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第三章 汽水管道的基础知识张都清第一节 汽水管道设计的基本原则一、 管道设备设计原则二、 系统图和原始图纸第二节 汽水管道的支吊架一、 基本概念二、 弹簧支吊架三、 恒力吊架四、 限位支吊架五、 减振器六、 支吊架的维护和检查第三节 汽水管道应力计算一、 原始参数二、 计算参数三、 钢材的许用应力四、 内压产生的应力及壁厚计算五、 应力验算六、 管道对设备的推力和力矩的计算第四节 管道附件第五章 在役汽水管道的检验 （1万字）张都清第一节 概述第二节 管道检验内容第三节 汽水管道的安全性评定第三章 汽水管道的基础知识张都清第一节 汽水管道设计的基本原则一、管道设备设计原则 管道装置的设计，一般由几名设计人员同时完成，为使设计技术风格一致，大家须遵守统一的设计原则： （1） 管道应成组、成排的布置，主要是为了强调美观和保证管道支吊架的经济性。 （2） 管道设备的连接，应尽可能的短而直，尤其是合金钢管道。同时，又要有一定的柔性，以减少由热胀和位移所产生的力和力矩。管道改变标高或走向时，应避免管道形成集聚气体或液体的死角；如不可避免时应在高点设置气阀、低点设置液阀。（3） 由于管法兰处易泄露，对于高温、高压管道除必须是用法兰连接外，其它应避免使用法兰连接。焊接连接的管道是保证管道无泄漏的最佳、最经济的方法。（4） 管道穿越楼板、平台及墙壁时要加套管保护，套管直径应不妨碍管道的热胀，并大于保温后的管道直径。（5） 管系中要尽量减少异型管件。管道设计时应最大限度的降低管道、弯管、阀门附件等异型管件的数量及与之相连的加工量，并可降低管道焊接、安装、质量检验费用。异型管件的减少，不但可以降低管道设备投资，更重要的是减少了焊口的数量，提高了管系的安全性。（6） 管道压力降的损失要求在允许的范围之内。二、系统图和设计资料管道设计是以确定最佳的热力系统图为基础，应有管道的平面布置图和立体图，图中应包括管道的下列的数据：1. 管道编号、设计压力、运行压力；2. 设计温度和运行温度；3. 阀门的编号；4. 管道的钢号、规格、理论计算壁厚、壁厚偏差；5. 设计采用的持久强度、弹性模量、线膨胀系数；6. 支吊架位置、类型；7. 监察端位置；8. 管道的冷紧口位置及冷紧值；9. 管道对设备的推力、力矩；10. 管道的最大值及其位置；11. 支吊架的安装载荷、工作载荷、支吊架的热位移等。第二节 汽水管道的支吊架一、基本概念1.支吊架的作用和分类汽水管道是火电厂中重要的部件，必修确保它的安全运行，为此，设计单位进行了精心设计，如正确的选用钢材，合理的布置管线及支吊架，严格准确地进行应力计算。除此之外，还需安装单位进行正确的安装和调整，否则合理设计的支吊架也不能保证管道的安全运行；在运行过程中还要合理地启停及检修（包括支吊架的运行及调整），才能防止管道过早的出现损坏；试验人员还需要定期对管道进行检验和研究，及时发现不安全隐患。由此可见，要保证管道的安全运行，需要多方面工作的配合。随着高参数大容量机组的增加，由于经济上和技术上的原因，工作应力水平和计算精度的提高，强度富裕量很小；由于管道直径与壁厚的增加，管道对设备的推力及力矩可能很大。管道破坏造成的危害更大。因此，为保证管道的安全运行就更显得重要，做到这一点的关键是管道日常的维护和检验，尤其是管道支吊架的维护和调整。