2019管道支吊架的選用及設(shè)置

1、管道支吊架的選用及設(shè)置1.在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí),首先要考慮滿足工藝要求,還要考慮設(shè)備、管道及其組成件的受力狀況,以保證平安運(yùn)轉(zhuǎn).管道應(yīng)力分析是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù),是管道設(shè)計(jì)的根底.在管道應(yīng)力分析過(guò)程中,正確設(shè)置支吊架是一項(xiàng)重要的工作.支吊架選型得當(dāng),布置合理,所設(shè)計(jì)的管系不僅美觀,而且經(jīng)濟(jì)平安.1 作用管道支吊架主要有以下幾個(gè)方面的作用.(1)承受管道的重量荷載(包括自重、充水重、保溫重等).(2)阻止管道發(fā)生非預(yù)期方向的位移.(3)限制擺動(dòng)、振動(dòng)或沖擊.2 位置及類(lèi)型管道支吊架的位置及其類(lèi)型對(duì)已定管系的受力狀態(tài)的影響很大,主要有兩個(gè)方面.(1)對(duì)管系的應(yīng)力分布狀態(tài)、最大應(yīng)力值、管系的端點(diǎn)作用力

2、和力矩有影響,由于這種管系端點(diǎn)的荷載將會(huì)傳遞到與該管端相聯(lián)接的設(shè)備上.因此,支吊架設(shè)置得當(dāng),能改善管系中的應(yīng)力分布和端點(diǎn)受力以及力矩狀況.因此,管系的柔性不但受到管系形狀的影響,也受到所選定支吊架位置和類(lèi)型的影響.(2)支吊架的設(shè)置非常靈活,可變化的范圍較大.支吊架的位置、數(shù)量和形式選擇往往因人而異.對(duì)同一個(gè)管系存在著多種支吊架設(shè)置方案,不同的設(shè)置形式將反映出不同的應(yīng)力分布,應(yīng)力值及端點(diǎn)受力.因此,在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí),為使管系具有足夠的柔性,除了應(yīng)注意管系走向和形狀外,支架位置和型式也是相當(dāng)重要的.211間距支吊架間距尤其是水平管道的承重支吊架間距不得超過(guò)管道的允許跨距,以限制其撓度不超限.一般

3、連續(xù)敷設(shè)的管道允許跨距應(yīng)按三跨連續(xù)梁承受均布荷載時(shí)的剛度條件計(jì)算,按強(qiáng)度條件校驗(yàn),取剛度條件決定的跨距和強(qiáng)度條件決定的跨距中兩者的小值.212柔性盡量利用管道的自支承作用,少設(shè)置或不設(shè)置支架.要利用管系的自然補(bǔ)償水平合理分配支吊架點(diǎn)和選擇支吊架類(lèi)型.213位移有管托的管道縱向位移不得超過(guò)管托的長(zhǎng)度；管托長(zhǎng)度應(yīng)留足余量,并排敷設(shè)的管道橫向位移不得影響相鄰管道.214生根條件必須具備生根條件的支吊架一般可生根在地面、設(shè)備或建構(gòu)筑物上.215類(lèi)型(1)支吊架從限制性可分為3類(lèi)：固定架、導(dǎo)向架和支托架(或單向止推架).(2)支吊架從力學(xué)性能又可分為剛性支架和彈性支架.21511剛性支架2.從理論上說(shuō),

4、剛性支架的剛度為無(wú)窮大,在外力荷載的作用下沒(méi)有變形,一般用在無(wú)垂直位移的地方.21512彈性支架彈簧都具有一定的剛度,在外力荷載的作用下可以變形(位移).彈簧支架在彈簧工作范圍內(nèi),管道有小的變形過(guò)程時(shí),不會(huì)完全失去其分配荷載,從而限制荷載轉(zhuǎn)移量.彈簧支吊架一般用于管段在垂直方向有熱位移的場(chǎng)所,引起管道支點(diǎn)的變位,假設(shè)該支點(diǎn)為剛性支吊架,將會(huì)阻礙管段的變位,或使管段脫離支吊架,致使管道產(chǎn)生過(guò)大的力和應(yīng)力.如果采用彈簧管托、管吊那么不會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象.彈簧支吊架分為兩大類(lèi)：可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架.(1)可變彈簧支吊架的特性是當(dāng)管系在垂直方向發(fā)生位移后彈簧壓縮或伸長(zhǎng),支點(diǎn)受力發(fā)生變化,管系在支

