程总投资节节节节约约约约20%，经济效益相当可观。比选用轴向型波纹补偿器可节约30％（含管线使用期对波纹补偿器的更换费用）。（七）、免维护、密封性能优越：免维护旋转补偿器、旋转补偿器和套筒补偿
器都采用了机械密封，因其运行方式不同所产生的效果就不同。套筒补偿器因轴向运动密封面磨损大，旋转补偿器因无法补偿磨损间隙容易产生泄漏。免维护旋转补偿器工作原理是内外套筒，相对旋转且旋转角度小，对密封材料产生磨损少。当填
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料发生微量磨损时，依靠压紧弹簧的张力给予补偿；当磨损量超过弹簧张力补偿量时，只需扳紧弹簧压紧法兰上方的螺帽即可。运行无次数限制，不产生泄漏，从而大大提高供气单位和用气单位的经济效益。该产品在7.5MPa的压力下补偿5000次不产生泄漏，密封效果优越。
（八）、管道运行经济性高：使用免维护旋转补偿器压力降低是因为组装弯头引起的,由于补偿器使用点少压降降低，加之使用了内管和变径管为同径，使介质能顺通、畅流，与轴向波纹补偿器比，压降降低，损失下降一半。在标准参数下，降损平均0.03MPa/Km左右，大大降低其运行成本，使热网长期运行的经济效益大幅
提高，而且使管线输气距离可延长20-30%，大大提高电厂供热半径大大提高电厂供热半径大大提高电厂供热半径大大提高电厂供热半径，从而提高供热单位经济效益和社会效益。（九）、安装方法及型式多样化：架空管线适合各种走向（弯曲、直行、直角）等。架空结合处、地埋管布置位置可随意安排，地埋管使用效果更为明显：①因免
维护旋转式补偿器可实现长距离补偿，在地埋管中只需设置一个绝热固定墩，其余采用滚动支架，外钢套作为导向管支承内工作管运动，可实现1000米内不设补偿器（指直线或只有一个拐弯），只需在伸出地面处装一组免维护旋转式补偿器，即达到效果；如因地形复杂，可在地下设置一个补偿装置，同样可实现。其缺陷只是在地
面以下占地面积大一点。②因地埋管采用免维护旋转补偿器，钢套管内不设波纹管补偿器，不存在热桥作用，作用到外套管的温度很低，不超过40℃，其投资大大降低，而且其安全性大大提高，可保证安全使用20年以上。（十）、安装、施工方便：工程安装方便，无需冷拉、预紧等复杂施工工艺，
对焊即可。免维护旋转补偿器与同类的旋转式补偿器的区别：旋转型补偿器因结构的特点，主要技术核心在密封，发生泄漏的原因有两条：一、工作时填料磨损，造成填料腔内松动，发生泄漏。
二、长期使用因管道中介质的不利因素（如氯离子、温度等）使填料发生氧化，造成填料腔内松动，发生泄漏。为了达到延后产品发生泄漏的时间，减少发生泄漏的机会，我们在技术上做了
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如下改进：一、结构区别：1．无推力免维护旋转补偿器：由变径管、内套管、密封座外套、柔性石墨填料、螺母螺栓N个压簧组合、填料压盖及弹簧压紧法兰构成：所述填料压紧法兰与压紧
上法兰之间设有压簧，内导管右端面两个定环之间设有与变径管相配合运动的平面式滚动环。2．旋转补偿器：由变径管、内套管、密封座外套、柔性石墨填料、螺母螺栓压簧组合、填料压盖、注料嘴等构成。
免维护旋转补偿器比其它型式的补偿器重量重1/3，结构有明显差异。二、工作原理的区别：免维护旋转补偿器和旋转补偿器都是靠填料腔内的柔性填料进行密封。产品使用过程中每旋转一次填料就会磨损一点，当磨损量达到一定值时，产品就会出现泄
漏。旋转补偿器在使用过程中必须将热网管线停汽，把填料压紧法兰卸下，注入一定量的填料，再压紧法兰，恢复使用；而免维护旋转补偿器因在填料压紧法兰上方增加了弹簧组合，当填料出现微量磨损时，依靠压紧弹簧的张力给予补偿，从而延长产品发生泄漏时间（泄漏时间延后10年以上）。当磨损量超过弹簧张力补偿量时，
只需用专用的填料注入枪就可以注入柔性填料，不需要停汽修复，运行无次数限制，不易产生泄漏，从而大大提高供气单位和用气单位的社会经济效益。三、材料等级区别：免维护旋转补偿器和旋转补偿器所选用的密封填料都是柔性石墨，所采用的级
