火力發(fā)電廠汽水管道支吊架講座課件

火力發(fā)電廠汽水管道支吊架講座

1概述1.1支吊架的作用對(duì)汽水管道起著支承重量、平衡介質(zhì)反力、限制位移和防止振動(dòng)。管道支吊架的正常工作狀態(tài)保證了管系應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求，從而使管道達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。1.2支吊架的分類(lèi)承重類(lèi)：支架、吊架限位類(lèi)：剛性吊架、導(dǎo)向支架、固定支座減振類(lèi)：減振器、阻尼器按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：彈簧支吊架、恒力吊架1.3支吊架的荷重1.3.1支吊架荷重的組成①管子重量；②管件（閥門(mén)、三通、法蘭）重量；③保溫層重量；④管內(nèi)液態(tài)介質(zhì)重量；⑤彈簧支吊架中彈簧的壓縮力（上熱位移的支吊點(diǎn)）；⑥彈簧支吊架的轉(zhuǎn)移荷重；⑦滑動(dòng)支架的摩擦力；⑧管道熱脹冷縮、冷緊產(chǎn)生的力或力矩；⑨介質(zhì)排氣反力；⑩地震力；⑾室外管道所受風(fēng)雪載荷等。1.4支吊點(diǎn)的熱位移及影響1.4.1熱位移管道由冷態(tài)到熱態(tài)時(shí)，由于熱膨脹使各支吊點(diǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的移動(dòng)量。上熱位移↑下熱位移↓水平熱移1.4.2熱位移作用①設(shè)計(jì)參數(shù)之一，是支吊架設(shè)計(jì)選型依據(jù)之一；②冷緊，管道熱膨脹產(chǎn)生的約束力和力矩，由固定支架和限位支吊架承受。管系受到的熱脹應(yīng)力（二次應(yīng)力）是管道應(yīng)力驗(yàn)算的要求之一。管系運(yùn)行中由于種種原因產(chǎn)生的熱應(yīng)力明顯超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)，會(huì)減少管系壽命。為了減少管系的熱脹力，安裝時(shí)要進(jìn)行冷緊。③對(duì)管道安裝及運(yùn)行的影響支吊點(diǎn)有水平方向的熱位移時(shí)，要采用滾珠（柱）盤(pán)等減小膨脹及收縮時(shí)的摩擦力及保證管道正常熱脹。有水平方向熱位移的吊架，吊桿必須有足夠的長(zhǎng)度，安裝時(shí)要適當(dāng)偏裝。選用恒力吊架時(shí)，上位移的支吊點(diǎn)采用轉(zhuǎn)動(dòng)體下偏裝，下位移的支吊點(diǎn)采用上偏裝。運(yùn)行中管道的熱位移量往往與設(shè)計(jì)熱位量不符、情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起各支吊架設(shè)計(jì)工作荷載與實(shí)際工作荷載明顯不同；甚至一些支吊架發(fā)生脫空或卡死。選用彈簧支吊架時(shí)，過(guò)大超過(guò)設(shè)計(jì)值的下位移會(huì)使彈簧壓死，過(guò)大的上位移會(huì)使彈簧脫空。過(guò)大的上位移可能使恒力吊架脫載、過(guò)大的下位移會(huì)使恒力吊架轉(zhuǎn)動(dòng)體卡死并過(guò)載。安裝時(shí)冷緊量往往與設(shè)計(jì)值不符，這也是支吊點(diǎn)實(shí)際熱位移值與設(shè)計(jì)值不符的原因之一。1.5支吊架的間距支吊架間距是保證管道的強(qiáng)度和防止過(guò)大變形的重要參數(shù)，它由管道的自重（包括保溫層重量）、剛度等確定。水平管道的軸向一次應(yīng)力中，自重產(chǎn)生的軸向應(yīng)力占有較大的比例、且自重應(yīng)力與支吊架間距的平方成正比，立管中由自重產(chǎn)生的軸向應(yīng)力與吊架間距成正比。設(shè)計(jì)中正確選擇支吊架間距不但保證管道的強(qiáng)度，而且使得各計(jì)算管段（如兩支吊之間的彎管可作為計(jì)算管段）的一次應(yīng)力、一次＋二次應(yīng)力的數(shù)值相近。運(yùn)行中若有支吊架脫載，不但發(fā)生荷載的轉(zhuǎn)移、顯然支吊架間距也發(fā)生根本改變。按照DL/T5054-96《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》等。①管道的最大撓度≤2.62mm，均布荷載水平直管段的支吊架允許最大間距為：（m）式中：Et——材料設(shè)計(jì)溫度下的彈性模數(shù)，kN/mm2；I——管子截面慣性矩，cm4；q——管道單位長(zhǎng)度自重，kN/m。②按照強(qiáng)度條件、均布荷載水平直管段的最大支吊架間距為：（m）