管道支吊架是管道系统的重要组成部分，它的功能可概括为：承受管道载荷、限制管道位移和控制管道振动三个方面。其中承受管道载荷是管道支吊架的最主要、最普遍的功能。支吊架按其作用分为承重支吊架、限位支吊架装置和振动控制装置三大类，有的支吊架兼有其中两个或三个功能。见表31和图311。（1）承重支吊架按其在管道垂直位移时载荷的变化情况可分为恒力支吊架、变力支吊架和刚性支吊架。（2）限位支吊装置：是用以限制和约束因热胀引起管系自由位移为目的的装置。按其是否承受管系载荷可分为限位支吊架和限位装置两类。在限制管道位移的同时也承受管系重量的装置，称为限位支吊架。单纯限制管道位移而不承受管系重量的装置，称为限位装置。按其限位特性可分为限位装置、导向支架和固定支架三种。（3）振动控制装置：专门用来控制管道摆动、振动或冲击的装置统称为控制振动装置。控制不承受管系的重量，在正常情况下，不约束或较小约束管道自由地热位移。表31 管道支吊架的类型编号分类型式名称用途名称用途1承重支吊架以承受管系重量为目的的装置恒力支吊架用于管道垂直位移较大或需要转移载荷的地方变力支吊架用于管道垂直位移不太大的地方刚性支吊架用于管道无垂直位移或垂直位移很小且允许约束的地方2限位支吊架以限制和约束因热胀引起管系自由位移为目的的装置限位装置用于管管系中需要限制某一方向位移的地方导向装置用于引导管道位移方向或需要控制管道沿轴线转动的地方固定支架用于管道不允许任何方向位移的地方3振动控制装置用于制止管道摆动振动或冲击的控制装置减振器用于需要控制持续性的流体振动的地方阻尼器用于需要控制冲击性的流体振动和地震激扰的地方图3-1 管道支吊架装置的类型（图中管道装置类型编号与表1-1相同）2、管道支吊架的构成 （1）管部结构 直接安装在管子上的部件称为管部，它是管道支吊装置中唯一不可缺少的部件。管部结构按其对管道的支承方式可分为：悬吊式、支承式和拉撑式三类，按其同管道的连接方式可分为：焊接式(一般用于介质参数不高的管道)和夹持式(推荐普遍采用的型式)两种；按其所连接管道的形状位置可分为：水平管道、垂直管道（立管）和弯头(管)三种。 （2）功能件 用于实现管道支吊装置主要功能的核心部件称为功能件。承重支吊架中的恒力弹簧组件、变力弹簧组件；限位支吊装置中的拉撑杆；振动控制装置中的减振器、阻尼器等都属于功能件。 （3）根部结构 将管道支吊装置固定到承载结构上的部件称为根部。通常情况下，尽量将管道支吊装置直接固定(生根)在承载结构上。这种生根部件也可看作根部结构的一部分，但通常将其归在中间连接件中，这样对于此类支吊装置就没有独立的根部结构。在多数情况下，尤其是混凝土建筑结构，管道支吊点偏离承载结构，需要添加辅助钢结构，才能实现支吊装置的生根固定。这种辅助钢结构就是支吊装置的根部结构。 辅助钢结构有梁、立柱和构架三类，其中最常用的有悬臂粱、简支梁和三角架三种。 （4）连接件 用于连接管部结构与功能件；连接功能件与根部结构或连接管部结构与根部结构的部件均称为连接件。连接件大部分介于上述各类部件之问，故又称为中间连接件。这些连接件又都是刚性结构，也可称为刚性连接件 。中间连接件按其连接方式可分为夹持式、焊接式、螺纹连接式、销(轴)孔连接式、埋(嵌)入式、滚滑式等类型。 3.