熱力管道彈簧支吊架設(shè)置

1、熱力管道彈簧支吊架設(shè)置摘要：如何正確選擇支吊架形式，并正確設(shè)計支吊架位置對管道合理承載荷載、 限制位移和控制振動等方面都有重要意義。而彈簧支吊架又是支吊架大家庭中的 主要成員，如何合理設(shè)置和正確選擇彈簧支吊架，對整個管系的安全平穩(wěn)運行起 著非常重要的作用。本文針對熱力管道的彈簧支吊架形式以及安裝位置做了詳細 分析，提出了熱力管道的彈簧支吊架選用原則和安裝方法。關(guān)鍵詞：熱力管道彈簧支吊架 選用安裝 、0刖言管道支吊架是與管道緊密聯(lián)系在一起的結(jié)構(gòu)，是管道重要的組成部分之一。 管道支吊架設(shè)計不當，在運行中會使管道其他組件易于損壞，更嚴重的是會使轉(zhuǎn) 動設(shè)備受損，直至被迫停運。為滿足管系的應(yīng)力要求，也需

2、要合理設(shè)置和正確選 擇彈簧支吊架。首先，應(yīng)使彈簧支吊架的間距不超過管道剛度和強度允許值下， 滿足管道膨脹柔性要求。其次，要準確計算彈簧支吊架對管道產(chǎn)生的一次應(yīng)力和 二次應(yīng)力，這樣才能保證彈簧支吊架選型得當，布置合理。因此，正確設(shè)計熱力 管道彈簧支吊架，對于改善管系振動、適應(yīng)管系變形等有著重要的作用與意義。1熱力管道彈簧支吊架的選用原則在熱力管道設(shè)計中，當管道支撐點處有較大垂直位移時，如果該點產(chǎn)生托空 或者過大推力，使支架失去其承載功能，該荷載轉(zhuǎn)移將造成管道一次應(yīng)力增加或 者相鄰支架超載，或?qū)⑹构艿喇a(chǎn)生較大的二次應(yīng)力，對管道和支吊架都不利。這 時，管道支撐點處就需要采用彈簧支吊架。另外，在與敏感

3、機械設(shè)備相連接的管 道處，也常常采用彈簧支吊架，以減少對設(shè)備的作用力和力矩，保證機械設(shè)備本 身安全。另外，彈簧支吊架設(shè)置的靈活性，其可變化的范圍較大。支吊架的位置、數(shù) 量和型式選擇往往因人而異。對同一個管系存在著多種支吊架設(shè)置方案，不同的 設(shè)置型式將反映出不同的應(yīng)力分布、應(yīng)力值及端點受力。因此，在進行管道設(shè)計 時，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 也是相當重要的。1.1嚴格控制支吊架間距支架間距尤其是水平管道的承重支架間距不得超過管道的允許跨距(即管道的 最大間距)，以控制其撓度、彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力不超限。一般連續(xù)敷設(shè)的管道允 許跨距(L)應(yīng)按三跨連續(xù)梁承受均

4、布荷載時的剛度條件計算，按強度條件校驗，取 兩者中的最小值。具體強度剛度應(yīng)該按照國家標準電廠動力管道設(shè)計規(guī)范(GB50764-2012) 中10.2.2條公式計算。另外注意在水平管道方向改變處，兩個支吊架間距的管子 展開長度不應(yīng)超過水平直管允許間距的0.75倍，其中一個支吊架應(yīng)靠近彎管或者 彎頭的位置。1.2滿足管系對柔性的要求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償 能力合理分配支架點和選擇支架類型。彈簧支吊架是諸多支吊架中的一種。由于熱力管道在運行過程中，會受到彈 簧支吊架與其重量不平衡的附加力，而且管道垂直位移越大，其荷載變化率也越 大。按可變彈簧支吊架規(guī)定，彈

5、簧荷載變化系數(shù)不大于25%，為了把荷載變 化率控制在這個范圍內(nèi)，彈簧支吊架只適用于管道垂直位移不太大的場合。彈簧支吊架的主要構(gòu)成部分就是彈簧，彈簧本身特性的好壞直接影響管道受 力狀態(tài)的好壞。彈簧支吊架是利用彈簧所具有的剛度，在外力荷載作用下可以變 形。彈簧支吊架在彈簧工作范圍內(nèi)，管道有小的變形過程時，不會完全失去其分 配荷載，從而控制荷載轉(zhuǎn)移量。彈簧支吊架一般用于管道在垂直方向有熱位移的 場所，引起管道支點的位置變化，若該點為剛性支吊架，將會妨礙管段的位置變 化，或使管段脫離支吊架，致使管道產(chǎn)生過大的應(yīng)力和力矩。并可能對管道自身、 設(shè)備或者相鄰管道造成不良影響。如果采用彈簧支吊架則不會產(chǎn)生這種