别分别为核级、工业精密级且免维护旋转补偿器填料内增加了抗氧化剂（因涉及本公司的技术机密，不作详细说明）达到延缓填料氧化的时间，从而使免维护旋转补偿器比旋转补偿器密封性能得到很大的提高，使产品密封发生泄漏时间延迟发生。四、工艺区别：
旋转补偿器是以加工好的密封圈标准件然后用扳手捏紧填料压紧法兰螺帽即可。其缺陷为：密封圈标准件密度已达到一定的值，再次可塑性差。密封圈之间不能紧配合，中间容易出现隔层，密封件在填料腔内无法形成整体，加之由于扳手力
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度不够，填料就不能形成一个整体，从而使产品密封性能下降。因蒸汽或热水对填料有氧化穿透现象，容易发生泄漏。免维护旋转补偿器采用的是用专用注料枪注入柔性填料，成型要求密度不太密，保持可塑性。然后将该填料外挡圈（以产品要求定数）放入填料腔内外边缘，
添加一些延缓氧化的成分，再用油压机在一定压力下进行二次成型（油压机在力度和均匀方面均超过手工扳手工艺），使填料圈之间融为一体，从而达到提高填料的密度，使填料的密封性能更好，使产品保证在20-25年内不出现泄漏。综上所述，免维护旋转补偿器无论在产品的结构、选材、工艺与其它类型的旋
转补偿器相比均有较大提高，产品性能的可靠性和优越性都能得到保证。所以说，免维护旋转补偿器是目前国内最先进的旋转补偿器。1、无推力免维护旋转补偿器结构及工作原理：无推力免维护旋转补偿器：它由变径管、内套管、密封座外套、柔性石墨填料、
填料嘴、螺母螺栓压簧组合、填料盖及压紧法兰构成；所述填料压紧法兰与压紧上法兰之间设有压簧，内套管、密封座外套两个定环之间设有滑动环。（如图）
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(产品外观图)上述结构中，可滑动的填料压盖与相对静止的填料及密封座的轴向压紧，由填料压盖密封座端上均布的通孔和螺母螺栓压簧组合预紧连接而实现的。内管作功能性运动自然地造成填料的正常磨损，由于在压簧弹性力的推动下，填料压盖始终对柔性
的填料保持一定的压紧力，及时地、自动地进行补偿填料的磨损量，保持填料对相配合件的密封。另外，内管右端与变径管相配合处设置滚珠、滚环，上述滚珠结构构成内管与变径管同轴，同心度高，使得内管作功能性运行时，对填料产生的磨损是均匀的同轴磨损，有利于结构自动补偿或调整密封，也有利于内管相对于变径管
的运动，并且产品旋转时的摩擦力相对较小。当热力管网中轴向位移或轴向推力较大，以及管网结构走向需要调整时，选用我公司生产的免维护可旋转补偿器，应用多只组成立体管道结构，可获得较大的补偿量和平衡能力，也可根据管网的结构改变管道的走向。
2免维护旋转补偿器设计选用特点2.1免维护旋转补偿器的选型和布置2.1.1所选材料：本体材料应根据使用情况和设计参数选定，一般与管道材质相同。2.1.2选择的温度为：-60~350℃、400℃、500℃等级别，低温或高温为特殊情况下
的参数，可定制。2.1.3选择的压力等级为：0~1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.0MPa、10.0MPa等级别。负压和高压为特殊情况下的参数，可定制。2.1.4免维护旋转补偿器的布置。
2.1.4.1可以布置在：架空管线间、地埋管线间、架空和地埋结合处、高管位和低管位处、直角转弯处、非直角转弯处等，且布置位置的随意性很大，不影响补偿效果。
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2.1.4.2直线路径中免维护旋转补偿器布置时见图一，在补偿器前后，将直线管道向两侧打折布置，形成α夹角(一般为135o和150o),两侧斜出的距离为设计所需的L值。
图1YL免维护旋转补偿器在直线管道中的布置示意图应用我公司生产的免维护旋转补偿器（简称YL）二只或三只,组成∏型或Ω型结构（立体示意图见图1）便可获得具有极大热补偿能力和很小轴向推力的补偿装置。
图2：立体布置示意图3、YL系列免维护旋转补偿器的结构特点（1）П型组合（见图3、
图4）图3Π
型组合补偿
旋转筒
YH热胀方向
L旋转角度热胀方向
Ly热胀开始热胀结束△
yOXZ
θoX
Y
L1L2