支吊架的载荷支吊架的载荷是指作用在支吊架的力和力矩，管道在工作过程中，有以下几种载荷作用于支吊架：管子重量；阀门、法兰和三通等管件的重量；保温层的重量；管内介质的重量（一般只考虑液体的重量，气体的重量忽略不计）；弹簧支吊架作用于弹簧的附加力；弹簧支吊架的转移载荷；滑动支架的摩擦力；管道的热胀冷缩、冷紧或连接设备的热位移产生的力和力矩；介质产生的作用力，如排气管和安全阀产生的排放反力等。前四项为管道的自重。通常把支吊架的载荷分为三类：工作载荷、安装载荷和结构载荷。工作载荷：管道正常工作时（热态），按支吊架布置情况，分配给该支吊架的管道自重，称为该支吊架的工作载荷。对于不承受附加力和力矩的支吊架（如恒力吊架），工作载荷就是该支吊架的工作时的实际载荷。工作载荷是支吊架弹簧和恒力吊架选用时的载荷依据，也是计算支吊架其它载荷的基础。安装载荷：管道处于安装状态时（冷态），支吊架承受的管道自重称为安装载荷。它与工作载荷的差别在于，管道在热态和冷态时的自重载荷的转移变化。例如，对于向下热位移的弹簧支吊架，安装载荷小于工作载荷；对于向上热位移的弹簧支吊架，安装载荷大于工作载荷；而恒力吊架的安装载荷和工作载荷等。安装载荷是确定弹簧支吊架的安装弹簧压缩值的依据。结构载荷：修正后的工作载荷加上有关的附加力和力矩，称为支吊架的结构载荷。对附加力和力矩（除工作载荷以外的所有力和力矩），应根据不同支吊架型式和具体的使用条件分别考虑。4.支吊架的热位移 管道由冷态到热态时，由于温度升高而膨胀，支吊架的支吊点产生相应的移动，这就是支吊点的热位移，并由此产生管道的热胀。管道的热胀，一般是受到制约的，于是管道引起热胀应力，大机组的高温管道热位移往往很大，导致管道局部位置的热应力超标，对设备的推力超过允许值。一般采取下面的一些方法使管道的应力合格。采用专门补偿装置补偿，亦可由管系自身柔性产生弯曲和扭转变形实现自补偿。依靠管道自身补偿能力来吸收管道热伸长，在长管道中，热位移值可能很大。可采用弹性弯曲和扭转变形实现自补偿。选择支吊架的型式时，根据支吊架的垂直热位移的大小和方向，确定刚性支吊架、弹簧支吊架或是恒力吊架。支吊架的弹簧压缩值不能超过允许值，且冷热态的载荷变化不能超过规定，这些都与热位移的大小和方向有关。5.支吊架的间距支吊架的间距关系到管道自重应力的大小和管道的变形，间距选择不当，也可能引起管道的振动，支吊架的间距，应能满足管道的强度和刚度条件，并能保证管道运行中的稳定。支吊架的强度条件：管道强度应按火力发电厂汽水管道应力计算技术规定（SDGJ-90）有关外载应力验算的规定计算，使管道的持续外载当量应力在允许范围内；并且单跨距管道按简支梁计算，管道自重引起的最大弯曲应力不应大于23.5MPa。（31）按照强度条件，均布载荷水平直管道的最大支吊架间距按下式计算：（32）按照刚度条件,均布载荷水平直管道的支吊架允许最大间距用下式计算:式中: Lmax-支吊架的最大允许间距,m； Et-钢材在设计温度下的弹性模数,KNmm2；I- 管子截面惯性距,mm4；q-管子单位长度自重,KN/m。水平90弯管两端支吊架间的管道展开长度，不应大于水平直管上允许支吊架的最大间距的0.73倍。二 、弹簧支吊架通常所说的弹黄支吊架之所以又称为变力(可变)弹簧支吊架是相对于恒力弹簧支吊架而言。也就是弹簧支吊架的载荷随着所支吊的管道的位移而变化。图32 弹簧吊架结构它由弹簧、壳体、压盖、载荷和位移指示器以及锁定装置等组成。带有“热”和“冷”状态位置标志的载荷和位移刻度板，可以清晰地显示出支吊架在热状态和冷状态时的载荷和位移值。