深層次介紹：XZ型無推力旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器

XZ型無推力旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器介紹：
XZ型旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器既可以設(shè)置在直管段的任意位置進(jìn)行熱補(bǔ)償，又能利用管線自然轉(zhuǎn)角布置以滿足管系熱補(bǔ)償?shù)囊?。相對于其他形式的補(bǔ)償器，旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器可以減少管系補(bǔ)償器的個數(shù)及固定支架的設(shè)置數(shù)量。另外，采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器時，對固定支座無推力，從而降低了土建工程量，節(jié)省工程投資，而且在一定程度上簡化了管網(wǎng)的設(shè)計(jì)難度。
高溫高壓自密封旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器由于使用環(huán)境比較惡劣，要求較高，所以本公司按用戶提供的技術(shù)要求，專門設(shè)計(jì)制造。材料根據(jù)設(shè)計(jì)溫度、壓力、介質(zhì)選用低合金鋼無縫鋼管或整體鍛件及性能優(yōu)良的耐高溫、耐高壓、高強(qiáng)度復(fù)合密封材料，采用特殊結(jié)構(gòu)、特殊生產(chǎn)工藝及特殊生產(chǎn)技術(shù)制造，具有耐高溫、耐高壓、無推力、自密封、補(bǔ)償量大、不泄露等優(yōu)點(diǎn)。
免維護(hù)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器和其他旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器產(chǎn)品使用都是靠填料腔內(nèi)的柔性石墨填進(jìn)行密封。產(chǎn)品使用過程中每旋轉(zhuǎn)一次，填料就會磨損一點(diǎn)，當(dāng)磨損量達(dá)到一定值時，產(chǎn)品就會出現(xiàn)泄露。免維護(hù)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器因在填料壓緊法蘭上方增加了一組彈簧，當(dāng)填料出現(xiàn)微量磨損時，依靠壓緊彈簧的張力給予補(bǔ)償，從而延長產(chǎn)品發(fā)生泄露的時間（延后3—5年）。當(dāng)磨損量超過彈簧張力補(bǔ)償量時，只需扳緊彈簧壓緊法蘭上方的螺帽即可，不需要停氣修復(fù)，運(yùn)行無次數(shù)限制，不易產(chǎn)生泄露，從而大大提高經(jīng)濟(jì)效益。該產(chǎn)品在4.0MPa的壓力下補(bǔ)償5000次不產(chǎn)生泄漏，密封效果優(yōu)越。
旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器安裝可參考XZ型旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器安裝使用說明。

概述
XZ型無推力旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器是熱力管道熱膨脹補(bǔ)償方面的一種新型補(bǔ)償器。旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)如圖（1）所示，其構(gòu)造主要有整體密封座、密封壓蓋、大小頭、減摩定心軸承、密封材料、旋轉(zhuǎn)筒體等構(gòu)件組成，安裝在熱力管道上需兩個以上組對成組，形成相對旋轉(zhuǎn)吸收管道熱位移，從而減少管道之應(yīng)力，其動作原理如圖（2）所示。


旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)：
1、補(bǔ)償量大，可根據(jù)自然地形及管道強(qiáng)度布置，最大一組補(bǔ)償器可補(bǔ)償500m管段；
2、不產(chǎn)生由介質(zhì)壓力產(chǎn)生的盲板力，固定支架可做得很小，特別適用于大口徑管道；
3、密封性能優(yōu)越，長期運(yùn)行不需維護(hù)；
4、投資大大節(jié)約；
5、設(shè)計(jì)計(jì)算方便；
6、旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器可安裝在蒸汽地埋管和熱水地埋管上，可大量節(jié)約投資和提高運(yùn)行安全性。
旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器在管道上一般按150～500m安裝一組（可根據(jù)自然地形確定），有十多種安裝形式，可根據(jù)管道的走向確定布置形式。采用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器后，固定支架間距增大，為避免管段撓曲要適當(dāng)增加導(dǎo)向支架，為減少管段運(yùn)行的摩擦阻力，在滑動支架上應(yīng)安裝滾動支座。

旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的選型
XZ型系列無推力旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器分為三個等級：
1、適用低壓管道補(bǔ)償器：壓力0～1.6MPa、溫度-60～330℃；
2、適用中壓管道補(bǔ)償器：壓力1.6～2.5MPa、溫度-60～400℃；
3、適用高壓管道補(bǔ)償器：壓力2.5～5.0MPa、溫度-60～485℃；
注：使用溫度超過400℃時采用合金鋼。

旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器動作原理、布置方式：
XZ型系列旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的補(bǔ)償原理，是通過成雙旋轉(zhuǎn)筒和L力臂形成力偶，使大小相等，方向相反的一對力，由力臂回繞著Z軸中心旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到力偶兩邊熱管上產(chǎn)生的熱脹量的吸收。
1、Π型組合旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器（圖一、二）：
當(dāng)補(bǔ)償器布置于兩固定支架之間時，則熱管運(yùn)行時的兩端有相同的熱脹量和相同的熱脹推力，將力偶回繞著O中心旋轉(zhuǎn)了θ角，以達(dá)到吸收兩端方向相對、大小相等的熱脹量△。
當(dāng)補(bǔ)償器布置不在兩固定支架中心，而偏向熱管較短的一端，在運(yùn)行時的力偶臂L的中心O偏向較短的一端回繞來吸收兩端方向相對、大小不等的膨脹量△1，△2。

