淺談旋轉(zhuǎn)式補償器和傳統(tǒng)補償器優(yōu)缺點

尹若鴻

（福建省石獅熱電有限責任公司，福建 石獅 362700）

石獅熱電公司的集中供熱項目是國家級環(huán)保示范工業(yè)區(qū)——石獅市大堡工業(yè)區(qū)的重要配套基礎設施，經(jīng)歷年發(fā)展現(xiàn)有1臺145t/h、2臺75t/h、1臺240t/h循環(huán)流化床鍋爐，1臺6000kW低真空回熱背壓式汽輪發(fā)電機機組、1臺18000kW高溫超高壓背壓式汽輪發(fā)電機組、1臺33000kW高溫超高壓帶低真空回熱背壓式汽輪發(fā)電機組。該項目在1998年投入運行，并基于集中供熱與熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，采用了2個φ630mm×10mm和1條φ530mm×10mm的供熱管道，持續(xù)性地提供供熱能量。在溫度的控制上，將其設定為190℃，同時，壓力控制在0.6MPa。利用這樣的處理方式，讓其在過熱蒸汽的供給過程中，使工業(yè)區(qū)中的各項生產(chǎn)活動順利開展。例如，對于漂染、染整、水洗以及電鍍等企業(yè)，都可以提供充足的能量。在三個供熱管道的建設中，都采用了架空輻射的方式，而管道中的熱膨脹補償?shù)脑O置，則采用了旋轉(zhuǎn)補償器的裝置類型。

隨著工業(yè)區(qū)的發(fā)展與進步，以及受到煤炭價格的持續(xù)上漲。在公司的現(xiàn)階段發(fā)展中，需要提供更多的供熱量，其中熱網(wǎng)中的最大負荷來了350t/h，這樣的高負荷，就會導致管道蒸汽流速出現(xiàn)明顯的提升。這樣的現(xiàn)狀與設計標準并不相符，經(jīng)常會出現(xiàn)管道大阻力，同時也會導致管道出現(xiàn)明顯的質(zhì)量性問題。在這樣的建設方式下，需要積極的、針對性的處理手段，進行緊急停機檢修。但是，這樣會帶來巨大的經(jīng)濟損失，不利于管道的穩(wěn)定運行。因此，相關(guān)公司的技術(shù)管理人員，就更加需要尋找一個可靠的處理手段，使用一個穩(wěn)定可靠的降低管道壓力的補償器，可以很好地解決傳統(tǒng)補償器運行不穩(wěn)定的情況。

1 改造情況

在3號熱網(wǎng)的設計中，原本采用的是3個橫向波紋補償器，并在投入運行后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個位置出現(xiàn)了泄漏和爆裂的問題，給生產(chǎn)帶來了嚴重的影響。雖然過去采用了不同的補償器，但是效果不佳，本文采用2個GSJ-V DN400型無推力旋轉(zhuǎn)補償器代替這3個橫向波紋補償器，并減少了2個90°彎頭。兩種補償器技術(shù)參數(shù)，詳見表1。

表1 橫向波紋補償器和旋轉(zhuǎn)補償器技術(shù)參數(shù)表

基于3號管網(wǎng)的建設方式，在進行實際的改造過程中，取消了原本在兩個不同節(jié)點位置上的橫向波紋補償器，以此當作無縫鋼管中的管道連接內(nèi)容。其次，還需要對矮支墩導向支架進行處理，并使用相應的旋轉(zhuǎn)式的補償器。在這樣的建設方式下，可以很好地讓其在導向支架的處理上，改造為滑動支架，提升運行能力和效果。在這種處理方式下，全面地滿足管道膨脹過程中的位移處理效果，也完成相應的改造處理。在完成改造后，已經(jīng)平穩(wěn)地運行了8年。

