旋轉補償器Ｚ型布置用于管道走向不改變的場合，分為單側補償的Ｚ型布置和雙側補償的Ｚ型布置。典型的雙側補償Ｚ型布置如圖所示。一組旋轉補償器安裝在一段管道的中間，管道的固定點距離補償器較遠，兩側管道的熱位移均推動補償器的旋轉。
單側補償的Z型布置與雙側補償的Z型布置相似，不同點在于單側補償的補償器只補償一端管道產生的位移，管道的固定點距離一側補償器很近 ，距離另一側較遠。圖2-4為旋轉補償器Ｚ型布置的運行示意圖，粗線表示安裝位置，細線表示熱運行結束位置。隨著溫度的升高管道推動旋轉補償器轉動，旋轉臂圍繞點O轉動，管道從安裝位置移動到熱運行結束位置。兩個旋轉補償器之間的距離L為旋轉臂的長度，α為補償器的旋轉角度，ΔL1、ΔL2分別為旋轉臂兩端直管段的膨脹量，旋轉補償器的補償量即ΔL＝ΔL1+ΔL2。
旋轉補償器工作時，旋轉臂從安裝位置移動到熱運行結束位置的過程中，管道會產生側向的偏移。為了減小管道的側向偏移，通常采取預偏裝的方式安裝補償器。首先計算出管道直管段的熱膨脹量作為旋轉補償器的補償量，然后將補償量的一半作為補償器的預偏裝量ΔS，其計算公式如下：
式中： Li — 主管路長度，mm
????????? ΔT — 溫度的變化量，℃
?????????? ε —熱膨脹系數，℃-1
補償器采取預偏裝的安裝方式，可以使得管道的直管段巧變形前后保持同一水平位置，如圖2-4所示，消除了管道由于熱膨脹而產生的側向偏移 。圖2-4中圓弧線的軌跡即旋轉補償器的運行軌跡，在補償器轉動過程中，當補償器移動到圓弧線的最高點處，管道直管段產生最大的側向偏移 。旋轉臂Ｌ旋轉角度α、側向偏移量y存在如下的幾何關系：
推導出：
式中：? α — 旋轉臂的轉動角度，°
??????????? L — 旋轉臂的長度，mm
?????????? ΔL1 — 上方直管段膨脹的長度 ，mm
?????????? ΔL2 — 下方直管段膨脹的長度 ，mm
?????????? y1 — 上方直管段的最大偏移量，mm
?????????? y2 — 下方直管段的最大偏移量，mm
當上方直管段或下方直管段為固定端時，y1或y2等于零，上述公式仍然適用。從式2-3至2-5中可看出，當直管段的膨脹量ΔL不變時，旋轉臂的長度L越大，旋轉臂的轉動角度α 越小，直管段的最大側向偏移量也就越小。但如果旋轉臂過長，就不能忽略旋轉臂自身長度產生的熱變形，所以旋轉臂的長度一般取2~6m。
