旋转补偿器与传统补偿器性能比较
热力管道补偿及常见补偿器浅谈
热力管道补偿及常见补偿器浅谈丁真裔【摘要】论述了热力管道安装运行过程中发生的管道热胀冷缩的问题,详细介绍了几种常用的补偿器形式,并针对各个补偿器的特点进行了阐述,同时也介绍了几种补偿器在实际安装运行中的注意事项及常见的问题.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P28-32)【关键词】热力管道;补偿器;布置形式【作者】丁真裔【作者单位】华东理工大学工程设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ055.8在热力管道设计时，必须重视管道热胀冷缩的问题。
为了使管道在热态工况下稳定安全地运行，必须减少管道热胀冷缩时所产生的应力。
管道受热时的热伸长量应考虑采用补偿方式来维持管道稳定安全地运行，因此补偿方式的选择显得尤为重要。
常用的补偿方式可分为两大类：一是利用管道本身的弯曲进行自然补偿，二是利用补偿器进行补偿。
1 自然补偿自然补偿即利用管道本身自然弯曲来补偿管道的热伸长量，当弯管转角小于150°时才能作为管道的自然补偿。
动力配管设计中常用的自然补偿分别为L形直角弯、Z形折角弯及空间立体弯三类补偿方式。
自然补偿的管道臂长决定了端点处的位移量，因此自然补偿时靠近弯角处管道支架顶面大小应根据管道的位移量进行计算，以免管道自然膨胀导致管托从支架上掉落。
在考虑蒸汽外管网的管道补偿时，自然补偿是不可忽略的，充分利用管道的自然补偿，可以最大限度地减少管道对补偿器的依赖度，降低工程的总造价。
2 补偿器补偿器按大类可分为方形补偿器（π型补偿）、套筒式补偿器、波纹补偿器及旋转式补偿器。
由于套筒式补偿器容易泄漏、检修频繁、轴向推力大，现在已经较少使用，文中主要介绍几类常用的补偿器。
2.1 方形补偿器方形补偿器是最常用的补偿器，由四个90°弯头组成。
安装方形补偿器时，一般需对管道进行预拉伸，预拉伸量一般为管道膨胀伸长量的50%，具体如图1所示。
图 1 方形补偿器安装示意图方形补偿器的优点为制造、维修方便，轴向推力小，运行可靠且不存在介质泄露的隐患。
管道补偿器的选择及优缺点分析
管道补偿器的选择及优缺点分析一、补偿器的由来补偿的基本意思有弥补缺陷，抵消损失。
也有科技方面的补偿，当管道输送介质或管道所处环境有温度变化时，管道由温度引起的热胀冷缩是不可避免的，如果不采取一定的方式补偿该尺寸变化，将会在管壁内产生很高的应力，通过管道传至固定管架或设备，当温差过某一范围时，温差应力大于管子可承受的应力范围，这时就必须考虑补偿问题。
二、补偿器的作用在管系补偿设计中，最为经济的是自然补偿，自然补偿是利用管道的自然弯曲形状所具有的柔性来补偿热位移，显然自然补偿的能力是有限的，当自然补偿不能满足要求时，通常应考虑设置金属波纹管膨胀节等补偿装置。
管系所受载荷主要是外力载荷（管道及流动介质自重，内压，风载，地震荷载等）和位移载荷，设置管道补偿器的目的在于消除外载作用在设备或管道上的作用力，且可把复杂管系分隔成形状比较简单，独立膨胀的管段，保证膨胀节的最佳使用效果。
管道补偿器可以补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形，吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响，吸收地震、地陷对管道的变形量。
补偿器应用于大型场馆的冷热管道系统、钢铁厂、火力发电厂、等排烟脱硫，除尘设备，空气加热，助流鼓风等设备的出入口处，因此各种补偿器得到大力推广应用。
三、几种常见补偿器的分析1（一）波纹补偿器1、波纹补偿器的含义：波纹补偿器是利用波纹管的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。