此類補(bǔ)償器的布置和球形補(bǔ)償器類似，當(dāng)在吸收熱膨脹量時，在力偶臂旋轉(zhuǎn)到1/2θ時出現(xiàn)熱管道發(fā)生最大的擺動y值。因此，離補(bǔ)償器第一只導(dǎo)向支架的布置距離要加大（見表三）。一般情況是根據(jù)自然地形、補(bǔ)償量的大小和安裝條件許可的情況下L盡量選擇大一點(diǎn)。雖然吸收熱脹隨著轉(zhuǎn)角θ或力偶臂L的加大而增加，但為了限止y擺動過大，對θ值不超過表四的推薦值，L選在2～6米范圍內(nèi)為宜。該補(bǔ)償器適應(yīng)性較廣，對平行路徑（如圖一）、轉(zhuǎn)角路徑和直線路徑及地埋過渡至架空，均可布置。

2、選型要點(diǎn)：
（1）Π型組合式補(bǔ)償器高H=旋轉(zhuǎn)筒長＋2×1.5DN，表一如下：

（2）BDXB系列旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器是一種全新的補(bǔ)償裝置，它的補(bǔ)償能力特別大，為此當(dāng)使用本補(bǔ)償器進(jìn)行長距離補(bǔ)償時可按表二設(shè)置導(dǎo)向支柱。

（3）由于Π型組合補(bǔ)償器由于有橫向擺動，故兩側(cè)一定距離內(nèi)不準(zhǔn)設(shè)置導(dǎo)向支架（見表三）。
表三：補(bǔ)償器兩側(cè)導(dǎo)向支架離補(bǔ)償器的距離（m）:

（4）管子直徑越大時，θ應(yīng)越小，本公司規(guī)定了它的極大值（見表四），希望算出的θ值不超過極大值。
表四：摩擦角θ的極大值[θ]：

注：摩擦角θ角度越小，摩擦力越小。

(5) Π組合補(bǔ)償器的補(bǔ)償量△的確定（圖二）：
補(bǔ)償量△=介質(zhì)溫度×管材熱膨脹系數(shù)×兩固定支柱的距離。安裝時應(yīng)偏裝熱膨脹△/2。

3、旋轉(zhuǎn)力偶的摩擦力矩及其推力：
（1）推動力偶的移動，必須克服一對旋轉(zhuǎn)筒的摩擦力矩。熱管道輸送蒸汽的工作壓力為PN=1.6MPa，蒸汽溫度對合金密封填料的膨脹系數(shù)略比鋼材高的附加緊力造成的附加力矩不予考慮的情況下，確定其摩擦力矩。
合金密封填料箱內(nèi)摩擦力矩Mk1,抗盲板力的摩擦力矩Mk2，熱管道在運(yùn)行情況下的一對旋轉(zhuǎn)筒的總的摩擦力矩為：

Mk=1.2（Mk1+Mk2）Ncm

表五：一對旋轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mk表

(2)?Π組合旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器的力偶臂（如圖一、二）L一般應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，一般取1～10米。力偶臂必須和一對大小相等、方向相反的力相互垂直。所以，在熱膨脹過程中，要使力偶旋轉(zhuǎn)（即一對旋轉(zhuǎn)筒動作）的力P由下式確定。

P=Mk÷Lcos(θ/2) ???(N) ??????????Mk — Ncm； L ?— cm

4、應(yīng)用實(shí)例：
（1）、熱網(wǎng)工程主管徑為φ480×10，選用HDXZ型旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器，根據(jù)自然地形條件設(shè)置補(bǔ)償器，形式如下：


（2）、自然條件：該熱網(wǎng)管段，為河道於泥回填土，地耐力不足8噸，全長542米。
（3）、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：設(shè)中間固定支柱1只，向兩邊平均間距17米設(shè)置，滑動支架2×15只，考慮到補(bǔ)償滑動托座長，采用軸承式滾動托座（摩擦系數(shù)為0.07，實(shí)際摩擦系數(shù)為0.02），滑動管托根據(jù)補(bǔ)償量放大，最大補(bǔ)償量約1.1米，設(shè)置兩端各放旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)償器1組，補(bǔ)償器旋轉(zhuǎn)臂長為4.5米，其最大補(bǔ)償能力為1.5米，最大側(cè)向位移0.06米，滑動支架每間隔60米設(shè)一導(dǎo)向支架。
（4）、注意：實(shí)施長距離補(bǔ)償需考慮采用摩擦系數(shù)低的軸承式滾動支架，增強(qiáng)管道強(qiáng)度，降低對固定支架的推力。
（5）、固定支架推力計(jì)算：
①、根據(jù)旋轉(zhuǎn)力偶摩擦力矩其推力的計(jì)算公式：

Mk=1.2(Mk1＋ Mk2) ?Ncm

查表：DN450管道，Mk=3890300 Ncm
根據(jù)補(bǔ)償量計(jì)算θ=26°28′ ????臂長450cm ????旋轉(zhuǎn)摩擦推力8890N。
②、管道φ480×10無縫管重116Kg/m，保溫重60Kg/m。
管道對支柱的摩擦推力[（116+60）×271]×9.81×0.07=32752.84N
③、對固定支柱總推力為：（8890+32752.84）×1.2=49971N≈4.9971噸力。

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