GSJ-V型系列旋转式补偿器
旋转式补偿器在架空管道中的应用
板 ＝ ．； ０１
下 面 以某 工 程 的蒸 汽 管 网 举 例 对 比一
Ｌ 计算 管 段长 度 ， ＿ ｍ；
下 ，采用套 筒 式补 偿器 与 旋转 式 补偿 器 的土
建 工程 造价 ：
（ ） 由 于 套 筒式 补偿 器 摩 擦 力 而 产 生 ２
的推 力 ；
该 蒸 汽管 网 全 长 ６ ０ ６ ｍ，如 图 ３所 示 ， 管 径 Ｄ ５ ０ 工 作 压 力 １ ｂＰ ， 度 ２ ０Ｃ， Ｎ０， ． ｌａ 温 ０ ２ ￣ 固
水平 推 力 Ｐ ・ ｇｍ
式 中 ｑ 计 算 管 段 单 位 长 度 的 重 量 ，本 文 一
￣ ２￣ ｂ ９ ７岩棉 保 温 ， 水 ５ 充
ｑ ３ ７９ ￣ ． Ｎ ・ ： ＝ ６ ．２ ９８ ｍ
一
（ ）由于旋 转 补偿 器 摩擦 力 而 产生 的推 ２
力
摩擦 系数 ， 与钢 ＝ ．， 与 聚 四氟 钢 ０３ 钢
向支架 共 ４ ６个 。
采 用套 筒式 补偿 器 固定 支架 Ｇ 、 ３ Ｇ 、 ２Ｇ 、 ５
Ｅ 弹性模 数 ， ａ 一 ＭＰ ； Ｉ 管子 的惯性 矩 ，ｍ ； 一 ｃ＇ Ｐ 水 压试验 压 力 ，．ＭＰ ； 一 １ ６ ａ ｆ 管 道 的 内截 面积 ，ｍ 。 ＿ 。 ｃ 由以上计算 可得 出， 只要有盲板力 Ｐ Ｐ Ｆ ｆｘ， ＝
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旋转式补偿器在架空管道 中的应用
牡 丹 江热 力设计 有 限责任公 司 吴春 明 苏云 国
【 摘
要 】 文通过 对 架 空管道安 装套 筒 式补 偿 器与 安装 旋转 式补 偿 器 固定 支架 本 盲板力
的受 力分析 ， 针对 补偿 器 的选 型 问题进 行 了探 讨 ， 广 大供 热科 技人 员参 考 。 供 【 键词 】 关 补偿 器 固定 支架
旋转式补偿器安装指导说明
旋转式补偿器安装技术说明江苏永力管道有限公司江苏永力旋转补偿器研究所一、概述HDXZ型系列无推力旋转式补偿器是热力管道热膨胀补偿方面的一种新型补偿器。
旋转式补偿器的结构如图（1）所示，其构造主要有整体密封座、密封压盖、大小头、减摩定心轴承、密封材料、旋转筒体等构件组成，安装在热力管道上需两个以上组对成组，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少管道之应力，其动作原理如图（2）所示。
补偿后的位置安装位置旋转补偿器图（2）旋转补偿器动作图旋转补偿器旋转补偿器θ°旋转补偿器的优点：（1）、补偿量大，可根据自然地形及管道强度布置，最大一组补偿器可补偿500m管段；（2）、不产生由介质压力产生的盲板力，固定支架可做得很小，特别适用于大口径管道；（3）、密封性能优越，长期运行不需维护；（4）、投资大大节约；（5）、设计计算方便；（6）、旋转补偿器可安装在蒸汽地埋管和热水地埋管上，可大量节约投资和提高运行安全性。
HDXZ 旋转补偿器由江苏永力管道有限公司生产厂家专业制造，该产品已在热力工程中大量推广应用。
旋转补偿器在管道上一般按150～500m 安装一组（可根据自然地形确定），有十多种安装形式，可根据管道的走向确定布置形式。
采用该型补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲要适当增加导向支架，为减少管段运行的摩擦阻力，在滑动支架上应安装滚动支座。
二、旋转补偿器的选型（江苏永力管道有限公司专利产品）：HDXZ 型系列无推力旋转式补偿器分为三个等级：（1）、适用低压管道补偿器：压力0～1.6MPa 、温度-60～330℃；（2）、适用中压管道补偿器：压力1.6～2.5MPa 、温度-60～400℃；（3）、适用高压管道补偿器：压力2.5～5.0MPa 、温度-60～485℃。
注：使用温度超过400℃时采用合金钢。
三、 旋转式补偿器动作原理、布置方式：HDXZ 型系列旋转式补偿器的补偿原理，是通过成双旋转筒和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，以达到力偶两边热管上产生的热胀量的吸收。
