熱力管道補償器的幾種形式有金屬波紋補償器、方形補償器、球形補償器、無推力旋轉補償器。本文結合具體工程，淺談熱力管道補償器在架空蒸汽管道上的應用。

一、工程概況

某熱電廠，室外架空蒸汽管線，管徑DN300，設計參數為2.5MPa，230℃，屬壓力管道GC2類；蒸汽管線總長度約為1500m。

二、熱力管道補償器在架空蒸汽管道上的應用、選型及特點：

①方形補償器

方形補償器是熱力管道補償器設計中的一種形式。

其優點：對熱伸長量補償能力大，作用在固定支座上軸向應力小，維護費用少；

其缺點：尺寸大，占地面積大，對介質流動助力大，補償器變形時，兩端的法蘭及管道受到彎曲，易產生疲勞破壞且會產生軸向位移。

選用原則：方形補償器按其外形可分為Ⅰ型－標準式（c＝2h），Ⅱ型－等邊式（c＝h），Ⅲ型—長臂式（c＝0.5h），Ⅳ型－小頂式（c＝0）。制作方形補償器選用無縫鋼管揻制而成，補償器用一根管子揻成，如果制作大規格的補償器也可用兩根彎管或三根彎管焊制，方形補償器不宜用沖壓彎頭焊制而成。焊制方形補償器的焊接點應放在外伸臂的中點處，因為此處的彎矩小，嚴禁在補償器的水平臂上焊接。焊制方形補償器時，當DN≤200mm時，焊縫與外伸臂垂直，當DN＞200mm時，焊縫與軸線成45°角 。 

本工程管道總長1500m，每60米設1個方形補償器，共需設置25個方形補償器，方形補償器的外伸臂長達10m，每個補償器按4個彎頭計算，共計增加100個彎頭，500m管道。

②套筒補償器

套筒補償器的活動套管可沿管道產生軸向位移。

其優點：結構緊湊，占地面積小，補償能力大，一般補償量可達250~400mm；對介質產生的阻力比方形補償器小。

其缺點：補償器在軸向產生的推力大，填料需經常檢修，易發生泄漏，對管道支座的設計和安裝要求高，若管道在運行過程中產生銹蝕和結垢，都有可能產生補償器失效。

選用原則：套筒補償器一般用于管徑大于100mm，工作壓力小于1.6Mpa，安裝位置受到限制的熱力管上；套筒補償器不宜使用于不通行地溝之中；單向套筒補償器應安裝在固定支架近旁的平直管段上，在其活動側設導向支架，雙向套筒補償器設在固定支架中間，套管須固定，補償器工作界限應有明顯的標記。

本工程管道工作壓力2.5Mpa>1.6Mpa，不適合本工程。

③金屬波紋補償器

金屬波紋補償器（又稱金屬波紋膨脹節），由一個或幾個波紋管及結構件組成，用來吸收由于熱脹冷縮等原因引起的管道或設備尺寸變化的裝置。

其優點：金屬波紋補償器具有結構緊湊、承壓能力高、配管簡單、支架費用低、維修方便。

其缺點：金屬波紋補償器補償能力較小（一般一個僅為10~20mm），為了提高補償能力可將數個串聯在一起，但這樣易產生側向彎曲應力而使兩端過載。串聯個數一般為4~6個，不能超過8個。

選用原則：選用金屬波紋補償器時應考慮預拉伸量50%，安裝和訂貨時應提出要求；在直管段上兩固定支架之間只能安裝一套金屬波紋補償器；軸向型波紋補償器一端應布置在靠近固定支架處，另一端應安設直線導向管架。

本工程管道工作壓力2.5Mpa，管道總長1500m，波紋補償器75m一個，共需20個。由于一般情況下波紋補償器的工作壓力≤1.6Mpa，2.5Mpa時需訂貨。

④球形補償器

球形補償器的結構主要由球體與密封裝置等元件組成，安裝在熱力管道上受熱后以球體回轉中心自由轉動，吸收管道熱位移，從而減少管道之應力。

其優點：補償能力大，占據空間小，流動阻力小，安裝方便，投資省等。

其缺點：存在側向位移，易泄漏，要求加強維修。

選用原則：1）球形補償器在球道上一般距離400~500m安裝一組，安裝形式有水平、垂直、傾斜等。2）采用該型補償器后，固定支架間距增大，為避免管段撓曲，應適當增設導向支架，同時，為減少管段運行的摩擦阻力，在導向支架上應安放滾動支座。3）垂直安裝時，球體外露部分向下安裝，以防污物堵塞而造成球體磨損。

本工程管道工作壓力2.5Mpa，管道總長1500m，球形補償器共需要5個；適用于本工程的球形補償器的加工工藝非常復雜，國內生產廠家較少，供貨周期較長，價格較高，嚴重制約了工程進度。 

⑤無推力旋轉式補償器

無推力旋轉補償器是熱力管道補償器中的一種新型補償器，其構造主要有整體密閉座、密閉封蓋、大小頭、減磨定心軸承、密封材料、旋轉筒體等構件組成，安裝在熱力管道上需兩個以上組對成組，形成相對旋轉吸收管道熱位移，從而減少管道之應力。

其優點：補償量大，可根據自然地形及管道強度不知，大一組補償器可補償500m管段；不產生由介質壓力產生的盲板力，固定支座可做的很小，適用于大口徑管道；運行可不需維護；

選型：1)選用低壓管道補償器：壓力0~1.6Mpa，溫度-60~330℃；2)選用中壓管道補償器：壓力1.6~2.5Mpa，溫度-60~440℃；3)選用高壓管道補償器：壓力2.5~5.0Mpa，溫度-60~485℃；

動作原理、布置方式：

旋轉補償器通過成雙旋轉筒和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，以吸收力偶兩邊熱管邊產生的熱脹量。

當補償器安裝于2個固定支架中間時，熱管運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中心旋轉了θ 角，以吸收兩端方向相對、大小相同的熱脹量△。△=L·sin(θ/2) ，2個固定支架之間的總的補償量為2△。

當補償器不被安裝在2個固定支架中心，而偏向熱管較短的一端，在運行時的力偶臂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。

長臂熱管道的熱脹量△l=2L1sin(θ/2)，短臂熱管道的熱脹量△2=2(L-L1)sin(θ/2)，則2個固定支架之間的總的補償量為△1+△2。

此類補償器的布置和球形補償器類似，當吸收熱膨脹量時，在力偶臂旋轉至θ/2 時出現熱管道發生擺動Y值。

該補償器適應性較廣，對平行路徑、轉角路徑和直線路徑及地埋過渡至架空均可布置。

本工程管道工作壓力2.5Mpa，管道總長1500m，旋轉補償器共需要8組，彎頭總數46個； 由于旋轉補償器已經在化工管道中應用，與球形補償器相比：供貨周期短。