旋转补偿器的工作原理与铰链式波形膨胀节有相似之处，需要通过两个或多个补偿器的组合来实现位移补偿，这一过程依赖于补偿器的角位移变化。两者间的区别在于：铰链式波形膨胀节通过波纹管的变形来产生角位移，而旋转补偿器则是通过旋转管的旋转来产生角位移。旋转补偿器需要依靠一个力（由管道的热膨胀引起）和一个力臂形成的力矩来推动其旋转。因此，旋转补偿器不能与管道中心线保持同心，而应与其垂直，以便通过设置一个力臂连接两个旋转补偿器。

当管道一端因热膨胀产生的推动力使力臂沿着一个旋转补偿器旋转时，会产生一个力矩。与之相连的另一个旋转波纹补偿器则会产生一个反力矩，这两个力矩大小相等，方向相反，形成一个力偶，实现力的平衡。

旋转角度越大，力臂越长，其补偿量也越大。对于单个旋转补偿器，旋转角度是可变的。但当两个旋转补偿器与力臂、管道构成连杆机构时，需要考虑该机构是否会发生碰撞或卡死。热膨胀时，旋转角度应小于90度，以便在冷收缩时能返回到原始位置。同时，在旋转过程中，还需克服摩擦力，通常留出20至45度的裕度，具体取决于布置方式和管径大小，管径较小时取较大值。此外，力臂较长时，产生的横向位移较大，可能导致管道弯曲破坏，需引起注意。

为了增加补偿量，在安装管道时，采用预变位的方法，即旋转所需角度的一半。由于旋转补偿器不存在波形膨胀节的疲劳寿命问题，可以将旋转角度的允许值提高一倍，从而减少摩擦力，增强管道的稳定性。旋转补偿器的优点在于不会产生内压推力，无需对波纹管的刚度有特定要求，可以使用较厚的管壁，特别适用于高压和大补偿量的场合。