旋转补偿器的构成
旋转补偿器的构成1. 引言旋转补偿器是一种用于抵消旋转系统中的不平衡力和振动的设备，通过调整质量分布来实现动力平衡，从而提高旋转机械的性能和寿命。
本文将介绍旋转补偿器的构成以及其作用原理和应用领域。
2. 旋转补偿器的作用旋转机械在高速旋转过程中，由于零件的不平衡、质量分布不均匀以及工作条件的变化等原因，会产生不平衡力和振动。
这些不平衡力和振动对机械系统的稳定性、工作效率和寿命都会产生不利影响。
旋转补偿器的作用就是通过调整机械的质量分布，抵消不平衡力和振动，使机械系统达到平衡状态，从而提高机械的性能和寿命。
3. 旋转补偿器的构成旋转补偿器主要由以下几个部分组成：3.1 衰减器衰减器是旋转补偿器的核心部件，用于消除旋转机械中的不平衡力和振动。
常见的衰减器有：摆式补偿器、球式补偿器、涡流补偿器等。
摆式补偿器通过调整质量块的位置，以实现平衡；球式补偿器则利用球体的自由度在空间中移动，调整质量分布，从而实现平衡；而涡流补偿器利用涡流的原理，通过调节调心片和平衡片的位置，来减小不平衡力和振动。
3.2 质量块质量块是旋转补偿器的重要组成部分，用于调整机械的质量分布，从而实现平衡。
常见的质量块有：固定质量块和移动质量块。
固定质量块一般安装在旋转机械的转子上，通过调整质量块的位置和数量，可以实现一定程度的平衡。
移动质量块则可以根据实际情况，在运行时自动调整位置，以实现动力平衡。
3.3 调节装置调节装置是旋转补偿器的关键组成部分，用于控制旋转机械的质量块位置和数量。
常见的调节装置有：手动调节装置和自动调节装置。
手动调节装置一般由一个手柄和传动机构组成，通过手动旋转手柄，可以调整质量块的位置。
而自动调节装置一般由传感器、控制器和执行器组成，通过监测机械系统的振动情况，自动调整质量块的位置和数量，实现动力平衡。
3.4 附件部件附件部件包括固定与旋转的连接件、密封件、支撑件等。
这些部件的设计和制造质量直接影响着旋转补偿器的性能和可靠性。
旋转式补偿器在架空管道中的应用
ｎ＝ ／ Ｌ Ｋ Ｌ ”；
１ 套 筒式 补偿 器简 介
是 一种 适 用 于 直 线铺 设 管 道 的 补偿 器 ， 以 补 偿 固定 支架 之 间 管 用 道的热伸长。
对于采用套筒 式补偿器 的管道 ， 固定 支 架 所 受 到 的 推 力 ， 由下 是 列几 方 面产 生 的 。 １１ 由 于 滑 动支 架 上摩 擦 力 而 产 生 的 水 平 推 力 Ｐ ・Ｉ ． ｇＩ Ｔ
供 热 管 道 安 装 投 运 后 ，由 于 管 道 被 热 媒 加 热 引起 管 道 受 热 伸 长 ， 所 以 说 应 采 取 措 施 补 偿 该 管 道 的 热 伸 长 。补 偿 方 式 主 要 有 以 下 几 种 ： 如 自然 补 偿 、 管 式 补 偿 器 、 纹 管 补 偿 器 、 形 或 球 形 补 偿 器 等 。本 套 波 方 文 主 要 论 述 目前 常 用 的套 筒 式 补 偿 器 和 新 兴 的 旋 转 式 补 偿 器 在 工 程 造价 、 行 安全 性 的对 比 。 运
蒸汽管道的热补偿设计案例
蒸汽管道的热补偿设计案例[摘要]以某新建项目的蒸汽管道设计为例，对蒸汽管道的热补偿设计，如热伸长量计算、补偿器选型与计算给出了具体的分析与计算。
为解决蒸汽管道的热补偿问题提供了思路。
[关键词]蒸汽管道；自然补偿；补偿器；案例蒸汽是工业生产公用工程中的一种专用介质，利用燃烧天然气等化石燃料燃烧产生的热量对锅炉进行加热后通过控制压力使水蒸发得到饱和蒸汽或者过热蒸汽，因此，蒸汽管道一般均承受压力和温度的影响。
蒸汽管道由于长期运行容易产生受热膨胀支吊架失稳，蒸汽管托产生热位移造成支架脱空,引起整个系统受力的变化，造成局部应力过大，产生破坏；而高温蒸汽管道使用的材料一般为合金钢，运行时的高温容易使其产生蠕变、内部球化、石墨化等材料劣化现象，造成疲劳破坏。
因此对蒸汽管道进行柔性设计具有极其重要的意义，对管道系统进行热补偿计算和核算，确定补偿量、补偿方式，保障蒸汽管道运行的准确性和可靠性。
1、工程概况某新建项目引入蒸汽管道，该蒸汽管道管径DN300，接自蒸汽锅炉房，现需对此管道进行设计。
