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摘要： 旋转补偿器以其补偿量大、不产生内压推力、对安装环境适应性强等显著特点，在供热管网工程中大量被采用。本文主要结合我院承担设计的国电青山热电有限公司至武石化供热管网工程（以下简称：武石化供热管网工程），并根据供热管网运营了近两年来反馈的信息，总结出旋转补偿器运用中的几个问题，并提出相应的改善对策。
关键词 ：旋转补偿器;保温;供热管网
中图分类号：TU111文献标识码： A
一．工程简介
国电青山热电有限公司武石化供热管网工程是武汉市“冬暖夏凉”工程的组成部分，是武汉市市政基础设施重要的配套工程。根据《武汉城市供热规划（江南片）》供热规划，青山热电公司作为武汉市江南片的热源点之一，需承担青山地区的供热任务。其中武石化所需热负荷已纳入青山热电公司的供热范围。新建的2x300MW级机组除了继续担任向武钢高炉鼓风机站供热和向武钢提供保安电源的任务外，同时增加了向武石化提供160t/h的生产用汽的热负荷，其为武石化80万吨乙烯工程重要热源。
武石化供热管网设计参数如下：
设计范围：从青山热电厂围墙至武石化围墙；
管径：ø530x16 ； 全线展开长度：3.2kM
设计压力：3.9MPa（g）；设计温度：490℃；
本热网管道设计参数较高，距离长，选择较好的补偿方式，才能做到在保证管道安全运行的前提下，既满足管道热膨胀需要的补偿，又能有效降低管道应力、管道膨胀对支架的推力和力矩，降低工程投资。在项目初期，走访多地，搜集了许多供热管网的设计经验，实地考察供热管网的使用情况，以及后期的运营及维护，多方面比较，并通过相关的费用比对，最后决定采用旋转补偿器+自然补偿为本工程的主要补偿方式。
工程于2011年9月开工建设，在2012年5月投入试运营，至今已运营两年。该管网刚投入运营之初，从现场反馈回许多问题，经过多方咨询并结合本工程自身特点，都给出了相应的改进措施。目前该管网运营一切正常。
二、问题探讨
下面将结合从青山热电公司反馈的信息，结合相应的处理办法，做个小小的总结，供大家一起探讨。
1.支点热位移大的处理方法
由于旋转补偿器的补偿距离较长，滚动支架的位移量随着距离固定点的距离的增加而增加，热位移最大的达到了1m左右，所以在支架的选型设计中，就很有必要认真核算每个滑动支点的位移值，以免出现支座脱落的情况。于此同时，在管网安装的过程中，对管部进行必要的偏装很有必要。结合补偿器厂家提供的意见与武石化供热管网的设计经验，滑动支架管部底板长度可以参照下图来设计：
图1 底板总长=支点位移值+200mm
根据上图的计算方法，可以保证管部滑动托座底板的长度始终比该支点的位移量多200mm。同时，在现场安装时，注意前后的预留长度，就可以有效防止管部托座脱落。
2.管道支座的散热问题
武石化供热管网运营之初，整条管网的进出口压差不足0.3MPa，但是进出口温差却达到120℃。这与我们起初的计算结果差距太大，并且无法达到武石化的用汽要求。
在经过多方咨询与现场勘测，总结了两方面原因：
a)由于青山热电有限公司围墙内、外施工单位不同，供热管网工程主要负责围墙外的施工设计，而电厂围墙内的部分则包含在电厂建设项目内。围墙内由电厂施工单位采购供热管道管托，围墙外，由青山热电厂采购管托。电厂施工单位为了节约成本，采购了普通的滑动管托，青山热电厂则采纳了设计院的建议，采购了隔热管托。
在供热管网试运营期间，用红外测温枪测量两种管托的底板温度，普通管托的底板温度接近180℃，而隔热管托的底板温度不足80℃。