这类弹簧支吊架在出厂前已按设计要求将载荷整定在冷态载荷位置，在安装运行时还可根据变化了的载荷加以调整。锁定装置在管道进行水压试验或其它需要时，将弹簧支吊架锁定成刚性支吊架来使用。1.弹簧支吊架的工作原理当管道的支吊点有垂直方向的热位移时，如果采用刚性支吊架，对向上热位移的支吊点，热态载荷就会大幅度下降，甚至悬空不吃力；而对向下热位移的支吊点，不但承受上位移支吊架的转移载荷，而且要承受较大的限位作用产生的管道热胀推力或力矩。这时支吊架本身和管道应力（包括自重一次应力和热胀二次应力）产生相应的有害影响。因此，有垂直方向热位移的支吊点，除了专门设置的限位刚吊外，一般应选用弹性支吊架，弹簧支吊架便是其中一种。在弹簧支吊架中，支吊架的载荷直接与弹簧力相平衡，而弹簧力等于弹簧刚度与压缩值的乘积。当支吊点产生垂直方向的热位移时，弹簧压缩值也发生改变，支吊架的载荷也就发生变化， 如能选择合适的弹簧，支吊架载荷变化就会限制在某一允许范围之内，不会发生刚性支吊架那样载荷大幅度变化或完全不吃力的情况。弹簧支吊架的设计，目前多数采用热态吊零方案，即管道在热态时，弹簧支吊架的载荷等于分配给该支吊架点的工作载荷。因此，管道在冷态时（安装状态），弹簧支吊架的载荷（安装载荷）比工作载荷或大（上位移时）或小（下位移时）些。弹簧的载荷和压缩值是有一定限度的。当单个弹簧不能满足热位移要求时，可以串联弹簧；当单个弹簧不能满足载荷要求时，可以并联弹簧。弹簧支吊架工作中，有一定的载荷变化；热位移较大的支吊点，需串联多个弹簧，而串联数量是有限的。因此，对严格控制载荷变化和热位移很大的场合，弹簧支吊架将不能满足需要。但它具有结构简单的优点，所以应用还是非常广泛。2. 弹簧特性和工作范围弹簧使用特性参数主要有允许变形量、允许载荷和刚度。弹簧压死时的压缩值（全压缩值或称极限压缩值）用b表示，对应的载荷（即极限载荷）用Po 表示。为了避免弹簧支吊架成为刚性支吊架（弹簧压死）。或是空不吃力，并保证压缩值与载荷之间为线性关系，弹簧工作时，不允许压缩值过大或过小。最大允许变形量用max表示，对应的最大允许载荷用Pmax表示。max一般取（0.70.8）b，现行支吊架标准中，max0.7b。弹簧最小允许压缩值用min表示，对应的最小值允许载荷用Pmin表示。min一般取（0.20.3）b，现行支吊架标准中，min 0.3b。单位压缩值所需的力称为弹簧刚度，用P表示。P=P/=Pmax/max=Pmin/min（N/mm）（33）式中P为压缩力（应在Pmax 和Pmin范围之内）；为压缩值。刚度的倒数称弹簧系数，用K表示（mm/N）。弹簧在工作过程中，管道由冷态到热态时的载荷变化与支吊架工作载荷之比，称为载荷变化系数，用C表示。C=|P|/Pop=|Pop-Per|/Pop=PZt/Pop (34)式中：Pop为支吊架工作载荷（N）；Per为支吊架安装载荷（N）；P为弹簧刚度（N/mm）；Zt为支吊点垂直位移（mm）。弹簧工作过程中，需要满足支吊架的工作载荷、安装载荷、载荷变化率的要求以及支吊点热位移的需要，因而弹簧的实际允许工作范围就受到相当的限制。下面详细分析一下满足上述要求时的弹簧工作范围。3. 弹簧规格和技术要求弹性支吊架弹簧已实现了标准化、系列化。从火力发电厂汽水管道设计技术规定中可以查到的弹簧标准系列。支吊架弹簧在生产制造中要满足下列技术要求：弹簧表面不应有裂纹、折叠、分层、过烧等缺陷。弹簧材料应满足60SizMnA钢技术条件。