2、管道条件输入管径：DN300 ；蒸汽品质：过热饱和蒸汽，0.8MPa，200 ℃ ；管道材质：20# 无缝钢管；管道路径及具体尺寸见和图 2。
图 1管道走向示意图 图2 固定点设置示意图3、热伸长量计算管道热伸长量计算公式 ：△ L=Lα（t 2 -t 1 ）式中：△ L—管道热伸长量（cm ）；L —计算管长（m ）；α—管道的线膨胀系数[cm /(m ·℃ )] ；t 1 —管道内介质温度（℃）；t 2 —管道设计安装温度（℃），可取用20 ℃。
查《动力管道设计手册》表6-1，知200 ℃时，20#钢管的线膨胀系数为12.12×10 -4 cm/(m ·℃ )，又已知L=458 m，t 1=200℃，则每 100 m 管道的热伸长量为△L=Lα（t 2 -t 1 ）=100×12.12×10 -4×（200-20）= 21.82 cm。
金属补偿器计算(大全)
补偿器按约束型式分类表波纹管型式及代号单式轴向型（DZ ）补偿器代号标记示例波数公称通径设计压力，1.6MPa （16kgf/2cm ） 接管焊接连接 无加强U 型波纹管 单式轴向型波纹管型式及代号补偿器端部连接型式及代号一、补偿量（x、y、ɑ）及刚度（Kx、Ky、Kɑ）的修正计算1、样本上所列的补偿量x0、y O、ɑ0，系疲劳寿命N=1000次（寿命安全系数为15），工作温度为20℃时，单独进行轴向、横向及角向补偿时的相应补偿量。
当疲劳寿命N≠1000次时，可查图1曲线，修正得到轴向、横向及角向补偿量x、y、ɑ（当修正得到的ɑ＞ɑ0时，取ɑ=ɑ0）例1：求N=3000次时，DZJH25-600×8，补偿器的x=?、y=?、ɑ=?解：查样本得x0=46、y0=11.2 、ɑ0=±4查图1，因产品代号中有J,故查带加强环的波纹管曲线，得f N=0.71,那么，x=f N×x0=0.71×46=32. 7 y=f N×y0=0.71×11.=8 ɑ=f N×ɑ0=0.71×4=±2.82、样本上所列的Kx0、Ky0、Kɑ0，系工作温度t=20℃时的轴向刚度、横向刚度及角向刚度。
当t≠20℃时，可查图2曲线，修正得到温度变更情况下的相应刚度例2：求t=350℃时，DZJH25-600×8补偿器的Kx、Ky、Kɑ?解：查样本得Kx0=2557、Ky0=7361、Kɑ0=2467，查图2曲线得f k=0.88那么Kx=f k×Kx0=0.88×2557=2250 Ky=f k×Ky0=0.88×7361=6478Kɑ=f k×Kɑx0=0.88×2467=2171二、补偿量的选用范围通用补偿器可以单独用作轴向补偿或横向补偿，这两种情况应分别满足X1≤X, Y 1≤Y通用补偿器不宜单独用作角向补偿，但可兼作角向补偿，即在轴向、横向、角向三种补偿中，允许同时存在任意两种或三种补偿。
旋转补偿器的应用讲解
（无推力精密）旋转补偿器的应用随着社会的发展，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。
随着管廊技术的推广及现场施工环境的限制等多方面的因素下，旋转补偿器的应用得到了较大规模的使用。
一、与传统补偿器的比较：1、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。
2、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。
3、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。
4、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（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。
南通天电长输热网及降低热耗技术应用
南通天电长输热网及降低热耗技术的应用摘要：热电联产供热是实现节能减排的有效途经之一，而大机组热电联产替代小机组集中供热，取得的效益更加显著。
本文主要以南通天生港发电有限公司替代三家小热电集中供热长距离热网为例，闸述了采用长距离热网输送的特点，以及采用高效多层保温材料、隔热节能管托、直埋蒸汽管道、旋转补偿器、增加保温层间铝箔玻纤布反射层和改进保温施工工艺等措施，降低热网输送损耗，取得了显著的经济效益和社会效益。
