深层次介绍：XZ型无推力旋转补偿器

XZ型无推力旋转式补偿器介绍：
XZ型旋转补偿器既可以设置在直管段的任意位置进行热补偿，又能利用管线自然转角布置以满足管系热补偿的要求。相对于其他形式的补偿器，旋转补偿器可以减少管系补偿器的个数及固定支架的设置数量。另外，采用旋转补偿器时，对固定支座无推力，从而降低了土建工程量，节省工程投资，而且在一定程度上简化了管网的设计难度。
高温高压自密封旋转补偿器由于使用环境比较恶劣，要求较高，所以本公司按用户提供的技术要求，专门设计制造。材料根据设计温度、压力、介质选用低合金钢无缝钢管或整体锻件及性能优良的耐高温、耐高压、高强度复合密封材料，采用特殊结构、特殊生产工艺及特殊生产技术制造，具有耐高温、耐高压、无推力、自密封、补偿量大、不泄露等优点。
免维护旋转补偿器和其他旋转补偿器产品使用都是靠填料腔内的柔性石墨填进行密封。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，产品就会出现泄露。免维护旋转补偿器因在填料压紧法兰上方增加了一组弹簧，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露的时间（延后3—5年）。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，不需要停气修复，运行无次数限制，不易产生泄露，从而大大提高经济效益。该产品在4.0MPa的压力下补偿5000次不产生泄漏，密封效果优越。
旋转补偿器安装可参考XZ型旋转补偿器安装使用说明。

概述
XZ型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。


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。
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。采用旋转补偿器后，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。

旋转补偿器的选型
XZ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。

旋转式补偿器动作原理、布置方式：
XZ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。

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＋2×1.5DN，表一如下：

（2）BDXB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。

（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PN=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

(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）、热网工程主管径为φ480×10，选用HDXZ型旋转式补偿器，根据自然地形条件设置补偿器，形式如下：


（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。

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