5、點(diǎn)處的荷載將重新分配給附近支點(diǎn),一般常指定其荷載變化率范圍為25%.荷載變化率=|工作載荷-安裝載荷工作載荷|X100<25%當(dāng)可變彈簧無(wú)法滿足荷載變化率?25%之要求時(shí),即可選用恒力彈簧支吊架.(2)恒力彈簧支吊架是管系上下(垂直)位移時(shí),其荷載不變,即它的荷載變化率在理論上為零,此類(lèi)支吊架適用于垂直位移量較大的管系,或者荷載變化率要求嚴(yán)格的場(chǎng)合.對(duì)用恒力彈簧吊架支承的管道和設(shè)備,在發(fā)生位移時(shí),亦可獲得恒定的支承力,因而不會(huì)給管道和設(shè)備帶來(lái)附加的力和應(yīng)力.可預(yù)防管道系統(tǒng)產(chǎn)生不利的力轉(zhuǎn)移,以保證管道及設(shè)備正常運(yùn)行.216位置確定管道支吊架位置有以下要點(diǎn)(1)滿足管道最大允許跨度的要求.(

6、2)在有集中荷載時(shí),支架要布置在靠近荷載的地方,以減少偏心荷載和彎曲應(yīng)力.(3)在敏感設(shè)備(泵、壓縮機(jī)等)附近,應(yīng)設(shè)置支架,以防管道荷載作用于設(shè)備管嘴.(4)往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其他有強(qiáng)烈振動(dòng)的管道,宜單獨(dú)設(shè)置支架,支架生根于地面上的管墩、管架上并與建筑物隔離,以預(yù)防將振動(dòng)傳遞到建筑物上.(5)除振動(dòng)的管道外,應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點(diǎn),且應(yīng)考慮生根點(diǎn)所能承受的荷載,生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求.(6)對(duì)于復(fù)雜的管道,尤其是需要作詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算的管道,還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果調(diào)整其支吊架的位置.(7)應(yīng)設(shè)在不阻礙管道與設(shè)備的連接和檢修的部位.(8)應(yīng)設(shè)在彎管和大

7、直徑三通式分支管附近.(9)平安泄壓裝置出口管道應(yīng)根據(jù)需要,考慮是否設(shè)置支架3選用原那么(1)選用管道支吊架時(shí),應(yīng)根據(jù)支承點(diǎn)所承受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷以及管道的材質(zhì)等條件選用適宜的支吊架.(2)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管托、管卡、管吊.焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊節(jié)省鋼材且制作簡(jiǎn)單和施工方便.因此,除下列情況外,應(yīng)盡量采用焊接型的管托和管吊：管內(nèi)介質(zhì)溫度A400c的碳素鋼材質(zhì)的管道；低溫管道；合金鋼材質(zhì)的管道；生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；非金屬襯里管道.(3)預(yù)防管道過(guò)大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載,以保證管道只沿