2 旋轉(zhuǎn)補償器及其與傳統(tǒng)補償器的比較

2.1 旋轉(zhuǎn)補償器的工作原理

采用的GSJ-V型無推力旋轉(zhuǎn)補償器，其設計過程中，保障了裝置整體的密封性，因此，內(nèi)部構(gòu)造上主要由密封座、密封壓蓋、大小頭以及減磨定心軸承等組件構(gòu)成。其次，在裝置上采用了雙向補償裝置，或者也可以采用單向補償裝置，這樣的設計方式就可能很好地在實際運行環(huán)節(jié)，全面提升系統(tǒng)運行的能力，特別是要保障在進行處理過程中，始終符合相應的設計需求。

2.2 旋轉(zhuǎn)補償器與傳統(tǒng)補償器的性能比較

在傳統(tǒng)的補償器設計中，基本上可以分為方形補償器、套筒補償器、波紋補償器以及一些球型補償器。在這些補償器的使用上，具有不同的裝置特征。雖然可以發(fā)揮出各自的優(yōu)勢，但是也存在著不同的缺陷，會直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。例如，在方型補償器的使用過程中，安全性比較高，但是其體積較大，這樣會導致占用較大的空間。其次，在補償?shù)木嚯x方面比較少，同時有著較高的流動阻力，這樣就相應地導致裝置的質(zhì)量不佳。而對于波紋補償器而言，則是一種有著較多種類形式，例如，可以選擇軸向、橫向以及鉸鏈等類型。并在進行使用的過程中，也相應地可以起到不同的作用。但是，在進行實際的使用環(huán)節(jié)，會面臨較高的工程費用。雖然在橫向以及鉸鏈波紋管的使用上，進行了技術(shù)方面的改進，但是，在運行過程中會受到一些外界因素的影響，因此，導致管道會有一定的腐蝕，或者出現(xiàn)一定的管道壓力分布不均勻的問題，從而對管道造成嚴重的影響。最后，在套筒的補償器使用中，主要是可以進行管道的直線布置，但是，這種裝置的缺陷，是在運行過程中，需要大量工程費用，同時經(jīng)常會出現(xiàn)蒸汽流量不穩(wěn)定的問題，從而導致出現(xiàn)明顯的問題。

（1）補償距離長，壓力損失小。在使用旋轉(zhuǎn)補償器之后，要將其兩個裝置的距離，控制在200～300m，并在其管道的固定位置上，進行隨意性的布置與安裝。但是，受到補償器數(shù)量方面的限制，使得在進行實際使用過程中，并不會出現(xiàn)明顯的壓力降，而在進行蒸汽輸送環(huán)節(jié)，出現(xiàn)壓力降的影響也比較小，因此，可以進行遠距離的供熱處理，發(fā)揮良好的裝置性能。

（2）安全性能高，使用壽命長。旋轉(zhuǎn)補償器的設計中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為合理，同時，剛性也相對較強，這樣并不會在使用過程中，受到各種離子的腐蝕影響，或者受到應力腐蝕的影響，以此導致管道出現(xiàn)質(zhì)量性的問題。可以始終保障管道的穩(wěn)定投入運行。旋轉(zhuǎn)補償器的使用，也控制了管道密封下的軸向位移量?，F(xiàn)階段，可以使用石墨密封材料，這樣的材料能夠很好地提升管網(wǎng)的整體質(zhì)量。特別是在長期的運行環(huán)節(jié)，并不進行額外的修護，保持著各個內(nèi)部運行的合理性。最后，加上其耐高溫、耐高壓的特征，使得這樣的裝置發(fā)揮出較高的運行能力。

（3）水平推力小，工程造價低。旋轉(zhuǎn)補償器還采用了螺栓剛性的連接方式，因此，并不會出現(xiàn)明顯的內(nèi)推力。其次，在圖定支架的設計上，也相應地可以很好地控制水平推力的提升。在實際運行階段，得到了補償點的良好控制，并不需要額外進行固定支架的建設，控制了建設過程中的資金投入量，這是一種經(jīng)濟性較高的建設方式。對補償器的投入數(shù)量進行了控制，同時，相應的保障系統(tǒng)得到穩(wěn)定運行。

