[00150233]热力管网用新结构旋转补偿器的研制与开发

一、项目所属科学技术领域 新结构旋转补偿器属于一种管道补偿元件,适用于石油、化工、冶金、轻工、电厂等热力管网中,以此吸收或补偿管网内因介质温度、压力或环境变化引起的位移及推力,属于管道安全装置技术领域。 二、技术背景 工业管网、城市供热管网运行期间随着内置介质温度及环境温度变化,必然产生相应的热胀冷缩变形和盲板推力,这些常规物理变化对热力管网具有很强的破坏性。针对热力管网安全问题,工程设计时,必须在管网适当位置配置管道补偿装置。当前,工程中应用的管道补偿器有多种结构形式,都能起补偿作用。旋转补偿器作为一种新型的补偿器,在补偿量、工程投资、运行可靠性等方面与传统补偿器相比,都有其独到之处,近年来在热网工程中得到了越来越多的应用,为热力管网安全运行提供了有效的技术装备。但目前现有各种旋转补偿器所公开的技术方案在实际应用中存在较多不足。一是现行技术中有很多旋转补偿器采用变径技术,这种技术介质运动易产生涡流,增加流阻,易产生压力损失,安装时须指定介质流向;二是现行技术中大多数旋转补偿器转动结构完全暴露在介质之中,长期受介质的冲刷和腐蚀,极易造成滚动结构损坏,使转动失效,降低使用寿命,甚至引发安全事故;三是现行技术中有很多旋转补偿器密封效果差、维护比较麻烦,密封件磨损后,无法自动补偿,需要整个管线停机后再进行手动维护;四是现行技术中旋转补偿器定位精度较低,其后果是在管道扭力和盲板推力作用下容易泄漏,补偿器易被损坏等等。这些不足直接影响旋转补偿器工程应用技术效果。 新结构旋转补偿器属于一种管道补偿元件,适用于石油、化工、冶金、轻工、电厂等热力管网中,以此吸收或补偿管网内因介质温度、压力或环境变化引起的位移及推力,属于管道安全装置技术领域的柔性补偿技术,是各类输送管线的重要组成部件。该产品结构紧凑,密封严密,可靠性高,是目前热力管线中最理想的补偿元件之一。其结构特征为等径通道,对管路介质流向不受限制,滚动体二重密封,密封与旋转相互独立。利用构件本身进行三重密封。在弹簧力作用下实现自动密封补偿,实现免维护功能。改异径通道为等径通道,锥面自动定心技术,保证内外管同轴,内管定位准确,确保密封件无偏心,保证良好的密封性能。 三、主要科技内容 旨在研制一种可以在正常工作环境下密封严密、旋转灵活、滚动结构与介质不接触,密封性能与旋转灵活性互不影响的热力管道新型旋转补偿器结构,努力提升旋转补偿器的性能,充分保障热力管网的运行安全系数。 新结构旋转补偿器由内管、环板,导正钢球、压盖、外管、密封填料、弹簧、滚动钢球、法兰、螺杆、螺母、内环、接管组成。压盖、外管、法兰依次同轴间隙套合,弹簧介于外管与法兰之间,螺杆贯穿压盖、外管、弹簧和法兰,螺母锁紧螺杆两端构成弹性压紧机构。外管内壁和内管外壁中段台阶面均设弧形球道,滚动钢球介于台阶之间构成外置滚动支承,滚动支承右段填料由两只内环相夹组成右密封结构,滚动结构左段由压盖压紧填料组成左密封结构,接管和内管端面设置迷宫式密封结构。压盖外端面同轴连接环板,结合面内角处设斜面球道,导正钢球置于斜面球道中与内管外壁配合构成定心导向滚动支承。 1.对滚动体进行二次密封,旋转结构与流动介质完全隔开,不易被腐蚀和锈蚀,长期保持旋转灵活性,密封与旋转相互独立,互不干涉。 2.利用构件本身进行三重密封。运行过程中由弹性密封技术进行自动补偿,长期保持密封结构在最佳配备状态下工作,实现免维护。 3.改异径通道为等径通道,无介质流向、无产生流体涡流条件,介质流动畅通,无流阻。 4.锥面自动定心技术,保证内外管同轴,内管定位准确,确保密封件无偏心,保证良好的密封性能。 四、主要技术原理和主要技术经济指标 技术原理：新结构旋转补偿器主要是成对使用,通过安装在热网管道上的两个旋转补偿器和旋转臂组成一对旋转补偿器组,当管道布置成双向补偿的形式时,旋转臂环绕着z轴中心旋转;当管道布置成单向补偿的形式时,旋转臂环绕着固定端的补偿器旋转。通过旋转以达到吸收直管段上产生的热膨胀量的目的 技术指标：工作压力：0～6.0MPa、工作温度：-50～350℃、适用介质：热水、冷却水、蒸汽及其它气（液）体和气固（煤粉、煤灰等）多相混合物等。 经济指标：本项目改变现有旋转补偿器结构,促进工艺优化、提高密封性能、增强产品定位精度、提升产量质量,充分保障热力管网的安全系数,实现节能降耗。项目完成后产品质量提高24％以上,劳动生产率提高18％,产量提高16％。产品质量和劳动生产率的提升,对降低能源消耗和原材料消耗起到很大的积极作用。 五、推广应用情况 热力管网用新结构旋转补偿器属于柔性补偿技术,是各类输送管线的重要组成部件。该产品结构紧凑,密封严密,可靠性高,是目前热力管线中最理想的补偿元件之一。与其他补偿器一样,未来市场主要在石油、化工、冶金、轻工、城市供热等行业,有着很好的发展空间。 本项目涉及发明专利1件,实用新型专利2件,2010年获江苏省高新技术产品,通过产业化过程的持续改进、技术创新,经过进一步的技术推广,已成功地应用到国内有关热力管线和热电厂的管道上,部分产品已远销丹麦等国家。该产品已成为公司主导产品之一,占公司产值总额的60％以上。该技术已成为生产旋转补偿器行业的领先技术。本项目在各类管线上使用后,客户一致反映质量可靠,各项性能均达到要求。该技术提升了企业的市场竞争能力,给企业带来良好的经济效果和社会效果。