弹簧两端应有不少于3/4圈的拼紧圈。两端应磨平，磨平部分不少于园周的3/4。弹簧的节距应均匀，节距偏差不应大于0.1*（t-d），其中t为节距，d 钢丝直径；且在最大压缩值范围内，弹簧的工作圈不得相碰。弹簧两个端面应与轴线垂直，弹簧倾斜量不应超过自由高度2%。弹簧在最大允许载荷范围内，其载荷与标准载荷的偏差，不应超过10%。弹簧应有出厂合格证件。用于主蒸汽、再热蒸汽、主给水管上的弹簧，安装前应进行刚度测定。必要做全压缩试验：弹簧压缩到极限状态保持5分钟。卸去载荷后，永久变形量不得超过原自由高度的2%；如超过规定，应进行第二次全压缩试验，两次试验的总永久变形量不得超过原自由高度的3%。4. 弹簧选择和支吊架的安装整定（1）弹簧选择的基本原则第二节详细叙述了弹簧的适用范围，其结论是弹簧选择的理论基础。选择弹簧时，在任何情况下压缩保证在max至min之间，弹簧的安装载荷和工作载荷均不应超过其最大允许载荷。载荷变化率不应大于规定值，管道由冷态到运行状态，弹簧的载荷变化系数不应大于35；对于主要管道，不宜大于25。当热位移量较大，单个弹簧不能满足热位移要求时，需串联弹簧，此时热位移值按照刚度分配，弹簧串联使用时，每个弹簧的载荷是一样的，故串联弹簧的最大允许载荷应一样（即弹簧号应一样，类别可不同）。由单个弹簧的允许热位移值和允许串联数量可知，弹簧吊架的热位移适用范围为：上位移时约60mm，下位移时约80mm，超过此范围时应选用恒力吊架。对弹簧支架，为了支架的稳定性很少采用串联弹簧结构。单个弹簧不能满足载荷要求时，或结构上需要采用双吊结构时，需并联弹簧。并联弹簧的安装载荷是一样的，热位移时弹簧的压缩值变化也相同，即工作载荷也一样，可以并联弹簧应选择完全相同的弹簧，即选用同类、同号弹簧。 （2）弹簧支吊架的选择弹簧支吊架编号的确定：根据管道运行时的计算工作载荷、工作位移量、位移方向，查GB10182或者JB/T 8130.2的表1来确定。若管道的位移方向向上，从表1的中线和上粗线之间查得工作载荷，再按位移量向上查得安装载荷。若管道的位移方向向下，从表1的中线和下粗线之间查得工作载荷，再按位移量向下查得安装载荷。选用时，不论管道的位移向上和向下，均应使工作载荷和安装载荷在表1的上下两组线之间，并满足载荷变化率不大于25的要求。例题：某一管道工作载荷为8225N，运行时位移向上，计算位移量为10mm，根据管线布置确定安装类型为A型，试选择吊架型号。1) 查JB/T 8130.2的表1,确定该吊架的位移范围为10-30mm;2) 在表1的中线和上粗线检查的编号13的吊架工作荷载8225N;3) 以8225N对应的030mm刻度值，向下10mm查得安装载荷9721N;4) 验算载荷变化率为18.2%小于25%;5) 选用吊架型号为TD 30A 13。(3) 弹簧支吊架的安装和调整 支吊架安装前应对选用的另部件与设计图纸仔细地核对。管道支吊架的正式安装，一般在管道基本就位，且在冷紧口两端的固定口尚未固定时进行。吊杆长度和可调方向，应能满足管道冷紧时支吊点的位移量和方向。弹簧组件的指示器应朝便于观察的方向。 弹簧支吊架安装时，弹簧处于锁定状态，相当于刚性支吊架，各支吊架的受力可能很不均匀，安装过程中随时调整支吊架的受力大小。支吊架安装完后，应系统地检查、调整一次，使两端的固定口和冷紧值，应能满足对口工艺和设计要求，且支吊架受力没有明显的过大过小现象。 