8、著軸向位移,一般在以下條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托：平安閥出口的高速放空管道和可能產(chǎn)生振動(dòng)的兩相流管道；橫向位移過(guò)大影響鄰近管道；固定支架之間的距離過(guò)長(zhǎng),可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時(shí)；為預(yù)防法蘭和活接頭泄漏而要求不宜發(fā)生過(guò)大橫向位移的管道.(4)熱脹量超過(guò)100mm的架空敷設(shè)管道應(yīng)選用加長(zhǎng)管托,以免管托落到管橋梁下.(5)支架生根在鋼質(zhì)設(shè)備上,假設(shè)設(shè)備需熱處理時(shí),應(yīng)給設(shè)備專(zhuān)業(yè)提供墊板委托.當(dāng)設(shè)備為合金材質(zhì),墊板材料應(yīng)與設(shè)備材質(zhì)相同.(6)對(duì)于生根在設(shè)備或土建平臺(tái)上荷載較大的支架位置、標(biāo)高和荷載應(yīng)事先與相關(guān)專(zhuān)業(yè)聯(lián)系.3.(7)凡需要限制管道位移量時(shí),應(yīng)考慮設(shè)置限位架.(8)當(dāng)垂直方向有位移時(shí),可選彈簧支吊架

9、；彈簧根據(jù)具體情況可用于并聯(lián)和串聯(lián).(9)當(dāng)管道在支承點(diǎn)有垂直位移且要求支承力的變化范圍在6%以內(nèi)時(shí),管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架.(10)在管道支吊架通用圖中無(wú)法選出適宜的支吊架時(shí),可采取其它特殊形式支吊架.4應(yīng)力分析管道支吊架的設(shè)置除了對(duì)管系一次應(yīng)力的大小有著直接的影響外,還對(duì)調(diào)節(jié)管系的二次應(yīng)力/端點(diǎn)推力起著重要的作用.正確選用支吊架,調(diào)整和改善管系的應(yīng)力分布狀態(tài),使管系適應(yīng)變形的需要和管系端點(diǎn)推力在使用范圍內(nèi)是十分重要的.同時(shí),還可選擇某種類(lèi)型支架來(lái)限制管系在某個(gè)方向的位移,從而減少設(shè)備管嘴的應(yīng)力以保護(hù)設(shè)備,尤其是那些敏感設(shè)備,如壓縮機(jī)、汽輪機(jī)和機(jī)泵的管嘴等.411泵泵出口管道布置見(jiàn)圖1.圖

10、1泵出口管道布置假設(shè)彎頭處選用剛性吊架,對(duì)于溫度較高的介質(zhì),剛性吊架勢(shì)必會(huì)托空,管系上管道、閥門(mén)等重量以及熱脹力都落在泵嘴子上,支吊架失去了作用.改用彈簧吊架就會(huì)大大改善泵嘴子受力.412杠桿效應(yīng)在利用支吊架調(diào)節(jié)管道的應(yīng)力時(shí),管道設(shè)計(jì)中充分利用或消除支架的杠桿效應(yīng)是十分重要的.由于管道是一個(gè)剛度足夠大的彈性體,那么在任何有剛性支架的地方都會(huì)產(chǎn)生杠桿效應(yīng).以某廠減壓轉(zhuǎn)油線為例,見(jiàn)圖2.圖2減壓轉(zhuǎn)油線整個(gè)轉(zhuǎn)油線只有1個(gè)支架,它好比是1個(gè)杠桿,支架設(shè)置的位置直接影響到減壓塔嘴子的受力,如圖2支架在a和b位置不同,減壓塔嘴子的受力見(jiàn)表1.表1減壓塔嘴子的受力FX(N)FY(N)FZ(N)MX(Nm)M

11、Y(Nm)MZ(Nm)操作工況a-234-15832-1970-99082-964-365操作工況b-278-29327-2776-77412-1006775自重工況a-78-25845245949431-321452自重工況b-156-38730239058058-566519從數(shù)據(jù)中可以看出,由于FY方向的力較大,引起的MX的力矩也較大,但是FY值大,不一定MX的值就大,它還與力臂有關(guān),所以通過(guò)應(yīng)力分析不斷地嘗試,最終可以找到一個(gè)最理想的位置,使減壓塔嘴子受的力和力矩最小.管道設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)支吊架時(shí),先應(yīng)將管系通盤(pán)考慮一下,如果管系復(fù)雜可將它分成假設(shè)干個(gè)較簡(jiǎn)單的管系；對(duì)于高溫、高壓的管道一定要進(jìn)行應(yīng)力分析,以免由于支架的選擇不當(dāng)造