浅谈旋转式补偿器和传统补偿器优缺点

尹若鸿

（福建省石狮热电有限责任公司，福建 石狮 362700）

石狮热电公司的集中供热项目是国家级环保示范工业区——石狮市大堡工业区的重要配套基础设施，经历年发展现有1台145t/h、2台75t/h、1台240t/h循环流化床锅炉，1台6000kW低真空回热背压式汽轮发电机机组、1台18000kW高温超高压背压式汽轮发电机组、1台33000kW高温超高压带低真空回热背压式汽轮发电机组。该项目在1998年投入运行，并基于集中供热与热电联产的方式，采用了2个φ630mm×10mm和1条φ530mm×10mm的供热管道，持续性地提供供热能量。在温度的控制上，将其设定为190℃，同时，压力控制在0.6MPa。利用这样的处理方式，让其在过热蒸汽的供给过程中，使工业区中的各项生产活动顺利开展。例如，对于漂染、染整、水洗以及电镀等企业，都可以提供充足的能量。在三个供热管道的建设中，都采用了架空辐射的方式，而管道中的热膨胀补偿的设置，则采用了旋转补偿器的装置类型。

随着工业区的发展与进步，以及受到煤炭价格的持续上涨。在公司的现阶段发展中，需要提供更多的供热量，其中热网中的最大负荷来了350t/h，这样的高负荷，就会导致管道蒸汽流速出现明显的提升。这样的现状与设计标准并不相符，经常会出现管道大阻力，同时也会导致管道出现明显的质量性问题。在这样的建设方式下，需要积极的、针对性的处理手段，进行紧急停机检修。但是，这样会带来巨大的经济损失，不利于管道的稳定运行。因此，相关公司的技术管理人员，就更加需要寻找一个可靠的处理手段，使用一个稳定可靠的降低管道压力的补偿器，可以很好地解决传统补偿器运行不稳定的情况。

1 改造情况

在3号热网的设计中，原本采用的是3个横向波纹补偿器，并在投入运行后，已经发现多个位置出现了泄漏和爆裂的问题，给生产带来了严重的影响。虽然过去采用了不同的补偿器，但是效果不佳，本文采用2个GSJ-V DN400型无推力旋转补偿器代替这3个横向波纹补偿器，并减少了2个90°弯头。两种补偿器技术参数，详见表1。

表1 横向波纹补偿器和旋转补偿器技术参数表

基于3号管网的建设方式，在进行实际的改造过程中，取消了原本在两个不同节点位置上的横向波纹补偿器，以此当作无缝钢管中的管道连接内容。其次，还需要对矮支墩导向支架进行处理，并使用相应的旋转式的补偿器。在这样的建设方式下，可以很好地让其在导向支架的处理上，改造为滑动支架，提升运行能力和效果。在这种处理方式下，全面地满足管道膨胀过程中的位移处理效果，也完成相应的改造处理。在完成改造后，已经平稳地运行了8年。

2 旋转补偿器及其与传统补偿器的比较

2.1 旋转补偿器的工作原理

采用的GSJ-V型无推力旋转补偿器，其设计过程中，保障了装置整体的密封性，因此，内部构造上主要由密封座、密封压盖、大小头以及减磨定心轴承等组件构成。其次，在装置上采用了双向补偿装置，或者也可以采用单向补偿装置，这样的设计方式就可能很好地在实际运行环节，全面提升系统运行的能力，特别是要保障在进行处理过程中，始终符合相应的设计需求。

2.2 旋转补偿器与传统补偿器的性能比较

在传统的补偿器设计中，基本上可以分为方形补偿器、套筒补偿器、波纹补偿器以及一些球型补偿器。在这些补偿器的使用上，具有不同的装置特征。虽然可以发挥出各自的优势，但是也存在着不同的缺陷，会直接影响系统的稳定运行。例如，在方型补偿器的使用过程中，安全性比较高，但是其体积较大，这样会导致占用较大的空间。其次，在补偿的距离方面比较少，同时有着较高的流动阻力，这样就相应地导致装置的质量不佳。而对于波纹补偿器而言，则是一种有着较多种类形式，例如，可以选择轴向、横向以及铰链等类型。并在进行使用的过程中，也相应地可以起到不同的作用。但是，在进行实际的使用环节，会面临较高的工程费用。虽然在横向以及铰链波纹管的使用上，进行了技术方面的改进，但是，在运行过程中会受到一些外界因素的影响，因此，导致管道会有一定的腐蚀，或者出现一定的管道压力分布不均匀的问题，从而对管道造成严重的影响。最后，在套筒的补偿器使用中，主要是可以进行管道的直线布置，但是，这种装置的缺陷，是在运行过程中，需要大量工程费用，同时经常会出现蒸汽流量不稳定的问题，从而导致出现明显的问题。

