旋转补偿器在热电联产厂区蒸汽管网中的应用探讨

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摘要： 对几种常用补偿方式进行比较，阐明了旋转补偿器和传统补偿器的各自优势，并以国电太一发电有限责任公司六期热网首站技改工程为例探讨了旋转补偿器在实际工程中的应用，指出旋转补偿器在热电联产厂区蒸汽管网布置中有很好的灵活性和优良的补偿性。

关键词： 旋转补偿器 热电联产 厂区蒸汽管网

在电站、石化企业自备电厂等企业里，有着纵横联结的管道网，这些管网负责输送各种介质，有高温、常温、低温，有高压和低压。由于介质和大气温度的变化，管道产生热胀冷缩。为了适应这种热胀冷缩的要求，通常每隔一段距离设置1个固定点，在2个固定点之间考虑设置各种补偿器。

1、几种常用补偿器的特点

1.1 波纹补偿器

波纹补偿器是由一个或者几个波纹管及结构件组成，用来吸收由于热胀冷缩、震动等原因引起的管道和设备尺寸变化的装置。波纹补偿器的优点是结构紧凑，占空间较少，可直埋；缺点是制造比较困难、耐压低、补偿能力小。其补偿能力与波形管的外形尺寸、壁厚和管径大小有关：压力越高、波壁越厚、管径越小、其刚性越大，补偿能力越小。波形补偿器一般用于公称压力≤1.0MPa、公称直径≥150mm 的场合，也可用于常压和低压的大口径管道。在锅炉烟风管道中应用的可以达到DN4000mm。

波纹补偿器不能承重，应单独吊装，除非对波纹补偿器采用加固措施，否则不允许波纹补偿器与管道焊后一起吊装。在安装中应按照厂家推荐的数据来正确设计波纹补偿器的度，在任何情况下不能拉伸或压缩或扭转波纹管去补偿安装偏差，以免影响波纹补偿器的正常功能，降低使用寿命和增加管系、设备接管及支撑构件的载荷。膨胀节周围要留有足够的空间，以保证膨胀节在设计范围内能自由运动。

1.2 方型补偿器

方型补偿器也叫方胀力或胀力弯，由管子弯制的弹性变形吸收管道的热膨胀。制作方形补偿器必须选用质量好的无缝钢管，整个补偿器最好用一根管子煨制而成。方形补偿器的优点有：①制造安装方便，与套筒补偿器和波纹补偿器相比，作用在固定支架上的轴向推力较小，热补偿量较大，适用于各种压力和温度条件；②安全性较高，正常运行中无需维护，不需要设置检查井。安装方形补偿器时，为减小补偿器的变形弹力和提高补偿能力，须将其外臂预先拉开一定的长度，再安装在管道上。

1.3 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，固定支架可以做得很小，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节约投资；⑤旋转补偿器可安装在蒸汽直埋管和热水直埋管上，可节约投资和提高运行安全性。

旋转补偿器在管道上一般按200～500m 安装1 组（可根据自然地形确定），有10 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。

2、无约束力旋转补偿器

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。其构造主要有整体密封座、密封压盖、大小头、减磨定心轴承、密封材料、旋转筒体等构件组成，安装在热力管道上需要2个以上组队成组，形成相对旋转吸收管道热位移，从而减少管道间应力，其动作原理如下图1所示。无推力旋转补偿器的补偿原理，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，由力臂环绕着Z 轴中心旋转，以达到力偶两侧直管段上产生的热膨胀量的吸收。

图1 无约束力旋转补偿器动作原理图

3、太一六期热网首站技改工程供热管网旋转补偿器布置应用探讨

国电太一发电有限责任公司是一个有五十年历史的热电联产企业，主要承担太原市电力、采暖和工业用汽的供应，是目前国内最大的现代化热电厂。六期厂区供热站工程设计最大抽汽量为970吨/小时，其中840吨蒸汽来自2001年建成投产的两台300MW凝抽两用采暖供热机组；余下130吨蒸汽来自同期建成投产的一台50MW凝抽两用工业抽汽供热机组；三台机抽汽混合后，抽汽总量为970t/h，压力0.785 Mpa，温度318.28℃。工程建成后将作为太原市集中供热的热源点，为市区采暖期供热。

六期供热站工程厂区内供热蒸汽管道总长378.5m。敷设在最高6.0m，最低1.5m的2层混凝土支架上。根据现场管道错综复杂的实际情况，在供热管道中轴向热位移或轴向推力较大的位置，以及管网结构走向需要调整时，应用数对旋转补偿器组成立体管道结构，可获得较大的补偿量和平衡能力。

本期工程供热蒸汽分别由三台机组抽汽管道上接出来后，接至蒸汽母管再统一送至换热站，三根蒸汽支管规格分别为Φ1020×11、Φ1020×11、Φ720×8。母管为Φ1420×14，三根支管与母管连接处均装有旋转补偿器，以减少其热位移对母管的影响。另外由于厂区原先的管道错综复杂，导致本期管道在布置时转弯、越路较多，故在母管的各个转弯处均设有旋转补偿器。在供热蒸汽母管进入供热站厂房外设固定支架及旋转补偿器。厂房内蒸汽管道采用自然补偿。

旋转补偿器根据供热管道的实际布置情况，采用高低相错的布置方式，节约安装空间；要求低压蒸汽管道旋转补偿器的补偿量不小于300mm，中压蒸汽管道旋转补偿器的补偿量不小于450mm，补偿器旋转臂长为5m；2 组旋转补偿器间设置一个固定支架点，有利于补偿器吸收管道的热位移。

4、结论

旋转补偿器常用于大管径的低压蒸汽管道布置当中，因其自然补偿难以满足，故能在热位移吸收方面发挥巨大作用，尤其在热负荷比较集中，或热负荷发展潜力较大的大中城市，根据电力和城市热力规划，结合交通运输和城市污水处理布局等因素，建设发电供热2用热电联产机组是响应国家节能减排政策、减少污染、保护环境的有效方式。旋转补偿器具有补偿量大、可节约安装空间，密封性能好，特别适用长距离补偿，将在今后的热电联产管网布置工程中得到更为广泛的推广和应用。