旋转补偿器在石油化工装置管道中的应用

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1、第49卷第6期化工设墨与誓遵Vb1．49NO．62012年12月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGDec．2012旋转补偿器在石油化工装置管道中的应用褚以健(中石化上海工程有限公司，上海200120)摘要：主要介绍了一种新型的补偿器——旋转补偿器，及其在石油化工装置上应用。对旋转补偿器与其他补偿装置的优缺点进行了比较，并分析了其适用情况。关键词：旋转补偿器；补偿器；膨胀节；管道设计中图分类号：TQ050_3；TH136文献标识码：A文章编号：1009—3281(2012)06—0058—00

2、4在石油化工装置的管道设计中，往往需考虑伴旋转补偿器工作时，旋转筒与本体之间产生相随有高温的工况，因此，在设计时要充分考虑管道产对旋转，补偿器产生角向位移。因此，在管道系统的生的热膨胀情况。一般地，管道工程师应优先考虑设计中，旋转补偿器往往需要成对布置，才能够吸收利用管道自身结构产生的柔性来吸收管道的热位移；管道系统产生的热膨胀。当由于工艺操作条件、设备布置等情况的限制使得管旋转补偿器的补偿原理如图2所示：通过成对道系统没有足够的柔性时，可采用补偿装置来吸收管的旋转筒和L型力臂形成的力偶，使得力臂绕着L

3、道的热位移。石化装置中常用的补偿装置有：自然补型力臂的中点沿z轴旋转，从而达到吸收管道产生偿一一兀型补偿器、金属波纹管膨胀节、套筒式膨胀节、热膨胀的目的【1]。填料函式膨胀节等等。本文介绍一种近几年逐渐在石化装置中得到应用的补偿装置一—旋转补偿器[1-3]o1旋转补偿器的结构和工作原理旋转补偿器是从原有的套筒式补偿器基础上发展起来的，不同的是套筒式补偿器主要吸收轴向位移，而旋转补偿器主要通过旋转筒旋转来吸收角位移。如图1所示，旋转补偿器的组成主要存旋转筒；法兰、压盖及螺栓系统；密封填料系统；本体。旋图2

4、旋转补偿器的工作原理典型的旋转补偿器布置形式见图3。因为旋转补偿器从本质上仍旧是套筒补偿器的一种，所以它也存在着套筒补偿器的缺点——易泄漏。近些年来，一些旋转补偿器的制造商对填料密封的结构进行了改进，采用了自密封的结构，基本上已收稿日期：2012．10—08作者简介：褚以健(1962一)，男，浙江杭州人，高级工程师。主图1旋转补偿器的基本结构要从事管道设计和技术管理工作。2012年12月褚以健．旋转补偿器在石油化工装置管道中的应用1型2型固定点4型5型6型7型图3旋转补偿器的布置形式经解决了易泄漏的缺点

5、。℃，材质A106B，直径DN400，壁厚的压力等级为Sch60。主管廊的长度为200m，宽度8m。采用三2旋转补偿器对管道系统的反作用力种不同补偿形式的典型管道布置如下。旋转补偿器在工作时，首先必须克服一对旋转(1)采用管道自然补偿如图4，按每70m设置筒之间产生的摩擦力矩mk，该摩擦力矩值由旋转补一兀型补偿器，需采用3个丌型补偿器。在I-I~b偿器附近的弯头处，管道系统内由热膨胀产生的二次应偿器制造商给出，在管道产生热膨胀的过程中，旋转力最大，达到二次应力许用值的80％。筒之间产生的摩擦力矩对管道系

6、统产生的反作用(2)采用金属波纹管膨胀节补偿如图5，按每个力由下式决定：普通型轴向膨胀节可吸收50～60mm轴向位移计算，P。屯c。s(在每10m管道之问应设置一个普通型轴向膨胀节。值得注意的是，该反作用力仅仅存在于当管道(3)采用旋转补偿器补偿如图6，按旋转补偿器系统温度变化产生相对的位移时，一旦管道系统的热转角不得大于25。要求。位移达到相对平衡时，该反作用力就不存在了。因此表1是采用三种不同补偿形式的综合性能比较。采用旋转补偿器可以极大地减少管道系统固定支架根据表1可知，旋转补偿器与自然补偿相比，

7、处的水平推力，这是旋转补偿器区别于其他补偿结构在管路压力降、热胀应力和水平推力上都有极大的改的优点之一。善，在其余项中与自然补偿相差不大。管路压力降的改善可以减少石化装置的运行成本，热膨胀应力的改3旋转补偿器和其他补偿装置的优缺点比较善则大大增加了管道系统本身在运行时的安全性，而以某石化装置为例：从界区外引入一高压蒸水平推力的减少降低了管廊钢结构的设计难度和制汽管线，管道内承受的压力为4．4MPa，温度420造成本。而波纹管膨胀节则明显不适用于本例情况。上上上JTiI8●￡2：j：If＼l一’。l主固定

8、支架次固定支架次固定支架主固定支架图4自然补偿形式