（4）另外，原波紋補償器體積大、長度長，導致保溫面積也大大增加，增大保溫的工作量。采用旋轉(zhuǎn)補償器保溫不必留出熱伸縮量，而且面積也少了很多，從而減少了散熱損失。

（5）旋轉(zhuǎn)補償器一般要和4個彎頭配合使用，在旋轉(zhuǎn)補償器出現(xiàn)卡澀問題時，膨脹不順暢時彎頭會吸收一部分的管道熱膨脹量，大大降低熱網(wǎng)管道的風險系數(shù)，避免管道拉裂的現(xiàn)象發(fā)生，而降低運行的安全性。

（6）旋轉(zhuǎn)補償器改造后運行安全可靠，未發(fā)生泄漏，運行8年也沒有對其進行任何維護或檢修，減少了檢修工作量并確保供熱的可靠性和連續(xù)性，為公司贏得了一定的聲譽。

（7）安裝形式種類多樣，安裝方法多元化。需要安裝過程中，能夠參考整個管線具體走向，之后根據(jù)整個地點的情況，實現(xiàn)科學選擇補償器型號，工作流程比較簡單，不需要冷拉等各個流程。

3 旋轉(zhuǎn)補償器常見布置方式

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，目前，運用最廣泛的補償方法為套筒補償、自然補償、球形補償、旋轉(zhuǎn)補償?shù)龋鱾€補償方法之間存在較大的差別，但由于新型旋轉(zhuǎn)補償器優(yōu)點較多，能夠使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益，提高核心競爭力。

3.1 埋地轉(zhuǎn)架空補償

具體工作過程中，當發(fā)現(xiàn)熱力管道采用架空敷設方法時，為了凸顯旋轉(zhuǎn)補償器的應用價值，需要參考管道之間的高度差，能夠在補償段一側(cè)處于地下，另一側(cè)采用架空設置。同時，當熱力管道需要出地，應布置完善的出地井裝置，保證管道的膨脹方向能夠自由延長，避免受到外界因素的影響。

3.2 平直段補償

當作業(yè)地點處于工業(yè)園區(qū)時，熱力管道的形式產(chǎn)長沿著園區(qū)內(nèi)部道路的方向，在道路的一側(cè)展開架空布置。同時，當?shù)缆繁容^平坦和筆直，熱力管道大多處于一條直線狀態(tài)，針對這一特點，需要采用“直線Z形”的布置方法，或者運用空間幾字形，促使旋轉(zhuǎn)補償器可以發(fā)揮其作用。具體工作過程中，在運用Z形方法時，要仔細計算活動支架的跨距，并要避免實際跨距超過計算值。而在運用幾字形布置方法時，要重視補償段的設計，此種方法比較適用于道路一側(cè)狹窄、另一側(cè)寬敞的道路，但其主要缺點為縮短補償間距。

3.3 管廊架補償

當在工業(yè)園區(qū)布置旋轉(zhuǎn)補償器的過程中，由于熱力管道需要敷設在管廊架上，能夠有效降低管道尋找管位的難度，但導致管道補償方式比較的單一化，不能隨意選擇方法。針對這一情況，需要掌握旋轉(zhuǎn)補償器的運用要點，熟知管廊高差的變化特點，并且為了防止補償器對其他管道產(chǎn)生影響，應對管廊架的一側(cè)進行懸空布置。同時，在這一過程中，若發(fā)現(xiàn)兩個管廊架之間存在較大的高差，則應適當加長補償器立管，并合理確定支座之間的距離。

3.4 陡坡處補償

若補償?shù)攸c周圍地質(zhì)呈現(xiàn)復雜化特點，地勢起伏比較明顯，需要在選擇熱力管道的補償方法過程中，應參考周邊地勢環(huán)境以及具體地質(zhì)條件，在陡坡區(qū)域設置階梯形狀的旋轉(zhuǎn)補償器。

4 結(jié)語

綜上所述，針對熱網(wǎng)補償器進行的技術(shù)改造，可提升設備的安全使用性能，并降低壓力損失，由此實現(xiàn)供熱管道的安全穩(wěn)定運行。