管道冷紧时，应随时调整支吊架的受力程度，使之大体保持冷紧前的水平。 管道进行水压试验前和保温前后，应对支吊架的受力状态进行一次全面检查和调整。 管道冲管前拿掉弹簧固定销子。此时通过调整花兰螺丝或可调支座，调整支吊架载荷，使固定销子能够轻松地取出。管系中所有支吊架达到正常运行状态后，对所有弹簧支吊架的载荷进行系统地调整，使内外销孔仍然对齐，此项工作往往要经过几次反复调整才能完成。调整后的弹簧支吊架，应对其位移和载荷指示器位置作出记录。 蒸汽管道冲管时，应检查各支吊架的工作状态。管道正式投入运行，且达到额定温度八h后，应对热位移值和载荷作出记录.如与设计值有偏差时，应分析原因并进行调整。支吊架调整时，通过花兰螺丝或可调支座调整支吊架载荷，只有支吊架载荷等于设计安装载荷时销子才能取出。因此，载荷调整可以达到较高的精度。在遇到打水压(蒸汽管)等有可能使弹簧超载情况时，可随时上固定销，较为方便。特殊形状的弹簧压盖，增加了弹簧的稳定性，能适应管道一定的水平位移。 三、 恒力吊架弹簧支吊架的载荷是随位移发生变化的，热位移量越大，载荷量变化也越大。恒力吊架的载荷是不随热位变化而保持恒定（或变化极小）。随着机组容量的增大，支吊架的工作载荷和热位移值都大大增加；大机组的主要管道的应力水平也高，对支吊架载荷变化的要求也严格。因此，弹簧支吊架难以完全满足要求。恒力吊架，以恒力原理分为，理论恒力型和近似恒力型两种。结构上，用得最多的是弹簧式恒力吊架。目前，我国主要采用PH（LH）型和H1型恒力吊架。（一）H1型恒力吊架1. 结构与工作原理H1型恒力吊架结构见图33。图33 H1型恒力吊架结构图此种恒吊主要由固定外壳、中间转体、弹簧三部分组成。此外，尚有负荷调整器、转体位移指示器、转体限位器等附件。固定外壳固定在吊架生根结构上。而中间转体支撑在其上，并可绕A轴转动。弹簧盒也支撑在固外外壳上，且可绕D轴转动。中间转体上有若干个吊杆孔B，可根据热位移大小选用其中一个。AB距离越大，允许热位移就越大。B孔上挂着吊杆，吊杆上有花兰螺丝，吊架调整时可用它调整吊杆长度。弹簧力作用在转体的C点，AC距离可借助负荷调整器进行调整，AC距离越大吊架载荷就越大。转体在吊杆力（吊架载荷）和弹簧力共同作用下，按力矩平衡原理工作。图34是工作原理分析图。图34 H1型恒力吊架工作原理在ACD中（45）转体上作用有2个力，一个是吊杆载荷W，另一个是弹簧力P。它们对A轴的力矩大小相等方向相反。WABSin R=Ph（36）弹簧力 P=P（37）式中 P为弹簧刚度（N/mm）；为压缩值（mm）将弹簧力P和h的导出值代入（36）式得：WABSin R= PACADSin T/CD（38）吊架结构设计上可做成R=T， 使用时，可作到=CD。 于是（48）式变为： W= PACAD/AB（39） （39）式右面是与热位移无关的常数，故吊架载荷W将不随热位移而变保持恒力。转体转动范围是AB轴线在xx轴（即水平线）上下30范围。当热位移向上时，AB轴线需靠近下偏30位置安装；热位移向下时，AB轴线需靠近上30位置安装；如果吊架的允许热位移值有较大富裕量时，AB轴线也可安装在中间某一位置。弹簧安装压缩值，必须以=CD的原则确定。因为转体在不同安装位置时CD值不相同，故弹簧安装压缩值也就不同。使用时，只要安装时满足=CD，热位称时仍可保持两者相等。因为热位移时CD的变化量等于弹簧压缩值的变化。下面分析一下，弹簧安装压缩值不等于CD时，对吊架载荷和恒力特性的影响。