关键词：集中供热长输热网降耗技术效益中图分类号： tu995文献标识码： a 文章编号：一、概况南通市西城区原有南通天电公司、宏达热电、南通热电、江山热电等多家供热企业，除南通天电公司外，其它几家规模较小，设备陈旧耗能大、运营成本较高，对周边人居环境影响较大。
为此，市委市政府在进行充分论证后，作出了由南通天电公司改造现有机组，“以大代小“替代三家小热电实施西城区集中供热的决策。
按照城市热网设计规范，热电厂供热半径一般小于6km，最长不超过8km。
常规的蒸汽供热主管道设计比摩阻可取40～80 pa/m，温降15～20℃/km，压降0.06～0.1mpa。
南通天电公司替代三家小热电供热最大供热半径达19 km多，显然采用常规设计热网技术设计则无法满足各热用户蒸汽参数要求。
因此，采取有效的技术措施是解决长距离输送热网热耗问题是实现西城区集中供热的必要前提。
二、措施2.1采用高效保温材料和改进的施工技术2.1.1保温材料的选择，根据本工程管网起点供热温度330℃的特点，利用硅酸铝棉针刺毯和高温离心玻璃棉在不同温度下两者导热系数的差异，选用了主管道保温内层采用硅酸铝棉针刺毯，中间层及外层采用高温离心玻璃棉的组合方式，以达到最佳效果。
两者导热系数随温度变化曲线如图1。
图1硅酸铝棉针刺毯和高温玻璃棉导热系数随温度变化曲线2.1.2保温材料分层及厚度的确定，根据经济合理的原则，通过计算确定保温材料的厚度，见下表1：表1 保温材料的厚度2.1.3保温施工技术的改进，（1）管道保温采用多层保温棉分层进行施工，见下表2：表2 保温材料的分层保温棉按照每层外径计算周长尺寸足尺订货，搭接处现场45°削边角，与管道接触密贴。
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GSJ-V型系列旋转式补偿器
一、概述
GSJ-V型系列无推力旋转式补偿器是热力管道热膨胀补偿方面的一种新型补偿器。
旋转式补偿器的结构如图（1）所示，其构造主要有整体密封座、密封压盖、大小头、减摩定心轴承、密封材料、旋转筒体等构件组成，安装在热力管道上需两个以上组对成组，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少管道之应力，其动作原理如图（2）所示。
补偿后的位置
安装位置旋转补偿器
图（2）旋转补偿器动作图旋转补偿器
旋转补偿器
旋转补偿器的优点：（1）、补偿量大，可根据自然地形及管道强度布置，最大一组补偿器可补偿500m管段；（2）、不产生由介质压力产生的盲板力，固定支架可做得很小，特别适用于大口径管道；（3）、密封性能优越，长期运行不需维护；（4）、投资大大节约；（5）、设计计算方便；（6）、旋转补偿器可安装在蒸汽地埋管和热水地埋管上，可大量节约投资和提高运行安全性。
GSJ-V旋转补偿器由江苏省宜兴市宏鑫保温管有限公司生产厂家专业制造，该产品已在热力工程中大量推广应用。
旋转补偿器在管道上一般按150～500m安装一组（可根据自然地形确定），有十多种安装形式，可根据管道的走向确定布置形式。
采用该型补偿器后，固定支架间距增大，为避免管段挠曲要适当增加导向支架，为减少管段运行的摩擦阻力，在滑动支架上应安装滚动支座。
二、旋转补偿器的选型（江苏省宜兴市宏鑫保温管有限公司专利
产品）：
GSJ-V型系列无推力旋转式补偿器分为三个等级：
（1）、适用低压管道补偿器：压力0～1.6MPa、
温度-60～330℃；
（2）、适用中压管道补偿器：压力1.6～2.5MPa、
温度-60～400℃；
（3）、适用高压管道补偿器：压力2.5～5.0MPa、
温度-60～485℃。
注：使用温度超过400℃时采用合金钢。
三、旋转式补偿器动作原理、布置方式：
GSJ-V型系列旋转式补偿器的补偿原理，是通过成双旋转筒和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，以达到力偶两边热管上产生的热胀量的吸收。
1、Π型组合旋转式补偿器（图一、二）：
当补偿器布置于两固定支架之间时，则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，以达到吸收两端方向相对、大小相等的热胀量△。