式中：w——管子截面抗彎矩，cm3。③水平90o彎管兩端支吊架的管段展開(kāi)長(zhǎng)度，不應(yīng)大于水平直管段上允許支吊架最大間距的0.73倍。④垂直管段上支吊架的間距，可大于水平管段支吊架最大允許間距的數(shù)值。但不應(yīng)超過(guò)支吊架的允許荷重，同時(shí)還應(yīng)注意支吊架間距增大后，不致降低管道的穩(wěn)定性而引起管道震動(dòng)。③滑動(dòng)支架、導(dǎo)向支架的滑動(dòng)面采用聚四氟乙烯塑料板，原《火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》推薦選用滾珠盤(pán)或滾柱盤(pán)支架。④運(yùn)行中滑動(dòng)支架、導(dǎo)向支架可能發(fā)生卡澀或脫空。2彈簧支吊架彈簧支吊架典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。彈簧支吊架的荷重直接與彈簧力相平衡，即彈簧力F等于彈簧剛度與壓縮值的乘積。式中：F——彈簧力（N）；——?jiǎng)偠龋∟/mm）；——彈簧壓縮值（mm）；或式中：K——彈簧系數(shù)（mm/N）。圖2可變力彈簧支吊架典型結(jié)構(gòu)1—底板；2—?dú)んw；3—彈簧；4—頂板；5—指示板；6—松緊螺母支吊架彈簧應(yīng)滿足以下要求：（1）表面不應(yīng)有裂紋、折迭、分層等缺陷，彈簧材料應(yīng)滿足60Si2MnA鋼的技術(shù)要求；（2）彈簧兩端應(yīng)有不少于3/4圈的拼緊圈，兩端應(yīng)磨平，磨平部分不少于3/4圈。（3）彈簧規(guī)格（絲徑d、外徑D、自由高度H0、剛度系數(shù)、彈簧系數(shù)K、節(jié)距t、工作圈數(shù)、總?cè)?shù)、允許壓縮值或最大工作變形量、允許荷重等）應(yīng)符合要求，支吊架彈簧規(guī)格可查閱有關(guān)手冊(cè)。2.2彈簧吊架的故障（1）脫開(kāi)；（2）壓死；（3）壓偏；（4）彈簧斷裂；（5）規(guī)格型號(hào)與設(shè)計(jì)不符；（6）彈簧壓縮高度與設(shè)計(jì)值相差過(guò)大。3恒力吊架彈簧吊架在工作中由于實(shí)際熱位移與設(shè)計(jì)不同、使得實(shí)際工作高度與設(shè)計(jì)工作高度不同時(shí)，其實(shí)際工作荷重與設(shè)計(jì)值不同。管道在起停過(guò)程中，支吊點(diǎn)的熱位移不斷變動(dòng)、彈簧支吊架的實(shí)際工作荷載也變動(dòng)。支吊點(diǎn)的熱位移很大時(shí)，彈簧吊架要多個(gè)串聯(lián)才能使用，而有時(shí)結(jié)構(gòu)上不允許。恒力吊架適合在熱位移值大，實(shí)際熱位移不能準(zhǔn)確掌握，對(duì)荷重變化要求嚴(yán)格時(shí)選用。在整個(gè)熱位移過(guò)程中恒力吊架荷重始終不變。3.1恒力吊架結(jié)構(gòu)及工作原理