所以不难发现，普通管托所造成的热损是相当的驚人。虽然厂外部分采用了隔热管托，但是数量达到250个之多，并且很多支座的管托底板较长（600mm~1200mm），由于起初对滑动支架的底板没有做特殊的保温措施，如此多而且较长的管托底板直接暴露在空气中，造成很大的散热损失。这是造成整个供热管网热损较大，温降大的原因之一；
b）由于固定支座无法使用隔热管托，固定支架必须和管道焊接在一起，导致管网运行时，固定支架温度达到370℃之高。这是温降大的另一个原因。
由于管网已投入运营，无法对已有管线进行大的整改，在多方面了解情况后，决定将管网沿线的所有支架进行保温。
在保温工作结束后，各支架保温外表温度降为50℃以下，管网的进出口温差降至50℃左右。由此可以看出，长距离供热管道，管道支架的保温措施非常重要，对提高整个管网的运行经济性有着显著的效果。
未保温前，支架都是裸露在大气中 保温后，支架散热损失大大减小
图2-1 图2-2
3.旋转补偿器的布置方案的改善
在武石化供热管道的施工图设计阶段，由于我们对旋转补偿器的工作方式及原理还没摸透，在一些管线布置过程中也犯了一些错误。如图3-1、图3-2中所示：
图3-1管道布置图 图3-2 管道运行时，该处管托被推歪
从布置图可以看出，管道的旋转补偿力臂与管道直线段成45°布置，并且管道的力臂也很长。在管道的试运行期间，由于力臂热膨胀量大，旋转补偿器无法有效旋转释放热应力，造成旋转补偿器组附近管托被推翻。
结合其他旋转补偿器组的使用情况及布置特点，当旋转补偿力臂和前后管段成90°角时，最有利于旋转补偿器组部位释放应力。故提出图3-3修改方案：
图3-3
通过如此修改后，管段的热膨胀能够有效补偿，并且极大减小了横向的位移，避免了滚动支座被推翻的现象。所以在布置热网管道旋转补偿器的补偿段时，不能仅仅追求管道布置最简捷，必须保证转角大于75°角，旋转力臂不宜过长，避免滚动支座被推翻。
4.供热管道的保温
在武石化供热管网运营期间，通过实地勘察，发现部分管道的保温表面温度较高，手在接触表面时，无法停留在其表面上。而触摸其附近的保温表面，明显温度要低很多。
经分析，除了施工原因，也有可能是在管网工作状态下，由于管材的膨胀量大，而保温材料的膨胀量小，保温材料就会被拉扯，造成管网部分长度的保温变薄，甚至被扯开，保温效果下降。
经与旋转补偿器厂家了解，在某些的供热项目中，为了保证供汽参数，提高热网的经济型，大多是采用多层保温，并且在保温施工时，有意错开各层保温的接缝。这样的施工方案，就能保证在内部保温被拉扯的情况下，外部还有保温层，同样能达到一定的保温效果。
但是仔细分析可以发现，这种施工方案实属无奈之举，保温层在何处被拉扯（变薄）仍然无法控制，并且，为了达到相同的保温效果，或者我们需要投入更多的保温材料。
所以，供热管网的保温如何能够做的更好，使其可控，仍需要我们深入研究。
5.旋转补偿器组的偏装
由于旋转补偿器的补偿距离长，在旋转补偿器组位置的位移量较大，根据厂家的安装要求，在安装时，需根据计算的位移量进行偏装。如图5-1示意：
图 5-1
从左下图可以看出，安装单位并没有合理计算偏装距离，此处不但没有偏装，还将偏装方向弄反了，结果在管线投运后，旋转补偿器组前后管段的保温已经挨在一起了。
右下图，安装单位未注意偏装角度，立管在冷态时正好竖直，在管线投运后，造成立管倾斜比较严重。
图 5-2 图 5-3
所以，旋转补偿器处的力臂偏装，对于缓解管道在运行状态下的热应力，是一项很有必要的措施。
总结