6、現(xiàn)象。1.3滿足支吊架生根條件彈簧支吊架的設(shè)置必須具備生根條件，不能在無法生恨的地方設(shè)置支吊架。 彈簧支吊架一般可生根在地面、設(shè)備或建、構(gòu)筑物上。除振動的管道外，盡可能 利用建筑物、構(gòu)筑物的梁柱作為彈簧支吊架的生根點，并應(yīng)考慮生根點所能承受 的荷載，生根點的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要錢。對于復(fù)雜的管道，尤其是需要詳 細應(yīng)力計算的管道，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果調(diào)整彈簧支吊架的位置。彈簧支吊架應(yīng)選用整定式彈簧支吊架，且彈簧荷載變化系數(shù)不應(yīng)大于25%。 另外當選用一個彈簧的變形量不能滿足要求時，可串聯(lián)安裝兩個彈簧，串聯(lián)的兩 個彈簧，承受的荷載應(yīng)相同，總位移量按每個彈簧的最大壓縮量的比例進行分配。 當實際荷載

7、超過選用彈簧規(guī)格表中最大允許荷載時，可選用兩個或者兩個以上的 彈簧并聯(lián)安裝，并聯(lián)安裝彈簧應(yīng)選用同一型號、相同剛度的彈簧，按并聯(lián)彈簧數(shù) 平均分配荷載。當管道在支撐點有垂直位移且要求支撐力的變化范圍在8%以內(nèi) 時，熱力管道應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。并且選用恒力彈簧支吊架時，其公稱位移 應(yīng)在計算位移量的基礎(chǔ)上留有20%的余量，且余量最小為20mm。2彈簧支吊架的安裝熱力管道系統(tǒng)是一個超靜定結(jié)構(gòu)，其自重荷載在各個支吊架間分配。常用的 管道荷重分配方法為吊零分配法，一般用電腦程序軟件計算。2.1彈簧支吊架的熱態(tài)凋零所謂吊零，是指按每個支吊點處在管道自重產(chǎn)生的垂直位移為零的條件來分 配支吊架荷重。按吊零分配荷

8、重的優(yōu)點是管系的自重應(yīng)力分布比較均勻，且這樣 的計算機程序開發(fā)比較方便。由于管道在整個使用過程處于熱和冷兩種狀態(tài)的交替之中。因此上述的荷重 分配可以在冷狀態(tài)實現(xiàn)，也可以在熱狀態(tài)實現(xiàn)。在冷狀態(tài)實現(xiàn)吊零荷重分配稱為 冷態(tài)吊零；在熱狀態(tài)實現(xiàn)吊零荷重分配稱為熱態(tài)吊零。當管道由一個狀態(tài)變到另 一個狀態(tài)時，由于支吊點位移，將使彈簧支吊架的受力發(fā)生變化，產(chǎn)生彈簧附加力。 顯然，如果支吊架按熱態(tài)吊零分配荷重，即管道在工作狀態(tài)下各支點正好承受分配 給它的荷重，管系上將不出現(xiàn)彈簧附加力；而如果分配的荷重在冷狀態(tài)下實現(xiàn)，則 管系在工作狀態(tài)下將承受彈簧附加力，從而增加管系在工作狀態(tài)下的應(yīng)力，這對 于處于高溫高壓下工作

9、的管道將是不利的。因此，在一般情況下，使分配的荷重 在熱狀態(tài)下實現(xiàn)（熱態(tài)吊零）。2.2彈簧支吊架的安裝彈簧支吊架必須嚴格按照要求定位和裝配。在施工過程中，定位裝置應(yīng)保持 不動，直到整個管系安裝完畢且試壓完成后，管系升溫前將定位裝置取出，使彈 簧正常工作。否則，會出現(xiàn)彈簧卡死、繞中心軸歪斜等現(xiàn)象，造成彈簧支吊架失 效。管系運行前，必須仔細檢查定位裝置是否取出，使彈簧正常發(fā)揮作用。此外， 在管系處于冷態(tài)時，如果彈簧支吊點處荷載過大，也會使彈簧裝置變形，甚至毀 壞。因此，往往要增加保護裝置，如彈簧箱，加厚殼體鋼板等措施。2.3彈簧支吊架的失效彈簧的失效主要有斷裂失效和彈力失效，其中斷裂失效最為常見，其危害也 最大。實踐表明，絕大多數(shù)彈簧的疲勞失效是由于高應(yīng)力造成的，而高應(yīng)力是彈 簧承受高荷載和大變形的必然結(jié)果。因此，在管道設(shè)計時，要力求避免彈簧承受 比較大的力或變形過大。如果承載過大，要考慮彈簧并聯(lián)的方法；變形過大，采 用彈簧串聯(lián)的方法。3結(jié)束語合理設(shè)置和正確選擇彈簧支吊架，可增加管系柔性，滿