2、波纹补偿器的分类：波纹补偿器（波纹管）按位移形式分类，基本可分为轴向型、横向型、角向型及压力平衡型波纹膨胀节（波纹管）。
按是否能吸收管道内介质压力所产生的压力推力（盲板力）分类，可分为无约束型波纹膨胀节（波纹管）和有约束型波纹膨胀节（波纹管）。
按波纹补偿器的波形结构参数分类，可分为U形、Ω形、S形、V 形波纹膨胀节（波纹管），当前国内外的膨胀节（波纹管）产品以采用U状波形结构者居多。
蒸汽管道热补偿工作原理及特点
蒸汽管道热补偿工作原理及特点摘要本文主要对蒸汽热力管道补偿形式进行分析探讨，对不同的补偿器的原理进行简单描述，通过实例论述在不同情况下补偿器的组合使用的方式。
关键词补偿器原理补偿器布置形式多种补偿器结合使用方式1.概述蒸汽管道因受外界温度变化或内部介质温度变化，由于管材的热胀冷缩特性，会引起管道的热胀冷缩，不同的管道，由于其管道的线型膨胀系数不同，管道的热膨胀量也不相同，为满足在不同状态下管道的安全运行，蒸汽管道需使用不同方式进行补偿。
蒸汽管网布置时，可采用自然补偿进行吸收，当自然补偿无法吸收热位移量时，就需要采用补偿器进行补偿。
目前多种补偿器相结合的形式使用案例也日趋增多。
1.自然补偿的原理及特点自然补偿时通过管道自身的布置形式来吸收热位移。
其优点是装置简单、可靠，安装方便；其缺点是管道变形时产生横向或纵向位移，长期启停、运行会导致管托脱空或掉落。
一般用于厂区内、厂房内的高温高压管道。
1.方（矩）形补偿器的原理及特点方形补偿器是用无缝钢管煨弯或弯头焊接制成，一般采用4个90°弯头制作而成。
方形补偿器应尽可能布置在两固定支架之间的中心点上。
方形补偿器安装时需进行预拉伸。
具体实践应用中一般用于大管径、长距离输送系统中，具有非常好的补偿性能，但是占地面积较大，需布置在宽阔的位置上，且要同时考虑高点放气，低点放水装置。
具体应用中还要根据系统的补偿需要详细计算补偿器的臂长和弯曲半径，合理布置支撑点。
1.旋转补偿器的原理及特点旋转补偿器是通过旋转筒自身的旋转的来吸收管道的热位移。
当管道布置要求双向补偿时，补偿器尽量布置在中间位置，使其形成大小相等、方向相反的一对力偶，围绕L臂中心线旋转。
旋转补偿器常用安装形式主要为为Π型和Ω型，可有两个补偿器或三个补偿器组成一组进行补偿。
旋转补偿器对固定点推力较小，不产生盲板力；补偿距离远；密封性能好，长期运行不需维护；大量节约投资和提高运行安全性。
旋转补偿器可用于不同温度工况下的管道，密封效果寿命问题是高温高压旋转补偿器的最大问题，当管道温度过高，紧固螺栓、内管与外套管长期处于高温下受热膨胀，螺栓不能提供足够的压力使密封填料实现自密封，从而管件之间产生间隙，出现泄漏。
旋转补偿器在供热管道设计中的运用
旋转补偿器在供热管道设计中的运用摘要：针对旋转补偿器运行原理，进行全方位的分析，并简要介绍供热管道设计当中合理运用旋转补偿器的重要性，例如消除温度应力、释放管道热变形等，提出其在供热管道设计当中的具体运用，能够延长供热管道的运行寿命，避免供热管道在后续运行期间出现较大变形，希望能够给相关工作人员提供一定的参考与借鉴。
关键词：旋转补偿器；供热管道；管道设计引言：结合供热管道运行特点能够得知，为了防止管道因为温度升高而出现变形或者破裂，合理安装补偿器特别重要，能够有效释放供热管道温度变形，消除温度应力。
但是，结合现阶段供热管道设计现状得知，在安装旋转补偿器的过程中，仍存在很多问题，因此，本文重点探讨供热管道设计之中旋转补偿器的具体运用。
1旋转补偿器运行原理旋转补偿器运行原理比较简单，通过安装成对旋转筒补偿器，利用旋转筒与器壁旋转，形成相应的力偶，会产生方向相反而大小相同的力，力臂会围绕筒轴中心快速旋转，将力偶两侧直管段所产生的热膨胀量快速吸收，确保供热管道热变形量得到有效消除。