（1）补偿距离长，压力损失小。在使用旋转补偿器之后，要将其两个装置的距离，控制在200～300m，并在其管道的固定位置上，进行随意性的布置与安装。但是，受到补偿器数量方面的限制，使得在进行实际使用过程中，并不会出现明显的压力降，而在进行蒸汽输送环节，出现压力降的影响也比较小，因此，可以进行远距离的供热处理，发挥良好的装置性能。

（2）安全性能高，使用寿命长。旋转补偿器的设计中，其内部结构较为合理，同时，刚性也相对较强，这样并不会在使用过程中，受到各种离子的腐蚀影响，或者受到应力腐蚀的影响，以此导致管道出现质量性的问题。可以始终保障管道的稳定投入运行。旋转补偿器的使用，也控制了管道密封下的轴向位移量。现阶段，可以使用石墨密封材料，这样的材料能够很好地提升管网的整体质量。特别是在长期的运行环节，并不进行额外的修护，保持着各个内部运行的合理性。最后，加上其耐高温、耐高压的特征，使得这样的装置发挥出较高的运行能力。

（3）水平推力小，工程造价低。旋转补偿器还采用了螺栓刚性的连接方式，因此，并不会出现明显的内推力。其次，在图定支架的设计上，也相应地可以很好地控制水平推力的提升。在实际运行阶段，得到了补偿点的良好控制，并不需要额外进行固定支架的建设，控制了建设过程中的资金投入量，这是一种经济性较高的建设方式。对补偿器的投入数量进行了控制，同时，相应的保障系统得到稳定运行。

（4）另外，原波纹补偿器体积大、长度长，导致保温面积也大大增加，增大保温的工作量。采用旋转补偿器保温不必留出热伸缩量，而且面积也少了很多，从而减少了散热损失。

（5）旋转补偿器一般要和4个弯头配合使用，在旋转补偿器出现卡涩问题时，膨胀不顺畅时弯头会吸收一部分的管道热膨胀量，大大降低热网管道的风险系数，避免管道拉裂的现象发生，而降低运行的安全性。

（6）旋转补偿器改造后运行安全可靠，未发生泄漏，运行8年也没有对其进行任何维护或检修，减少了检修工作量并确保供热的可靠性和连续性，为公司赢得了一定的声誉。

（7）安装形式种类多样，安装方法多元化。需要安装过程中，能够参考整个管线具体走向，之后根据整个地点的情况，实现科学选择补偿器型号，工作流程比较简单，不需要冷拉等各个流程。

3 旋转补偿器常见布置方式

根据相关调查结果显示，目前，运用最广泛的补偿方法为套筒补偿、自然补偿、球形补偿、旋转补偿等，各个补偿方法之间存在较大的差别，但由于新型旋转补偿器优点较多，能够使企业获得更高的经济效益，提高核心竞争力。

3.1 埋地转架空补偿

具体工作过程中，当发现热力管道采用架空敷设方法时，为了凸显旋转补偿器的应用价值，需要参考管道之间的高度差，能够在补偿段一侧处于地下，另一侧采用架空设置。同时，当热力管道需要出地，应布置完善的出地井装置，保证管道的膨胀方向能够自由延长，避免受到外界因素的影响。

3.2 平直段补偿

当作业地点处于工业园区时，热力管道的形式产长沿着园区内部道路的方向，在道路的一侧展开架空布置。同时，当道路比较平坦和笔直，热力管道大多处于一条直线状态，针对这一特点，需要采用“直线Z形”的布置方法，或者运用空间几字形，促使旋转补偿器可以发挥其作用。具体工作过程中，在运用Z形方法时，要仔细计算活动支架的跨距，并要避免实际跨距超过计算值。而在运用几字形布置方法时，要重视补偿段的设计，此种方法比较适用于道路一侧狭窄、另一侧宽敞的道路，但其主要缺点为缩短补偿间距。

3.3 管廊架补偿

当在工业园区布置旋转补偿器的过程中，由于热力管道需要敷设在管廊架上，能够有效降低管道寻找管位的难度，但导致管道补偿方式比较的单一化，不能随意选择方法。针对这一情况，需要掌握旋转补偿器的运用要点，熟知管廊高差的变化特点，并且为了防止补偿器对其他管道产生影响，应对管廊架的一侧进行悬空布置。同时，在这一过程中，若发现两个管廊架之间存在较大的高差，则应适当加长补偿器立管，并合理确定支座之间的距离。

3.4 陡坡处补偿

若补偿地点周围地质呈现复杂化特点，地势起伏比较明显，需要在选择热力管道的补偿方法过程中，应参考周边地势环境以及具体地质条件，在陡坡区域设置阶梯形状的旋转补偿器。

4 结语

综上所述，针对热网补偿器进行的技术改造，可提升设备的安全使用性能，并降低压力损失，由此实现供热管道的安全稳定运行。