随着集中供热工程的推广，热网管道尤其是供热蒸汽管道增加供热距离的需求越来越多，所以在同等供热参数和用户用汽参数条件下，如何能够有效减少压力和温度的损失，成为各地供热设计行业的一个研究方向。旋转补偿器以其良好的长距离补偿性、密封性以及经济性，在供热行业得到广泛的运用。但是由于旋转补偿器的布置灵活性、适用范围广，各行各业还是要根据各个项目的自身特点，合理设计，以期达到更好的经济性。
关键词 ：旋转补偿器;保温;供热管网
中图分类号：TU111文献标识码： A
一．工程简介
国电青山热电有限公司武石化供热管网工程是武汉市“冬暖夏凉”工程的组成部分，是武汉市市政基础设施重要的配套工程。根据《武汉城市供热规划（江南片）》供热规划，青山热电公司作为武汉市江南片的热源点之一，需承担青山地区的供热任务。其中武石化所需热负荷已纳入青山热电公司的供热范围。新建的2x300MW级机组除了继续担任向武钢高炉鼓风机站供热和向武钢提供保安电源的任务外，同时增加了向武石化提供160t/h的生产用汽的热负荷，其为武石化80万吨乙烯工程重要热源。
武石化供热管网设计参数如下：
设计范围：从青山热电厂围墙至武石化围墙；
管径：ø530x16 ； 全线展开长度：3.2kM
设计压力：3.9MPa（g）；设计温度：490℃；
本热网管道设计参数较高，距离长，选择较好的补偿方式，才能做到在保证管道安全运行的前提下，既满足管道热膨胀需要的补偿，又能有效降低管道应力、管道膨胀对支架的推力和力矩，降低工程投资。在项目初期，走访多地，搜集了许多供热管网的设计经验，实地考察供热管网的使用情况，以及后期的运营及维护，多方面比较，并通过相关的费用比对，最后决定采用旋转补偿器+自然补偿为本工程的主要补偿方式。
工程于2011年9月开工建设，在2012年5月投入试运营，至今已运营两年。该管网刚投入运营之初，从现场反馈回许多问题，经过多方咨询并结合本工程自身特点，都给出了相应的改进措施。目前该管网运营一切正常。
二、问题探讨
下面将结合从青山热电公司反馈的信息，结合相应的处理办法，做个小小的总结，供大家一起探讨。
1.支点热位移大的处理方法
由于旋转补偿器的补偿距离较长，滚动支架的位移量随着距离固定点的距离的增加而增加，热位移最大的达到了1m左右，所以在支架的选型设计中，就很有必要认真核算每个滑动支点的位移值，以免出现支座脱落的情况。于此同时，在管网安装的过程中，对管部进行必要的偏装很有必要。结合补偿器厂家提供的意见与武石化供热管网的设计经验，滑动支架管部底板长度可以参照下图来设计：
图1 底板总长=支点位移值+200mm
根据上图的计算方法，可以保证管部滑动托座底板的长度始终比该支点的位移量多200mm。同时，在现场安装时，注意前后的预留长度，就可以有效防止管部托座脱落。
2.管道支座的散热问题
武石化供热管网运营之初，整条管网的进出口压差不足0.3MPa，但是进出口温差却达到120℃。这与我们起初的计算结果差距太大，并且无法达到武石化的用汽要求。
在经过多方咨询与现场勘测，总结了两方面原因：
a)由于青山热电有限公司围墙内、外施工单位不同，供热管网工程主要负责围墙外的施工设计，而电厂围墙内的部分则包含在电厂建设项目内。围墙内由电厂施工单位采购供热管道管托，围墙外，由青山热电厂采购管托。电厂施工单位为了节约成本，采购了普通的滑动管托，青山热电厂则采纳了设计院的建议，采购了隔热管托。
在供热管网试运营期间，用红外测温枪测量两种管托的底板温度，普通管托的底板温度接近180℃，而隔热管托的底板温度不足80℃。
所以不难发现，普通管托所造成的热损是相当的驚人。虽然厂外部分采用了隔热管托，但是数量达到250个之多，并且很多支座的管托底板较长（600mm~1200mm），由于起初对滑动支架的底板没有做特殊的保温措施，如此多而且较长的管托底板直接暴露在空气中，造成很大的散热损失。这是造成整个供热管网热损较大，温降大的原因之一；
