旋转补偿器是通过成双旋转筒和L力臂形成力偶，由力臂绕Z轴中心旋转。下面以旋转补偿器常用的兀形布置方式为例，介绍其动作原理。
当补偿器位于两个固定支架正中间时，两侧膨胀量相同，补偿器绕旋转臂L中间位置旋转θ角度，吸收两侧相同的热膨胀△L，补偿器膨胀量为2△L.
当补偿器布置不在两固定支架正中间，补偿器则绕旋转臂偏向补偿量较小的一侧旋转θ角度，吸收补偿器两侧方向相反、大小不等的膨胀量，膨胀量为△L1＋△L2.
一、旋转补偿器补偿量的计算：
旋转补偿器其中一端的补偿量为△L=Lsin(θ/2)，两固定支架之间的补偿量为2△L.
同样，旋转臂的摩擦旋转角度sin(θ/2)=△L/L，由此可知，如果补偿量不变，旋转臂越长，则摩擦旋转角度越小。
二、管道侧向位移量计算：
旋转补偿器两侧管道的运行轨迹是一段圆心位于旋转臂上的圆弧，在发生补偿动作的过程中必然会存在侧向位移量，其最大侧向位移量发生在圆弧顶点也就是旋转臂位于θ/2处.通过以上叙述可知，θ角越小，则管道侧向位移量越小，由于在相同的补偿量下，旋转臂L越长，摩擦旋转角度越小，所以布置旋转补偿器时在条件许可的条下旋转臂L尽量大一点，L一般在3-6m为宜。
三、管道系统受力计算：
采用旋转补偿器管系固定支架受力主要包括三部分内容:管道热胀冷缩时的摩擦反力，内压产生的不平衡力(自板力)和补偿器动作的摩擦反力。
1.内压产生的不平衡力。旋转补偿器为刚性连接，固定支架受力计算时不考虑内压产生的不平衡力。
2.补偿器动作的摩擦反力。推动旋转补偿器动作必须克服一对旋转筒的摩擦力矩，其摩擦力矩由两部分组成:合金密封填料箱内的摩擦力矩M和抗自板力的摩擦力矩Mz，具体选取时可由厂家提供。
采用旋转补偿器的管系，其固定支架仅受管道的摩擦反力和旋转补偿器的旋转反力，其管道系统受力计算简单，固定支架受力小。
四、摩擦旋转角度的选取：通过以上计算可知，采用旋转补偿器的管系在补偿量相同的情况下，旋转臂越长，U角越小，对管道横向位移量和固定支架受力
均有利，而且θ角的大小直接影响密封材料的使用寿命，所以在补偿器设计中应尽量减少θ角，管道直径越大，U角应越小，θ角一般应控制在25°以下。设计中应准确计算管道膨胀量的大小，选择合理的旋转臂长L，将旋转角度U控制在较小的范围内。
五、旋转补偿器预偏装：旋转补偿器安装中旋转臂应预偏装θ/2的角度，这样能保证在补偿器动作过程中横向位移量最小，在完成补偿动作后管道横向位移为零。
六、导向支架的设置：旋转补偿器动作过程中存在横向摆动，为避免增加管道二次应力，补偿器两侧一定距离内不准设置导向支架。
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