由（39）式可得出：W=WHF/CD（310）式中：WH为载荷，即=CD时为设计载荷。如果CD，则安装载荷/CD成比例的发生偏差。CD的安装载荷偏大，QH 。QHA/ QH =3500/2000=1.75。吊架允许热位移为：yA=300（2/3-0.51.75）=187.5mm定位齿定在y=yA =187.5mm位置。主簧初压值为yH =300mm。三、限位支吊架1. 限位支吊架的基本概念弹簧支吊架和恒力吊架都属弹性支吊架，它们的共同点是，不承受管道的热胀和冷紧推力，对管道热位移不起限制作用。这对改善管道热胀二次应力和自重一次应力有一定的好处。以往的高温管道，除了端点是刚性支撑外，几乎全部采用弹性支吊架。这种支吊架设置方式，对中、小型机组还比较适用，而在大机组管道设计中出现的问题和矛盾就特别突出。随机组容量的增大，主蒸汽、再热蒸汽等管线长度不断增长，加上工作温度的提高，使管道支吊点热位移值（包括垂直和水平位移）也大幅度增加，以至于 吊架的选用，吊杆偏装和满足吊杆长度等问题变得很困难。高压、高温管道，由于管径大、管壁厚、热胀量大，对连接设备和建筑结构的热胀力或冷紧力（力矩）都很大，很难满足设备要求的限定值，对建筑结构的设计也带来难题。旁路管道，由于管线较短，管系刚度往往较大，且与主管的接口位置有较大的热位移，使管道的热胀二次应力普遍偏高。特别是大机组多采用双路管道系统，管道布置往往不对称，造成旁路管的二个接口有较大的相对位移，更增加了旁路管布置的困难。上述各种问题，单纯通过管道布置方式的改变，很难圆满的解决问题，而且会增加材料消耗，采用限位支吊架则是解决问题的较方便途径。限位支吊架是以限制管道热位移为主的支吊架（有的也承受管道重量）。与固定支架不同的是，限位支吊架只限一个或二个方向的线位移，而对管道的角位移一般不加限制。这种不完全的限位，对管道的热胀应力影响较小，却能达到多种有益的效果。通过限位支吊架，可以把管道热胀人为的分成若个独立段，使支吊点的热位移值大幅度降低；也可根据需要，改变管道上某些点的热位移值和方向。采用限位支吊架，可以调整管道的热胀二次应力，使一些高应力点的应力得以降低。如果需要限制管道对设备的推力，也可通过限位支吊架实现。管道设置限位支吊架后，比起全部采用弹性支吊架，稳定性增加，可以降低管道振动。管道重量偏离设计值，或支吊架载荷调整偏离设计值的情况是大量存在的。如果管道全部采用弹性支吊架（特别是大量采用恒吊时），这种不平衡力将大部分转移到管道端点，引起管道弹性变形和自重一次应力的增加，也可能对连接设备的正常运行带来危害。如果管道中采用了一定数量的承重型限位支吊架，则上述不平衡力将分摊到限位支吊架和管道端点上，对管道和连接设备的危害将大大减小。限位支吊架主要用于热胀量大的主蒸汽、再热蒸汽等高温管道中。2 . 限位支吊架常用型式广义的说，凡是具有限位功能的支吊架都应属于限位支吊架，如固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架等，但目前所指的限位支吊架并不完全包括这些支吊架。这一方面考虑历史上形成的支吊架分类习惯，另一方面这些支吊架的使用方式，也与专用限位支吊架有一定的差别。如固定支架是限制三个方向的线位移和角位移（即完全限位）；一般的滑动支架和刚性吊架，用在y向位移近似为零的支吊点，因而也就不存在限位问题。由于采用限位支吊架的目的不同和安装位置的差异，限位支吊架的标准化工作比较困难。