浅谈旋转型补偿器的应用及特点[1]

浅谈旋转型补偿器的应用及特点热力管道在室内及室外敷设时通常会涉及到热补偿的问题，就我院目前设计的工业项目中，比较常见并应用到工程实际中的补偿方式有自然补偿(L型、Z型及空间立体自然补偿)，П（方）形补偿器及波纹补偿器等方式；无推力旋转型补偿器作为热力管道补偿方面的一种新型补偿器很少应用到工程实例中去。最近在江苏中烟公司徐州卷烟厂“十一五”技术改造项目的热力管道设计中，尝试了这一技术的应用。下面就把旋转型补偿器的工作原理及选型要点、使用时需注意的事项、与其他传统补偿器的经济比较及在工程中的具体应用介绍给大家，并希望各位专家和同事们给予意见和指导。1.旋转型补偿器的工作原理及选型要点旋转补偿器通过成双旋转筒和L力臂形成力偶，使大小相等、方向相反的一对力，由力臂回绕着z轴中心旋转，以吸收力偶两边热管边产生的热胀量。П型组合旋转式补偿器如图1、图2所示。当补偿器安装于2个固定支架中间时，热管运行时的两端有相同的热胀量和相同的热胀推力，将力偶回绕着O中心旋转了θ角，以吸收两端方向相对、大小相同的热胀量△。△=L·sin(θ/2)，2个固定支架之间的总的补偿量为2△。当补偿器不被安装在2个固定支架中心，而偏向热管较短的一端，在运行时的力偶臂L的中心O偏向较短的一端回绕来吸收两端方向相对、大小不等的膨胀量△1，△2。长臂热管道的热胀量△l=2L1sin(θ/2)，短臂热管道的热胀量△2=2(L-L1)sin(θ/2)，则2个固定支架之间的总的补偿量为△1+△2。此类补偿器的布置和球形补偿器类似，当吸收热膨胀量时，在力偶臂旋转至θ/2时出现热管道发生最大的摆动Y值。该补偿器适应性较广，对平行路径、转角路径和直线路径及地埋过渡至架空均可布置。2.使用时需注意的事项(1)在长距离安装时，需注意滑动及导向支架的管托长度，越远离固定支架管道热位移就越大，要选择足够长的管托，以防止管道脱架。另外，管托需沿管道热膨胀相反的方向提前进行预偏装，一般预偏量是管道设计热位移的一半。(2)为了减少固定支架的摩擦推力，有条件的话尽量选用滚动支架。为了保证整个管网的安全性，需在一定管段内安装导向支架。(3)由于旋转补偿器在摆动过程中有一定的侧向位移，故离补偿器最近的几个支架不应设限制侧向位移较小的导向支架。(4)虽然吸收热胀值随着转角θ或力偶臂L的加大而增加，但为了限止y摆动过大，最好L选为2～3m为宜。(5)尽管旋转补偿器补偿量非常大，为安全起见，布置时尽量不要过长，设计温度不超过300℃时管道不要超过450m．若设计温度超过300℃时，布置间距应相应减小。(6)当管道敷设于地下(地沟或直埋敷设)时，一定要充分考虑疏水方案，尤其是疏水点在旋转补偿器附近时，应尽量避免因管道产生振动而对疏水阀造成破坏。3.与其他传统补偿器的经济比较目前旋转型补偿器已由专业制造厂生产，江苏省宜兴市宏鑫保温管有限公司生产的产品已在热力工程中得到了广泛的应用。该公司对2000米Ф377的热网管线选用不同型式的补偿器的总投资进行了测算比较，现将比较结果列出：序号项目内容П型自然补偿方式轴向波纹管补偿器GSJ-V系列旋转型补偿器1Ф377x8螺旋焊管需直管2310米，168200Kg单价3.9元/公斤计655980元需直管1970米，143450Kg单价3.9元/公斤计：559455元需直管1995米，145240Kg，单价3.9元/公斤计：566436元2补偿器利用弯头和直管对接不单独列支费用需波纹管32只单价18000元/只计：576000元需GSJ-V旋转型补偿器6组12只单价：16000元/只计：192000元390º弯头需165只，单价700元/只计：115500元需5只，单价700元/只计：3500元需24只，单价700元/只计：16800元4固定支架需40支，单价3250元/支计：130000元需32支，单价3250元/支计：104000元需7支，单价2200元/支计：15400元5滑动支架（旋转补偿器采用滚动支架）需低架145支，单价2000元/支计：290000元需152支，单价2000元/支另需8支补偿器两端大固定柱，单价9500元/支计：380000元需147支单价2000元/支计：294000元6滚动支架不需不需需147只，单价500元/只计：73500元7疏水器需1套，单价：1500元/套计：1500元需13套，单价：1500元/套计：19500元需7套，单价：1500元/套计：10500元8安装费计：295000元计：266000元计：290000元9内δ60硅棉外δ80岩棉δ0.5镀锌铁皮外包扎保温施工计：450000元计：410000元计：430000元10支架油漆计：15000元计：15000元计：15000元11合计1952980元2333455元1903636元根据上述测算表，从经济总投资比较看：选用GSJ-V型无推力旋转补偿器比选用П型自然补偿节约2.527%，比选用波纹管补偿器节约18.42%。在合理使用年限中，波纹补偿器需要更换3次以上或更多，选用波纹补偿器造价是一次投资的三倍。由此可见，选用GSJ-V型无推力旋转补偿器最为经济划算。4.旋转补偿器的具体应用（1）GSJ-V型系列无推力旋转补偿器在直埋式蒸汽管道上得到了具体应用；广州华润南沙热电厂在长距离蒸汽直埋管道上就采用了GSJ-V型无推力旋转补偿器。在直埋蒸汽管道上使用旋转型补偿器后，可以解决以下问题：a.实现了地埋管长距离两端补偿，即500米直管段内中间无需设置补偿器，所以补偿器的使用数量极少，同样配套的维修井极少；b.GSJ-V型系列无推力旋转补偿器不易泄漏，不易损坏，对热网压力和温度变化适应性强，而且运行安全，维修工作量少且方便。c.GSJ-V型系列无推力旋转补偿器不产生内压推力，其他轴向力也比套筒或波形补偿器小得多。d.GSJ-V型系列无推力旋转补偿器的特有补偿能力，使直埋管中无需设置混凝土固定墩。e.GSJ-V型系列无推力旋转补偿器的在直埋管上的应用大大降低了工程投资。（2）SZG旋转补偿器在架空热力管道上的应用管道室内外架空敷设时，可以在长直管道上设置旋转补偿器，下面将徐州卷烟厂“十一五”技术改造项目热力管道设计中选用的旋转型补偿器安装图介绍给大家：5.结论旋转补偿器与传统常用的补偿器相比，在长距离管道方面具有明显优势，如选用得当可发挥巨大作用，不仅节约资金，施工简便，管网的安全性也得到了提高，是长距离热力管道设计时的首先选择的对象。