在供热管道当中，通过合理安装旋转补偿器，不仅能够吸收供热管道的热伸长，而且可以显著减少管道应力。
2在供热管道设计当中的具体运用2.1旋转补偿器特点分析第一，安全性比较好。
结合此种类型补偿器的运行特点能够得知，通过采取双层密封结构，在端部与环部进行密封处理，能够显著提升补偿器密封性能，安全性较为突出。
第二，安装简单。
在供热管道设计期间，若设置波纹补偿器，要求施工人员认真按照流程进行安装，设计难度比较大。
与波纹补偿器不同，旋转补偿器的安装型式比较多，可以根据供热管道的具体运行情况，在指定位置设置补偿器，安装流程比较简单。
第三，运行寿命比较长。
一般来讲，此种类型的补偿器，其使用寿命能够超过20年。
同时，旋转补偿器的补偿量比较大，最大能够达到1800mm左右。
在具体应用期间，如果供热管道的直径超过200mm，其单边补偿量能够达到200mm左右。
补偿器
补偿器所有的活动元件不得被外部构件卡死或限制其活动部位正常动作。保温层应做在补偿器外 保护套上，不得直接做在波纹管上。
管系安装完毕后应立即拆除补偿器上用作安装运输保护的辅助定位构件及紧固件，并按设计要求将 限位装置调到规定的位置，使管系在环境条件下得以充分的补偿。
补偿器的破坏
谢谢观赏
最常见的是将管道两端以任意角度相接，多为两管道垂直相交。
缺点：管道变形时会产生横向的位移，而且补偿的管段不能很大。
人工补偿器（方形）
优点：制造方便，补偿量大，轴向推力小，维修方便，运行可靠。 缺点：占地面积较大。
7/20/2014
人工补偿器（波形）
优点：结构紧凑，只发生轴向变形，与方形补偿器相比占据空间位置小。 缺点：制造比较困难，耐压低，补偿能力小，轴向推力大。
人工补偿器的安装和试压
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除设计要求预拉或“冷紧”的预变形外，严禁使用波纹管变形的方法来调整管道的安装偏差，以免 影响补偿器的正常功能，否则会降低其使用寿命和增加管系、设备及支撑构件的载荷。
带导流筒的补偿器，应注意使导流筒方向与介质流动方向一致（按补偿器的流向标志安装）。
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安装前，应先检查波纹补偿器的型号、规格及管道的支座配置必须符合设计要求。
市政管道补偿器
类型 Species
自然补偿器
人工补偿器
自然补偿器
•利用管路几何形状所具有的弹性来吸收热变形。
L 型
自 然 补偿器
Z 型
管段中90。--150 。 弯管
管段中两个相反方向 90。弯管
人工补偿器
•利用管道补偿器来吸
收热变形进行补偿。
旋转
方形 人 工 补偿器 球形
波形
热力管道中补偿器的选用及特点
热力管道中补偿器的选用及特点常用的补偿器有方形补偿器、波纹补偿器、球形补偿器、无推力旋转补偿器；无推力旋转补偿器作为一种新型的补偿器，已在诸多工程上得到应用。
本文结合具体工程，浅谈各种补偿器在架空蒸汽管道上的应用及特点。
一、工程概况由中碳能源公司至新兴热电厂，室外架空蒸汽管线，管径DN300，设计参数为2.5MPa，230℃，属压力管道GC2类；蒸汽管线总长度约为1500m。
二、补偿器的类型、特点及选用①方形补偿器方形补偿器是热力管道设计中最广泛的一种形式。
其优点：对热伸长量补偿能力大，作用在固定支座上轴向应力小，安全性能高，维护费用少；其缺点：尺寸大，占地面积大，对介质流动助力大，补偿器变形时，两端的法兰及管道受到弯曲，易产生疲劳破坏且会产生轴向位移。
选用原则：方形补偿器按其外形可分为Ⅰ型－标准式（c＝2h），Ⅱ型－等边式（c＝h），Ⅲ型—长臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小顶式（c＝0），其中Ⅱ型、Ⅲ型最为常用。