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器立体图（平行布置）图4Π型组合补偿器平面图管道受热时的热膨胀量为：Δx=α·（L
1+2）（t2-t1）（mm）式中：Δx—管道受热时X方向的膨胀量,mmα—管材的线膨胀系数mm/mm·℃
L1—左侧直管长度，mmL2—右侧直管长度，mmt
1—管道安装时温度，℃t2—输送介质温度，℃该类补偿器组合主要用于受热管线的非直线（直线管线错位及拐角）或短距离直线管段中。
当补偿器布置于两个固定支架之间且两端有相同的热胀量和相同的热胀推力时，在热胀推力F构成的力偶作用下，力臂L环绕中心O旋转θ角，从而吸收管道两端的热伸长。而当补偿器不是布置在两个固定支架中心，偏于较短管线的一端，在运行时力臂L的中心O则会偏向较短管
线的一端通过回绕来吸收两端方向相对、大小不等的膨胀量Δ1、Δ2。（2）Ω型组合（见图5、图6）
图5Ω型组合补偿器立体图（直线布置）图6Ω型组合补偿器正面图该类补偿器组合主要用于受热管线的长距离直线管段中。该类补偿器在直线管段的两侧对热胀方向热胀空间热胀方向
yHLx
z
B
θLL1L2O
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称布置，依靠受热管道两端热胀推力F及力臂L构成的两对力偶同步旋转，使得图6中的θ角和补偿间距B由大变小，以达到吸收热伸长量的目的。（3）内套管长度和H值
П型组合中旋转补偿器的臂高（见图3中所示）H=2×1.5DN＋内套管长度，Ω型组合中旋转补偿器的宽H=2×（内套管长度＋2×1.5DN），见表1。表1H值（mm）
公称通径506580100125150200250300350400450500600700800900100010012001500内套管长300300320320320320330360390405405405405405410410420430450460480
HП型450495560620695770930101290145516051755190522052510281031203430375040604980Ω型90099011201240139015401860222025802910321035103810441050205620624068607500812099604、YL系列免维护旋转补偿器的布置特点
4.1YL补偿装置固定支柱间的最大跨距L是一种全新的补偿装置,依据其工作原理和实际的轴向推力,并考察了大量的成功实例后,其固定支柱间的最大跨距可能达到表2所示的水平：表2YL补偿装置固定支柱间的最大跨距（m）
管道通径（mm）<2020~35040~60≥70敷设方式架空滑动托座2025030350滚动托座2503035040地埋滚动夹克管2503035040
注：对20#无缝管工作温度上限为350℃.对Q235管工作温度上限为30℃。由于固定支柱间的最大跨距特别大，在特殊情况下（例如：严重水击振荡,升压过快等），系统可能失稳。为此，每隔一定距离（一般每隔2~3个支柱跨距）应设置一个导向支柱。4.2关于臂长的讨论
图1中L为YL装置的臂长L的大小，直接决定了YL轴向推力的大小，同时由于一般不在装置范围内设置支柱，因此L值不可过大。即YL装置的展开长度不得超过水平布置直管跨距的0.73倍（≥DN20的管道由强度条件决定，≤DN150的管道由刚度条件决定）：当然，L值更不可以过小，过小的L值将导致YL装置不能正常工作，而且轴向推力特别大。（如果大到
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和套筒补偿器的摩擦力差不多，那么其补偿量也只能和套筒补偿器差不多。）所以正确的办法是在保证了展开长度的前提下，让L尽量地大些。4.3“П组合”的布置特点图7为"П组合"的详细平面布置图，由图可知，当“П组合”左右的热补偿值△相等时，
通过“П组合”的中心在XOY平面内以半径等于L/2绕Z轴作旋转运动，实现热补偿，“П组合”L的最小允许值Lmin由下式决定：
图7Lmin=（L′）2＋（△）2Sin(θ/2)=Δ/L
