管道支吊架的设计及应注意的若干问题.docx

管道支吊架的设计及应注意的若干问题苏 军2010-4-212010-4-21 字体:大中小 管道支吊架是与管道紧密联系在一起的结构，是管道重要的组成部分之一。管道支吊架设计不当，在运行中会使管道其他组件易于损坏，更严重的是会使转动设备受损直至被迫停运。因此，该问题在工程设计中不可忽视。正确设计管道支吊架，这对于改善管系振动、适应管系变形等都有着重要的作用与意义。 一、管道支吊架的分类与结构组成管道支吊架的种类很多，按功能和用途可分为4大类8小类，详见表1。从管道支承的结构及连接关系等方面考虑，管道支吊架有管部附着件、连接配件、特殊功能件、辅助钢结构及生根件等组成。 表1 管道支吊架的分类大分类小分类序号名称用途序号名称用途1承重支吊架用来承受管道的重力及其它垂直向下荷载的场合1刚性支吊架无垂直位移的场合2可调刚性支架无垂直位移、安装误差严格的场合3弹簧支吊架有垂直位移的场合2限制性支吊架用来阻止、限制或控制管道系统热位移的场合4固定支架在固定点处不允许有线位移和角位移的场合5限位支架限制某一方向位移的场合6导向支架允许管道有轴向位移、不允许有横向位移的场合3恒力支吊架用于垂直位移大、希望保持管道在冷、热状态下支吊点的荷载不能变化很大的场合4防振支架用于限制、缓和往复式机、泵进出口管道和由地震、风压、水击、安全阀排出反力引起的管系振动7减振器需要弹簧减振的场合8阻尼器缓和往复式机泵、地震、水击、安全阀排出反力等引起的油压式振动 二、管道支吊架位置的确定方法 1.确定管道支吊架位置的要点与要求应满足管道最大允许跨度的要求，有压力脉动的管道，要按所要求的管道固有频率来决定支架间距，避免发生共振；有集中荷载时，支架应在靠近集中荷载的地方设置，以减少偏心载荷和弯曲应力；在敏感设备（泵、压缩机）附近设置支架，以防止设备嘴子承受过大的管道荷载；往复式压缩机的进出口管道或者是其它有强烈振动的管道，应单独设置支架且要落地生根，以避免振动传递；除振动管道外，应尽量利用已建构筑物的梁柱作支架的生根点，并考虑生根点所能承受的荷载，生根点的构造满足生根件的要求；要求作更详细应力分析的管道，其支架位置根据分析决定，基于维修方便，管道支吊架应设在不防碍管道与设备的连接和检修的部位；管道的支撑点在直立方向无位移时应采用刚性支吊架，有位移时应采用可变弹簧支吊架，位移量大时应采用恒力弹簧支吊架；沿直立设备布置的管道，第一个管架应设置承重支架，其后应分别设置导向支架。 2.典型配管的支架位置的确定方法针对容器类设备上部接管的支架位置的确定，通常的作法是，每根管道都有一个滑动承重架，当垂直管段较长时，可增加一个导向架，支架均生根在设备上。塔类设备管道的支架位置的确定方法是，塔类管道通常支承在塔壁上，第一个支架尽时靠近设备管口，以减小设备口和支承点的相对热膨胀位移，减小热胀的反力。如果第一个支架至管口的管道柔性不够，可改变管道走向适当增加管道的柔性。如果第一个承重架荷载过大时，可另设第二个承重架，但第二个承重架应选用弹簧架。泵管道的支架位置的确定情况是，泵的管道布置方式有很多种类，如RS1支架通常可作成可调节高度的承重架，再如DS1是限位架，要使泵进口水平管的轴线保持无偏移，泵口不至于承受过大的弯矩；RS2支架为滑动架，应注意支架至弯头的距离不易过小，否则将会脱空。DS是水平向限位架。此外，对大型水泵出口要注意止回阀关闭时的推力作用，在止回阀和切断阀附近应有坚固的支架，以承受水击及重力荷载。安全阀管道的支架位置的确定，其情况是，安全阀的管口承受外载引起的弯矩要求尽量小，以免阀体变形影响阀的性能。设置支架时除考虑承受管道的重力荷载外，还应注意泄放流体时产生的反力及其方向。安全阀出口管第一个支架的生根点不应生根在柔性大的刚结构上，同时支承点的垂直向热位移应尽量小。在温度较高的管道上，阀出口水平段应足够长，避免支架脱空。安全阀突然开启，容易产生振动，特别是大口径、大压差的安全阀应注意防振，出口管为气液两相时，更要注意防振和避免水击。关于控制阀组管道的支架位置的确定，其情况是，控制阀组通常在管道的弯头下面设置支架，对于常温的管道可采用固定架，对于有热胀的管道，应根据柔性分析的要求，将一个架设置成固定架，另一个架设置成滑动架或导向架。如果阀组很长，仅在阀组两端支撑，会使阀组中间下垂较大，应在中间增加一个支架，中间支架最好采用可调式支架，以便安装。中间架也可设置成固定架，热胀时向两端位移。 三、管道支吊架设计中应注意的问题 1.节省弹簧架弹簧架比普通支架贵，在长期工作状态下还有失效问题，不如刚性支架耐用可靠，过多的设置弹簧支吊架还会使管系各点位移方向失去控制，管系稳定性差，容易产生偏斜和振动，因此设计中应尽量减少弹簧架的设置。 2.减小管道与支架间的相对位移管道与支架间的相对位移在管道支架设计中非常重要。如透平机的蒸汽管道，低点为管径较小的冷凝水排出管，若在A点设支于地面的支架，弯头处设弹簧支座，这样会因蒸汽主管垂直管段很长又向下膨胀，而冷凝水管在A 点支于地面刚性较大，阻碍弹簧向下移动，这样易造成机器损坏，或导致其运行不正常。因此应将支于地面的支架改在从主管上生根，由于支架随主管一起升降，主管能够自由向下膨胀，这样管径较小的冷凝水管与支架间垂直向相对位移就会减至很小。 3.放空管道的支架，设计时要求计算反力及倾覆力矩，核算放空管的强度放空管末端部型式不同，对支架的设置要求亦不同。绝大多数常压设备及管道，包括水平力为平衡的三通式，多用于压差较大或要求排气垂直向上，它们在设置支架时都要考虑风荷载的影响。末端带弯头，对排气要求确定方向，但放空时会产生水平力。如果支架设置不合适，出口与支架的距离过大，喷气反力又大时，放空管可能会发生倾斜，因此管道支架设计时要求计算反力及倾覆力矩，核算放空管的强度。 4.防止管道振动刚性圆钢吊架连续安装多个时，管道的横向阻力很小，容易引起摆动和振动，从防止管道振动的角度出发，管架选型时应尽量不用圆钢吊架，或者不连续使用圆钢吊架。往复式压缩机对管道振动的防止更为突出，除考虑支架间距与固有频率的关系外，还要避免在楼面上、梁上设支架，以避免把管道的振动传递给建筑物，因此要求配管时把管道的支架生根在地面基础上。调节阀组除考虑支承重量外，还要考虑管道热膨胀以及承受振动的力。当阀门进出口压差大时，或液体管道减压过程产生气体时，均易产生剧烈振动。两相流的管道还应考虑水锤的可能性。如果热胀力允许，宜在调节阀的出口侧设固定架，进口侧设滑动架，必要时在调节阀出口侧的垂直管段上设