GSJ-V型系列旋转式补偿器

GSJ-V型系列旋转式补偿器
一、概述
GSJ-V型系列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。

补偿后的位置
安装位置旋转补偿器
图（2）旋转补偿器动作图旋转补偿器
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。

GSJ-V旋转补偿器由江苏省宜兴市宏鑫保温管有限公司生产厂家专业制造，该产品已在热力工程中大量推广应用。

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。

二、旋转补偿器的选型（江苏省宜兴市宏鑫保温管有限公司专利
产品）：
GSJ-V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。

三、旋转式补偿器动作原理、布置方式：
GSJ-V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。

束
始x 热胀方向旋转角度热胀方向图一 Π型组合补偿器立体图（平行布置）图二 Π型组合补偿器平面图
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＋2×1.5D N ，
表一如下：
表一：H尺寸
（2）GSJ—V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。

表二：长距离补偿时导向支柱的间距（m）:
（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P N=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：
表五如下：
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）、苏州市江远热电有限公司二期热网工程主管径为φ480×10，选
用GSJ-V 型旋转式补偿器，根据自然地形条件设置补偿器，形式如下：
工作状态
安装状态旋转补偿器
4.5
0.551.10
1.100.55271
271
（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。

宜兴市宏鑫保温管有限公司
二00六年十二月十五日。