b）由于固定支座无法使用隔热管托，固定支架必须和管道焊接在一起，导致管网运行时，固定支架温度达到370℃之高。这是温降大的另一个原因。
由于管网已投入运营，无法对已有管线进行大的整改，在多方面了解情况后，决定将管网沿线的所有支架进行保温。
在保温工作结束后，各支架保温外表温度降为50℃以下，管网的进出口温差降至50℃左右。由此可以看出，长距离供热管道，管道支架的保温措施非常重要，对提高整个管网的运行经济性有着显著的效果。
未保温前，支架都是裸露在大气中 保温后，支架散热损失大大减小
图2-1 图2-2
3.旋转补偿器的布置方案的改善
在武石化供热管道的施工图设计阶段，由于我们对旋转补偿器的工作方式及原理还没摸透，在一些管线布置过程中也犯了一些错误。如图3-1、图3-2中所示：
图3-1管道布置图 图3-2 管道运行时，该处管托被推歪
从布置图可以看出，管道的旋转补偿力臂与管道直线段成45°布置，并且管道的力臂也很长。在管道的试运行期间，由于力臂热膨胀量大，旋转补偿器无法有效旋转释放热应力，造成旋转补偿器组附近管托被推翻。
结合其他旋转补偿器组的使用情况及布置特点，当旋转补偿力臂和前后管段成90°角时，最有利于旋转补偿器组部位释放应力。故提出图3-3修改方案：
图3-3
通过如此修改后，管段的热膨胀能够有效补偿，并且极大减小了横向的位移，避免了滚动支座被推翻的现象。所以在布置热网管道旋转补偿器的补偿段时，不能仅仅追求管道布置最简捷，必须保证转角大于75°角，旋转力臂不宜过长，避免滚动支座被推翻。
4.供热管道的保温
在武石化供热管网运营期间，通过实地勘察，发现部分管道的保温表面温度较高，手在接触表面时，无法停留在其表面上。而触摸其附近的保温表面，明显温度要低很多。
经分析，除了施工原因，也有可能是在管网工作状态下，由于管材的膨胀量大，而保温材料的膨胀量小，保温材料就会被拉扯，造成管网部分长度的保温变薄，甚至被扯开，保温效果下降。
经与旋转补偿器厂家了解，在某些的供热项目中，为了保证供汽参数，提高热网的经济型，大多是采用多层保温，并且在保温施工时，有意错开各层保温的接缝。这样的施工方案，就能保证在内部保温被拉扯的情况下，外部还有保温层，同样能达到一定的保温效果。
但是仔细分析可以发现，这种施工方案实属无奈之举，保温层在何处被拉扯（变薄）仍然无法控制，并且，为了达到相同的保温效果，或者我们需要投入更多的保温材料。
所以，供热管网的保温如何能够做的更好，使其可控，仍需要我们深入研究。
5.旋转补偿器组的偏装
由于旋转补偿器的补偿距离长，在旋转补偿器组位置的位移量较大，根据厂家的安装要求，在安装时，需根据计算的位移量进行偏装。如图5-1示意：
图 5-1
从左下图可以看出，安装单位并没有合理计算偏装距离，此处不但没有偏装，还将偏装方向弄反了，结果在管线投运后，旋转补偿器组前后管段的保温已经挨在一起了。
右下图，安装单位未注意偏装角度，立管在冷态时正好竖直，在管线投运后，造成立管倾斜比较严重。
图 5-2 图 5-3
所以，旋转补偿器处的力臂偏装，对于缓解管道在运行状态下的热应力，是一项很有必要的措施。
总结
随着集中供热工程的推广，热网管道尤其是供热蒸汽管道增加供热距离的需求越来越多，所以在同等供热参数和用户用汽参数条件下，如何能够有效减少压力和温度的损失，成为各地供热设计行业的一个研究方向。旋转补偿器以其良好的长距离补偿性、密封性以及经济性，在供热行业得到广泛的运用。但是由于旋转补偿器的布置灵活性、适用范围广，各行各业还是要根据各个项目的自身特点，合理设计，以期达到更好的经济性。