旋转补偿器Ｚ型布置用于管道走向不改变的场合，分为单侧补偿的Ｚ型布置和双侧补偿的Ｚ型布置。典型的双侧补偿Ｚ型布置如图所示。一组旋转补偿器安装在一段管道的中间，管道的固定点距离补偿器较远，两侧管道的热位移均推动补偿器的旋转。
单侧补偿的Z型布置与双侧补偿的Z型布置相似，不同点在于单侧补偿的补偿器只补偿一端管道产生的位移，管道的固定点距离一侧补偿器很近 ，距离另一侧较远。图2-4为旋转补偿器Ｚ型布置的运行示意图，粗线表示安装位置，细线表示热运行结束位置。随着温度的升高管道推动旋转补偿器转动，旋转臂围绕点O转动，管道从安装位置移动到热运行结束位置。两个旋转补偿器之间的距离L为旋转臂的长度，α为补偿器的旋转角度，ΔL1、ΔL2分别为旋转臂两端直管段的膨胀量，旋转补偿器的补偿量即ΔL＝ΔL1+ΔL2。
旋转补偿器工作时，旋转臂从安装位置移动到热运行结束位置的过程中，管道会产生侧向的偏移。为了减小管道的侧向偏移，通常采取预偏装的方式安装补偿器。首先计算出管道直管段的热膨胀量作为旋转补偿器的补偿量，然后将补偿量的一半作为补偿器的预偏装量ΔS，其计算公式如下：
式中： Li — 主管路长度，mm
ΔT — 温度的变化量，℃
ε —热膨胀系数，℃-1
补偿器采取预偏装的安装方式，可以使得管道的直管段巧变形前后保持同一水平位置，如图2-4所示，消除了管道由于热膨胀而产生的侧向偏移 。图2-4中圆弧线的轨迹即旋转补偿器的运行轨迹，在补偿器转动过程中，当补偿器移动到圆弧线的最高点处，管道直管段产生最大的侧向偏移 。旋转臂Ｌ旋转角度α、侧向偏移量y存在如下的几何关系：
推导出：
式中： α — 旋转臂的转动角度，°
L — 旋转臂的长度，mm
ΔL1 — 上方直管段膨胀的长度 ，mm
ΔL2 — 下方直管段膨胀的长度 ，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
当上方直管段或下方直管段为固定端时，y1或y2等于零，上述公式仍然适用。从式2-3至2-5中可看出，当直管段的膨胀量ΔL不变时，旋转臂的长度L越大，旋转臂的转动角度α 越小，直管段的最大侧向偏移量也就越小。但如果旋转臂过长，就不能忽略旋转臂自身长度产生的热变形，所以旋转臂的长度一般取2~6m。