当补偿器布置不在两固定支架中心，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。
束
始x 热胀方向旋转角度热胀方向图一 Π型组合补偿器立体图（平行布置）图二 Π型组合补偿器平面图
此类补偿器的布置和球形补偿器类似，当在吸收热膨胀量时，在力偶臂旋转到1/2θ时出现热管道发生最大的摆动y 值。
因此，离补偿器第一只导向支架的布置距离要加大（见表三）。
一般情况是根据自然地形、补偿量的大小和安装条件许可的情况下L 尽量选择大一点。
虽然吸收热胀随着转角θ或力偶臂L 的加大而增加，但为了限止y 摆动过大，对θ值不超过表四的推荐值，L 选在2～6米范围内为宜。
该补偿器适应性较广，对平行路径（如图一）、转角路径和直线路径及地埋过渡至架空，均可布置。
2、选型要点：
（1）Π型组合式补偿器高H=旋转筒长＋2×1.5D N ，
表一如下：
表一：H尺寸
（2）GSJ—V系列旋转补偿器是一种全新的补偿装置，它的补偿能力特别大，为此当使用本补偿器进行长距离补偿时可按表二设置导向支柱。
表二：长距离补偿时导向支柱的间距（m）:
（3）由于Π型组合补偿器由于有横向摆动，故两侧一定距离内不准设置导向支架（见表三）。
表三：补偿器两侧导向支架离补偿器的距离（m）:
（4）管子直径越大时，θ应越小，本公司规定了它的极大值（见表四），希望算出的θ值不超过极大值。
表四：摩擦角θ的极大值[θ]：
注：摩擦角θ角度越小，摩擦力越小。
(5) Π组合补偿器的补偿量△的确定（图二）：
补偿量△=介质温度×管材热膨胀系数×两固定支柱的距离。
安装时应偏装热膨胀△/2。
3、旋转力偶的摩擦力矩及其推力：
（1）推动力偶的移动，必须克服一对旋转筒的摩擦力矩。
热管道输送蒸汽的工作压力为P N=1.6MPa，蒸汽温度对合金密封填料的膨胀系数略比钢材高的附加紧力造成的附加力矩不予考虑的情况下，确定其摩擦力矩。
合金密封填料箱内摩擦力矩Mk1,抗盲板力的摩擦力矩Mk2，热管道在运行情况下的一对旋转筒的总的摩擦力矩为：
Mk=1.2(Mk1＋ Mk2) Ncm
表五：一对旋转筒的旋转摩擦力矩Mk表：
表五如下：
表五：一对旋转筒的旋转摩擦力矩Mk表
(2) Π组合旋转式补偿器的力偶臂（如图一、二）L一般应根据现场实际情况确定，一般取1～10米。
力偶臂必须和一对大小相等、方向相反的力相互垂直。
所以，在热膨胀过程中，要使力偶旋转（即一对旋转筒动作）的力P由下式确定。
P=Mk÷Lcos(θ/2) (N) Mk Ncm； L cm
4、应用实例：
（1）、苏州市江远热电有限公司二期热网工程主管径为φ480×10，选
用GSJ-V 型旋转式补偿器，根据自然地形条件设置补偿器，形式如下：
工作状态
安装状态旋转补偿器
4.5
0.551.10
1.100.55271
271
（2）、自然条件：该热网管段，为河道於泥回填土，地耐力不足8吨，全长542米。
（3）、设计特点：设中间固定支柱1只，向两边平均间距17米设置，滑动支架2×15只，考虑到补偿滑动托座长，采用轴承式滚动托座（摩擦系数为0.07，实际摩擦系数为0.02），滑动管托根据补偿量放大，最大补偿量约1.1米，设置两端各放旋转式补偿器1组，补偿器旋转臂长为4.5米，其最大补偿能力为1.5米，最大侧向位移0.06米，滑动支架每间隔60米设一导向支架。
（4）、注意：实施长距离补偿需考虑采用摩擦系数低的轴承式滚动支架，增强管道强度，降低对固定支架的推力。
（5）、固定支架推力计算：
①、根据旋转力偶摩擦力矩其推力的计算公式：
Mk=1.2(Mk1＋ Mk2) Ncm
查表：DN450管道，Mk=3890300 Ncm
根据补偿量计算θ=26°28′臂长450cm
旋转摩擦推力8890N。
②、管道φ480×10无缝管重116Kg/m，保温重60Kg/m。
管道对支柱的摩擦推力[（116+60）×271]×9.81×
0.07=32752.84N
③、对固定支柱总推力为：（8890+32752.84）×1.2=49971N ≈4.9971吨力。
宜兴市宏鑫保温管有限公司
二00六年十二月十五日。