θ/2=arcsin(Δ/L)θ=2arcsin(Δ/L)式中：L′—“П组合”两补偿器管道之间的垂直距离，mm
△—单侧补偿量，mm（当两侧补偿量不同时，按较大补偿量计算）该类补偿器组合应注意的是在吸收热伸长时，当力臂旋转到θ/2处，管道将出现最大的离心摆动值Y。显然Y值对该补偿器的正常运行是不利的。它将对第1导向支柱（离YL最近）产生附加扭矩M1d。M1d与L1d（见图7）的2次方成反比。当L1d=0时M1d≈∞。可见，这
是不允许的。但当L1d大到等于2~3“水平直管支柱跨距”时，M1d就很小了。那时第1导向支柱就可按普通导向支柱（类似于波型或套筒补偿器的导向支柱）来设计。所以对“П组合”，第1导向支柱应设在距“П组合”2~3支柱跨远的地方。
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“П组合”的Y值由下式决定：Y=（L－L2－△2）/2Δy
max=L/2[1-cos(θ/2)]4.“Ω组合”的布置特点
图8图8为“Ω组合”的平面布置图，由图可知“Ω组合”左右两直管在同一条轴线上，并进行双向补偿，不存在径向位移。若“Ω组合”为上向布置时，由于重心较高，当它正在补偿时，可能会摆动。为此，必须将最靠近它的左右两只支柱设计为导向支柱，以增加稳定性，应当注
意到图8所示B值存在一个最小值：BminBmin=△1+△2+Dw+2×Sbo式中：Dw-管道外径Sbo—保温层厚度
△1、△2—左右两侧补偿量显然，B不可小于Bmin。由于在两导向支柱间不可再设支柱，又由于弯头有6个，如果弯头选用煨弯弯头，则实际的臂长就不可能足够长。为此我们建议弯头应选用热压弯头，并加高一级压力等级。这样，即
使直管选用的是螺旋管，也可按无缝管的标准来计算“水平布置直角弯的跨距”。最终达到增加臂长，降低轴向推力，增加热补偿量的目的。5、YL系列免维护旋转补偿器选型参数要点L系列免维护旋转补偿器，作为一种新型的补偿能力特别大的补偿装置，它的性能优于套
筒补偿器，即使性能同于套筒补偿器，也只要在套筒补偿器规定的最大间距处，改滑动支架为
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导向支架就可等效地扩大补偿距离。为此，使用本公司补偿器进行长距离补偿时可按表3设置导向支架。表3长距离补偿时导向支架的间距（m）公称通径（mm）≤1012515020250≤350≤506070≥80
导向支架间距7070709090101010120130比照长距离补偿的套筒补偿器在靠近补偿器处增设导向支架的做法，建议在“Ω组合”补偿器的两侧设置导向支架。由于“П组合”补偿器补偿时存有横向摆动，故两侧补偿器一定距离内不得设置导向支架，见表4。
表4补偿器两侧导向支架距补偿器的距离（m）公称通径（mm）≤10≤20≤350≤50≤60≤70≤80＞80П组合≥35≥40≥45≥50≥5≥60≥62≥65
Ω组合上向布置≤58121720242832下向布置≤8≤17≤2≤28≤35≤42≤48≤50为限制Y值过大，设计时必须对摆动角θ(与补偿量成正比)加以限制。θ的大小直接反映了补偿量的大小：θ值越大，补偿量越大，同时Y向的摆动量也越大。此外，θ角越大，补
偿器密封材料的寿命越短，对大管径，这种情况更加明显。θ值的θmax参见表5，同时推出另一组推荐使用值θmax′参见表6。表5θ的极大值（θmax）(°)
θ的意义和取值同П组合,本公司的标准产品是按表6取值的,以保证有较大的补偿能力和较紧凑的结构,所以当设计认为有较大的空间和只需要较小的补偿能力时应把θ取得小一些,以保证补偿器的摩擦推力更小(固定支架可以做小一些)，使用时间更长。表6θ的推荐值（θmax′）(°)
公称通径（mm）≤202503035040450506070≥80θmaxП组合552.55047.54542.540353028Ω组
合≤65
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表7转矩M（KN·m）（此值M的大小与力臂L的大小有关，力臂越大，M值就越大，此表中所取L值为常用值）公称通径DN（mm）力臂L（mm）产品长度B（mm）转矩M（KN·m）内压（Pa）