制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管揻制而成，整个补偿器最好用一根管子揻成，如果制作大规格的补偿器也可用两根弯管或三根弯管焊制，方形补偿器不宜用冲压弯头焊制而成。
焊制方形补偿器的焊接点应放在外伸臂的中点处，因为此处的弯矩最小，严禁在补偿器的水平臂上焊接。
焊制方形补偿器时，当DN≤200mm时，焊缝与外伸臂垂直，当DN＞200mm时，焊缝与轴线成45°角。
本工程管道总长1500m，每60米设1个方形补偿器，共需设置25个方形补偿器，方形补偿器的外伸臂长达10m，每个补偿器按4个弯头计算，共计增加100个弯头，500m管道。
②套筒补偿器套筒补偿器的活动套管可沿管道产生轴向位移。
其优点：结构紧凑，占地面积小，补偿能力大，一般补偿量可达250~400mm；对介质产生的阻力比方形补偿器小。
其缺点：补偿器在轴向产生的推力大，填料需经常更换和检修，易发生泄漏，对管道支座的设计和安装要求高，若管道在运行过程中产生锈蚀和结垢，都有可能产生补偿器失效。
各种补偿器的分类及特点
各种补偿器的分类及特点
各种补偿器的分类及特点如下：
1. 自然补偿器：利用管路几何形状所具有的弹性来吸收热变形。
优点在于它可以利用管道的自然弯曲来吸收热变形，无需额外的补偿器。
然而，自然补偿器的补偿能力有限，且管道变形时会产生横向的位移。
2. 方形补偿器：由管子弯制或由弯头组焊而成，利用刚性较小的回折管挠性变形来消除热应力及补偿两端直管部分的热伸长量。
其优点在于制造方便，补偿量大，轴向推力小，维修方便，运行可靠。
但缺点在于占地面积较大。
3. 波纹管补偿器：靠波形管壁的弹性变形来吸收热胀或冷缩量。
优点在于结构紧凑，只发生轴向变形，与方形补偿器相比占据空间位置小。
然而，波纹管补偿器的制造比较困难，耐压低，补偿能力小，轴向推力大。
4. 金属补偿器：在金属材料加工过程中通过机加工、焊接等工艺制成，具有良好的导热性和导电性，适用于高温、高压力和高流量的介质环境。
常见的金属补偿器有不锈钢补偿器、铜补偿器、铝补偿器等。
其优点在于使用寿命长，耐腐蚀、抗氧化。
但缺点在于刚性大，无法接受弯曲变形，温度变化时易发生热应力，需要采用密封结构。
以上内容仅供参考，如需了解更准确的信息，可查阅各类型补偿器的说明或咨询相关行业专家。
补偿器类型及选用
补偿器类型及选用天津市建筑设计院 孟蕾摘要：补偿器又称膨胀节，在管系中采用补偿器可以在承受系统压力的同时，吸收因温差引起的热膨胀，这种设备在冶金装置、炼油设备、化工设计，火电厂或核电站，供热和制冷系统，以及低温设备中获得了成功的应用。
用以补偿管道管道长度变化长生的应力的补偿方式可以分为自然补偿和补偿器补偿，其中补偿器可分为方形补偿器，波纹管补偿器，套筒补偿器以及球型补偿器等，本文主要接受啊各种补偿器的优缺点及适用条件。
关键词：管道补偿，补偿器，热补偿补偿器是指在仪器中用于补偿相位差、光程差、偏振差、光强度或机械位移等变量的部件。
在暖通设计的范围内，由于工作介质及环境温度的变化导致管道长度发生变化，并产生拉（压）应力。
当超过管道本身的抗拉强度时，会使管道变形或破坏。
为此，在管道局部架空地段应设置补偿器，即膨胀器，使由温度变化而引起管道长度的伸缩加以调节得到补偿。
通常情况下，管道的变形产生位移可以由管道自己一定程度内的变形得到补偿，即所谓的自然补偿；当管道变形比较大管道自身不能在安全使用的条件下补偿的时候，就需要额外设置补偿器来补偿形变。
1.管道自然补偿通常采用的自然补偿器有L 型和Z 型两种型式。
其应用场合转角不大于150°时，管道臂长不宜超过20~25m，弯曲应力不应超过80MPa。
L 形与Z 形补偿器可以利用管道中的弯头构成，且便于安装。
在管道设计中，应充分利用这两种补偿器做补偿，然后再考虑采用其它种类的补偿器。