下面介绍几种常用的限位支吊架型式和它们的特点。导向支架是承垂型限位支架，用于水平管道上，限位方向是y向向下和垂直于管道轴线的水平方向，导向支架已列入支吊架设计标准中。现行标准中，导向板与支架管部的间隙为4mm，允许管道水平面角位移为0.62（大径管为小值），而管道的实际型位移一般是0.5左右，加上导向板的刚度较弱，所以导向支架一般不具备限制管道角位移的功能。导向支架多用于水平布置的门形补偿器两侧，或用于轴向补偿的波形补偿器两侧，达到防止门形补偿器背部热位移过大和避免波形补偿器的目的。限位刚吊的结构与一般刚性吊架相同，只是使用条件的不同。限位刚吊用在有y向热位移的吊点，用来限制吊点的向下热位移。限位刚吊不但承重而且承受较大的限位力，载荷较大，吊杆比一般刚性吊架粗的多。按限位刚吊的限位功能，一般只能用于有向下y向位移的吊点，但实际工程中也用于有向上热位移的吊点。此时，应特别注意在热态时刚吊载荷的大幅度减小，甚至完全悬空不吃力的情况发生，以免使管道自重一次应力的大量增大。火力发电厂主蒸汽、再热蒸汽管道的y向膨胀量都很大，因而限位刚吊应用很普遍。在管系中，限位刚吊和管道端点构成重力静不定力系，它们的实际安装载荷与设计安装载荷往往存在较大的偏差，在安装、调整支吊架载荷时，需要对限位刚吊的载荷进行实测调整，否则会对管道的自重一次应力有不利影响。限位支架是限制支吊点水平位移的限位支吊架，可装于水平管和立管上。3. 设有限位支吊架管道的冷紧管道设限位支吊架后，管道为膨胀补偿由限位支吊架分成若干个独立管段，管系的冷紧方式和具体工艺要求，也就与无限位时有所不同。为了说明设有限位支吊架管系的冷紧特点，首先回顾一下无限位管系的冷紧。管系无限位时，整个管系为一个膨胀补偿段，三个方向的冷紧集中在一个冷紧口进行。冷紧时，如果冷紧口两侧的冷紧位移量不按两侧管段的柔性进行分配，则冷紧装置未松开前，两侧管段冷紧效果不相同；但冷紧装置松开后，管道可按各段的柔性自行调整冷紧位移量，特别是支吊架的载荷调好后，管道重量对冷紧位移的影响因素可以消除，管道各点的冷紧位移，完全由管道各段柔性自行调整，热位移时，各点的热位移量也是按各段柔度自行分配膨胀量，达到整体管道为同一冷紧比。因此，对无限位管道的冷紧，其冷紧口两侧的冷紧位移量，可不作严格的限制，也可以靠管道重力进行冷紧，因为它们对冷紧效果的影响，只存在于冷紧装置未松开前，或支吊架载荷未调好前，对最终冷紧效果并无实质性影响。管道设限位支吊架后，由于膨胀位移和冷紧位移受到限位支吊架的制约，故冷紧量如何分配到各限位段，或冷紧口两侧的冷紧位移如何分配，以及冷紧过程的工序和工艺，将直接影响到冷紧效果，因而冷紧方法和具体要求也就变得较为复杂。有限位支吊架管道的冷紧，按冷紧口数量分为整体冷紧和分段冷紧两类；整体冷紧时，整个管系只设一个冷紧口，分段冷紧则每个限位段都设冷紧口。按冷紧量的分配方式，可分为按限位段柔度分配冷紧量和按膨胀量分配冷紧量两类。对冷紧效果有直接影响的是冷紧量的分配方式，而冷紧口的数量只是具体工艺过程不同而已。分段冷紧是各限位段都设冷紧口，分别进行冷紧。冷紧前需装好限位支吊架，限位支吊架参与冷紧。进行冷紧前，需对各冷紧量统一进行检查，然后依次进行冷紧。冷紧过程中，限位支吊架不作调整。分段冷紧采用按限位管道柔度分配冷紧量时，由于各限位段的柔度和膨胀量并不成比例，各段的冷紧比不相同，特别是各限位段的柔度和