典型恒力吊架結(jié)構(gòu)如圖3，它由固定框架12（外殼）、彈簧16、載荷調(diào)節(jié)器9、轉(zhuǎn)動(dòng)體（回轉(zhuǎn)框架）10等組成。轉(zhuǎn)動(dòng)體繞主軸1可以在外殼中轉(zhuǎn)動(dòng)，外殼通過(guò)生根螺栓11與槽鋼吊架根部相聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)體的一端通過(guò)掛孔7與吊桿3及載荷螺栓6等聯(lián)結(jié)、吊桿可以沿掛孔轉(zhuǎn)動(dòng)（通常轉(zhuǎn)動(dòng)體有多個(gè)掛孔，分布在以主軸1為中心的同一輻射半徑上）。轉(zhuǎn)動(dòng)體中有荷載調(diào)節(jié)器螺栓，彈簧力通過(guò)拉板13及拉桿螺栓15作用在載荷調(diào)節(jié)器9的調(diào)整螺栓中部位置。彈簧固定在外殼上，彈簧力由拉桿螺栓傳給拉板，二者之間活動(dòng)聯(lián)結(jié)。恒力吊架的工作原理可由圖4的分析說(shuō)明。圖中A為主軸1、B為掛孔位置、C為彈簧力作用在荷載調(diào)節(jié)螺栓上的位置（即拉板13與其交點(diǎn)）、D為彈簧座在外殼上的位置。轉(zhuǎn)動(dòng)體上荷載W、彈簧力F組成以主軸A為中心的二個(gè)力矩、工作時(shí)它們大小相同、反向相反。DCABFVβSTRhDW圖4恒力吊架工作原理分析圖是荷載W對(duì)A軸的力臂，h是彈簧力F對(duì)A軸的力臂。h與∠T的關(guān)系如下得出：在△ADC中，按正弦定理：∵∴（3-2）又彈簧力（3-3）式中：為彈簧剛度（N/mm），為彈簧壓縮值（mm），由以上3式可得：（3-4）在結(jié)構(gòu)上可做到∠R=∠T，由圖3可見(jiàn)只要∠V=∠S即可。通常二者均為60o，如果恒力吊架裝配時(shí)，使得，則工作中仍然保持，可得：（3-5）

由（3-5）式可見(jiàn)工作荷重W與支吊架熱位移無(wú)關(guān)，而且保持不變。

3.3恒力吊架故障或失效要點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)情況不符使得恒力吊架脫空（轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)至上30o后被上限位器卡死）。（2）同1情況，恒力吊架卡死成為“剛吊”（轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)至下30o后被下限位器卡死）。（3）掛孔位置安裝錯(cuò)誤，不符合設(shè)計(jì)要求。（4）偏裝角與設(shè)計(jì)要求不符（上偏裝誤裝成下偏裝、下偏裝誤裝成上偏裝、偏裝角不符等）。（5）吊桿明顯偏斜。4限位支吊架彈簧支吊架與恒力吊架都不能承受管道的熱脹和冷縮力或力矩，對(duì)熱位移不能限制。大容量機(jī)組的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道長(zhǎng)度大、使管道支吊點(diǎn)熱位移值也大幅度增加、大機(jī)組爐外蒸汽管道管徑大、管壁厚、熱膨脹值又大，因此對(duì)設(shè)備和建筑結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮力或力矩也很大，旁路管道管系剛度較大（管線較短）、而與主管的接口處主管的熱位移較大，以上幾種情況就需要在管系的適當(dāng)位置采用限位支吊架。限位支吊架限制一個(gè)或二個(gè)方向的線位移，而對(duì)管道角位移不加限制。有的限位支吊架，也承受管道荷重。設(shè)置限位支吊架后，把管段分成若干個(gè)獨(dú)立管段，使熱位移下降。

4.2限位剛性吊架用于有y向下熱位移的吊點(diǎn)，限制吊點(diǎn)的向下熱位移。限位剛性吊架不但承重且承受較大的限位力，故吊桿直徑比一般剛性吊架大，使用中限位剛性吊架的實(shí)際工作荷重與設(shè)計(jì)工作荷重往往有很大的偏差，故安裝調(diào)整支吊架荷重時(shí)，需要對(duì)限位剛性吊架的荷重進(jìn)行實(shí)測(cè)，防止對(duì)管道自重產(chǎn)生的一次應(yīng)力過(guò)大。