1.01.62.54.0501.233800.260.590.941.23651.293800.340.631.21.42801.363800.470.891.31.73101.493800.711.71.752.35
1251.543801.232.13.24.791501.593801.962.984.77.08201.65402.374.236.1210.42501.794205.77.831.7818.7301.9407.8212.417.227.83
3502.046010.616.082.836.7402.146013.20.430.748.14502.46019.330.643.868.5502.348025.839.859.092.6602.54803.552.773.517.5
702.75041.658.289.3143.6802.95047.276.5109.4172.8903.15205.391.213.6205.6103.252064.105.415.3238.5103.553073.412.175.6274.9
1203.953082.138.1198.7309.51505.56016.4194.3278.423.4表8线膨胀系数（m/m?℃）
公称通径（mm）≤202503035040450506070≥80θmaxП组合50454240353230282623Ω组
合≤60
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1015020250303504045050Q23512.012.61313.213.4510#.9.52.6.72.812.91313.521.61.641.12.4517.3.1.8.813.916Mn8.319.50.9.62.311.712.13.47.715V..61.1.1.2.3..13.
例1．某热网蒸汽管线压力为16kg／cm2，工作温度为320℃，选用￠37x8／20#钢管，保温层厚度为80mm，选用∏型免维护旋转补偿器，求结构尺寸、工作时最大摩擦力。
(图9)解：(1)根据θ≤[θmax]的要求，查表5得：DN350管θmax=47.5o要满足补偿量Δx，则最小值应满足要求：
Δ=α·(Ll+2)(t2—t1)=13×10×(150+140)×103×(320-)=131mm=．13m2arcsin(Δ／2L)≤[θmax]Δ／2L≤sin(47.5/2)o
即1.31/2L≤sin23.75(查表sin23.75=0.427)则L≥1.40m取L=2m时，则θ=2arcsin(Δ／2L)=2arcsin[1.31／(2×2)]=2×16.24=32.48o≈3o(2)摆动值：ΔY=L／2[1—cos(θ／2)]=2／2(1—cos3o／2)
=1×(1-0.9583)=0.417m=41.7mm(3)求摩擦力：查表6得：DN350，蒸汽工作压力1．6MPa时转矩为16.08kN·mM=F·(L／2)则F=2M／L=(2×16.08)／2=16.08kN=1.64T
LGZ2免维护旋转补偿器GZ1L1=50mL2=140m
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(4)补偿器安装示意图(图10)2m
DN350×80.564m
(图10)例2．某热网工作压力为2．5MPa，工作温度为30℃，选用Φ426x8钢管，保温层厚140mm，两固定支架间距为250m，拟用Ω组合补偿器。求结构尺寸和最大摩擦力。
(图1)解：(1)结构尺寸：关系式：B=2Lsin(θ／2)B≥Δ+Dw+8
=12.59×10×250×103×(30-20)+0.426+0.14=1．473m即：2Lsin(θ／2)≥1．473查表得θ≤[θmax]=45o2Lsin2.5o≥1．473mL≥1.473/(2×0.3827)
L≥1.473/0.7654L≥1.89m(2)最大摩擦力：
LB
L1+2=50DN40×8
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查表6，转矩为30.7kN·mM=F·L则F=M/L=30.7／1.89=16.24kN=1.6T6“П组合”的变异形式