自然补偿的优点是可以节省补偿器，缺点是管道变形时产生横向位移。
架空管道中自然补偿不能满足要求时才考虑装设其它类型的补偿器。
表1 L型补偿器最大允许距离图1 自然补偿器的形式2.补偿器补偿2.1方形补偿器方形补偿器就是最早常用一种补偿器,通常用无缝钢管煨制或机制弯头组合而成，常用有四种构造形式，如下图图2 方形补偿器的形式Ⅰ: B = 2 a ; Ⅱ: B = a ; Ⅲ : B = 0 1 5 a ;Ⅳ: B =0方形补偿器由于其构造形式，具有以下优点:1、制造简单,常用无缝钢管煨制或机制弯头组合；2、安装方便,可以水平安装,也可以垂直安装；3、轴向推力较小；4、补偿能力大,严密性好，运行可靠、方便,不需要经常维修,使用期限长,使用寿命等于管道使用年限；5、不需要设置管道检修平台,或检查室；6、适用范围广,可以适用任何工作压力及任何热媒介质的供热管道。
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旋转补偿器与传统补偿器性能比较
旋转补偿器作为一种新型的补偿器，在补偿量、工程投资、运行可靠性等方面与传统补偿器相比，都有其独到之处，近年来在热网工程中得到了越来越多的应用。
华电旋转补偿器补偿量大，推力小，最高温度可达到485度，压力可达5.0MPa。
制造技术日渐成熟，不易泄漏。
但存在管道在不同平面的变化，对于产生凝结液体的介质的输送管道，需要设置较多的排水排气阀门。
而传统补偿器主要有方形补偿器、波纹补偿器和套筒补偿器。
且各有优点，但在实际应用中也存在一定的缺陷：
(1)方型补偿器的优点是安全性较高；缺陷是占用空间大，补偿距离少，流动阻力大，弯头及管材消耗多，工程费用高。
(2)波纹补偿器的优点是种类较多，有轴向、横向、铰链等多种形式可以选择。
缺陷是轴向式存在极大的内压推力，补偿距离少，易失稳，工程费用高。
横向和铰链式虽然在上述几方面有所改进，但由于不锈钢波纹管受氯离子腐蚀、应力腐蚀影响较明显，易造成突发性事故，水击承受能力较差，使用寿命短(有使用次数限制)，无法保证长期正常运行。
(3)套筒补偿器的优点是管道直线布置，压力降小。
缺陷是存在极大的内压推力，补偿距离少，工程费用高；盘根密封填料易泄漏，特别是开停次数多或蒸汽流量不稳定时更易泄漏，无法保证长期正常运行。
与上面列举的几种传统补偿器相比较，旋转补偿器具有以下几方面的特点。
(1)补偿距离长，压力损失小。
一般可按200—500 m设计一组旋转补偿器，并可以在管线两固定点之间直线上的任意位置布置；由于补偿器数量相对较少，旋转补偿器本身不产生压力降，蒸汽输送的压力降相对较小，同比用轴向波纹管补偿方式的压力降小0．02—0．03 MPa ／km，这点在实现远距离供热时尤其重要。
(2)安全性能高，使用寿命长。
旋转补偿器本体结构刚性好，不怕水击，也无需考虑氯离子腐蚀和应力腐蚀的突发性破坏，可保证管道的安全运行。
由于旋转补偿器采用径向密封，不会产生轴向位移，在保证密封材料质量的前提下，管网可长期运行而无需维护。
(3)水平推力小，工程造价低。
由于旋转补偿器采用螺栓刚性连接，因此不会产生内压推力，使固定支架受到的水平推力较小；加上补偿点少，使固定支架的数量和体积大大减少。
应用在架空管道上时，与采用其他补偿方式的管网相比较，采用旋转补偿器的管网工程造价可以降低5％以上。
旋转补偿器的工作原理决定了它在布置时必然会占用比较大的立体空间，所以一般只适宜用于对景观要求不高、管道直线距离较长的工业区或城市郊区的热网工程。
在城市中心热力管道大多采用埋地敷，由于地下空间有限，很难使用旋转补偿器。
即使现在很多新建道路有比较宽的绿化带，有使用旋转补偿器的空间，但从工程造价角度及施工难度来看，如果不能将补偿器引出地面而必须在地下钢箱内布置时，旋转补偿器不一定是最佳选择。