“Ω组合”是有缺点的，那就是弯头较多，臂长不可能更长。为此，本公司给出了四种“П组合”的变形型式（见图12），以适应城市热网铺设安装时各种不同情况的需要。图中1型为上（下）向布置；2型为居中布置；3型为侧向布置；4型为转角布置。其中3型在装置中间设置了一个支柱，因此其展开长度可扩大一倍，4型只具单向补偿能力。
此外，根据需要“П组合”的臂高（见图12中所示H）是可以增加的，但其展开长度不能超过“水平布置直角弯管的跨距”。
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图127、免维护旋转补偿器与其它形式补偿器性能价格的比较选用三种不同补偿器型式的投资价格比较表ф3720m热网管线(含三个90o转弯)
序号项目内容П型自然补偿方式轴向波纹管补偿方式免维护旋转补偿器补偿方式1ф377×8螺旋焊管需直管2310米，168200Kg需直管1970米，143450Kg需直管1995米，145240Kg单价：3.9元/Kg计：655980元单价：3.9元/Kg计：559455元单价：3.9元/Kg计：566436元
2补偿器利用弯头和直管对接需轴向型波纹管32只需免维护旋转补偿器6组12只不单独列支费用单价：6000元/只计：192000元单价：8200元/只计：98400元390o弯头需165只单价：700元/只需5只单价：700元/只需24只单价：700元/只计：15500元计：3500元计：16800元4固定支架需40支单价：3250元/支需32支单价：3250元/支需7支单价：2200元/支
计：130000元计：104000元计：15400元5滑动支架需低架65支单价：2000元/支需152支单价：2000元/支需147支旋转补偿器采用滚动支架需高架80支单价：2600元/支另需8支补偿器两端大固定柱单价：1500元/支
计：338000元单价：9500元/支计：380000元计：220500元6弹簧支架需80只单价：1200元/只不需不需计：96000元7滚动支架不需不需需147只单价：250元/只计：36750元
8疏水器需40套单价：1500元/套需13套单价：1500元/套需7套单价：1500元/套计：60000元计：19500元计：10500元9安装费计：295000元计：266000元计：270000元10内δ60硅棉外δ80岩棉计：450000元计：410000元计：420000元Δ50镀锌铁皮外
包扎保温施工1支架油漆计：15000元计：15000元计：13000元12合计2155480元1949455元1667786元说明：1、从经济总投资比较看：选用免维护旋转补偿器比选用п型自然补偿节约2.625%。比选用轴向型波纹补偿器节约14.48%。
2、使用波纹管补偿器，在合理使用年限中需更换3次以上或更多，波纹补偿器造价是一次投资的三倍。3、本测算表中不含征地及绿化赔偿等费用。
4、根据测算，三种方案比较，波纹补偿器的造价更高，安全系数最低。选用三种不同补偿器型式的综合性能比较表ф3720m热网管线(含三个90o转弯)序号具体内容П型自然补偿方式轴向波纹管补偿器方式
1每组补偿器补偿管道长度5m5m2过热蒸汽流量40T/h时的压力降0．2MPa0．16MPa
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3补偿器使用寿命小于或等于直管道的使用寿命8~10年4热网工程安全性较好管道长期处于应力状态下工作，管道和土建支柱处于相对不稳定状态较差补偿器是热网中薄弱环节的主要因素之一，管道长期处于应力状态下工作，管道和土建支柱处于相对不稳定状态
5固定支架受单向盲板推力无约35T（大固定支架）6运行时固定支架受管道弹性推力很大很大7氯离子腐蚀及应力腐蚀不影响氯离子大于25pm时，波纹管材料会产生氯离子腐蚀和应力腐蚀，产生泄漏或爆裂8疲劳寿命较好较差（最好使用于恒定工况下，有疲劳次数
限制）9管网压力、温度变化时补偿器的适应性较敏感极敏感，在使用工况突变时，会导致补偿器超出补偿能力而破坏10补偿器对水击时的承受能力较差极差1补偿器布置位置的设置固定位置，不易调整固定位置，不易调整
12支线的抽口或局部的地埋等情况对补偿器的设置的影响需重新计算和布置可能需增加补偿器需重新计算和布置可能需增加补偿器13运行维护、检修极少正常情况下，有可能考虑在30年使用中更换3次补偿器，非正常情况下可能更多。
14补偿器布置对环境美观的影响占地或占空间较大不美观，严重影响环境美观对外观视觉无明显影响对环境美观无影响15对地质要求较严严格16施工要求及难度较好，需对补偿力臂进行冷紧要求较高，施工难度较大备注：以上性价比以206年物价基数做参考
8、订货须知(1)∏组合不供整组，只供单台补偿器。(2)Ω组合可供非标整组和标准整组和单台补偿器。(3)供补偿器时须注明：通径、工作压力、温度。
(4)供非标组合时应注明：通径、工作压力、臂长和H值、温度。(5)供标准组合时应注明：通径、工作压力、补偿能力、温度。9、安装及注意事项
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(1)安装前检查内管外端是否露出压盖，达到设计要求。(2)将补偿器直接焊接(或法兰连接)在管道上，焊接时应用防护罩保护补偿器。注意按补偿器规定的介质流向指示标志进行安装。(3)补偿器与管道保持同心。须对旋转角θ的一半进行预偏装或安△L的一
半进行预偏装。(4)在靠近补偿器两端合适的位置应各有一个可靠的导向支座、保证运行时自由伸缩。对管道托座应按照膨胀量加安全余量并对使用温度和安装温度进行适当考虑。
(5)端管焊接应符合GB985-88,GB986-88的规定.(6)严寒季节焊接时，应对钢管端部及端管进行预热。(7)安装后检查各压盖螺栓是否均匀一致拧紧，(不要过紧，只要均匀)，然后进行分段水压密封试验，合格后方可进行系统试压，试验可采用工作压力的1．5
倍或按设计部门提供的数据要求进行试压，试验时分3次进行。第一次升压至1／3的工作压力，关闭充水门，观察是否有滴水现象，若出现渗漏，请在漏处稍加拧紧即可止漏。第二次升压至工作压力，停止升压进行观察，是否有渗漏现象。
第三次升压至1．5倍工作压力，持续10min后，若压力不变证明强度试验合格，当压力再降至工作压力时，持续30min，若压力仍不变，则说明合格。在此还要提到的是在试压时，不论是整体或分段试压，管道的尾端钢管需进行固定，一般的方法是用专用的固定支架同支墩连起来。如图8所示，以免发生管道
移位，而破坏整段管道正确补偿间隙。一般来讲，只要管道安装正确，即可一次一试压成功。补偿器
流向固定支架钢管墙头
支墩
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(图13)10、使用及维修正常情况下，使用20年以上，不会泄漏，如有个别滴漏现象时，只需稍加拧紧弹簧压紧法兰螺栓即可止漏。
1、填料的物理、机械性能及特点(1)使用温度范围—196～2600℃。(2)韧性好、弹性好、密封性能强。(3)耐腐蚀性能：对酸类、有机溶剂、有机汽体、蒸汽等均有良好的耐腐蚀性
能。(4)自润滑性能高、摩擦系数低，使用寿命长。(5)气密性好，对汽体、液体具有良好的不渗透性。(6)物理性能：
（7）机械性能
密度：0.8—1.8g／cm3纯度：≥98%线膨胀系数：层间1xl0mm/mm·℃
摩擦系数：0．12(石墨与碳钢)0．15(石墨与石墨)气孔率（体积分数）10%∽20%抗压强度：80∽180MPa
抗折强度：25∽55硬度：50∽85HS
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该产品推出市场以来得到很多用户的青睐。全国各地几百多家用户都在使用该产品，并得到一致好评；使用过后，无一用户出现质量问题，使用压力最高达6.0MPa，温度达400℃以上，取得了良好的经济效益和社会效益。YL系列免维护旋转补偿器的成功使用带来了热网管道设计、使用、安装的新概
念；其先进性是其它类型的补偿方法所无法相比的、其可靠性、优越性、实用性已被众多设计院所、使用单位和安装单位认可。
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