管道支吊架是如何選用和布置的？

在管道設(shè)計中，管道支吊架的設(shè)計是一項非常重要的工作，因為它是一種與管道相互接觸的結(jié)構(gòu)，是管道的重要組成部分，在電廠運行中，管道支吊架如果設(shè)計不合理，即使有一個支吊架的問題，也會使整個管道系統(tǒng)的應(yīng)力發(fā)生變化，管道可能發(fā)生斷裂、碰撞等事故，嚴重時還可能損壞連接管道的設(shè)備，造成機組被迫停運。正確選擇和布置管道支撐架，對減少管道振動、位移、變形乃至設(shè)備正常運行具有重要作用和意義。

一、管道支吊架的分類

根據(jù)功能用途，可以分成6大類，分別是固定支吊架、滑動支吊架、導(dǎo)向支吊架、限位支吊架、吊架和阻尼器。

二、管道支吊架選用原則

1.總體原則

管道支架型式的選擇，主要應(yīng)考慮：管道的強度、剛度；輸送介質(zhì)的溫度、工作壓力；管材的膨脹系數(shù)；管道運行后的受力狀態(tài)及管道安裝的實際位置狀況等，同時應(yīng)考慮制作和安裝的成本。

2.選型原則

管道支吊架的選用應(yīng)參照以下幾點原則：

（1）設(shè)計時應(yīng)盡可能選用標準支吊架和支吊架組件，以加快建設(shè)進度節(jié)省工期。

（2）垂直管道通過樓板或屋頂時，應(yīng)設(shè)套管，套管不應(yīng)限制管道位移和承受管道垂直負荷。

（3）選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點所承受的荷載大小和方向，管道的位移情況、工作溫度、是否保溫及管道的材質(zhì)等條件選用合適的支吊架。

（4）防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移，一般在下列條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托：

①連接震動設(shè)備的管道和可能產(chǎn)生振動的兩相流管道；

②橫向位移過大可能影響鄰近管道，以及固定支架間的距離過長而可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定的管道；

③為防止法蘭和活接頭泄漏而要求不發(fā)生過大橫向位移的管道；

④為防止振動而出現(xiàn)過大的橫向位移的管道。

（5）支架生根焊在鋼結(jié)構(gòu)上時，所用墊板應(yīng)按設(shè)備外形成型。管道支吊架材料一般用Q235普通碳素鋼制作，當支架生根在不銹鋼管道上時，墊板材料應(yīng)與管道材料相同以防止支架腐蝕管道，其加工尺寸、精度及焊接等應(yīng)符合設(shè)計要求。

（6）對于荷載較大的支架位置需事先與有關(guān)專業(yè)聯(lián)系，并提出支架位置、標高和荷載情況。

（7）熱脹量超過100mm的架空敷設(shè)管道應(yīng)選用加長管托，以免管托落到管架梁下。

（8）當管道在支承點有垂直位移且要求支承力的變化范圍在6%以內(nèi)時，管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。超過6%應(yīng)選用可變彈簧支吊架。

（9）節(jié)省彈簧支吊架：彈簧支吊架比普通支架貴，在長期工作狀態(tài)下還有失效問題，不如剛性支架耐用可靠，過多的設(shè)置彈簧支吊架還會使管系各點位移方向失去控制，管系穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生偏斜和振動，因此設(shè)計中應(yīng)盡量減少彈簧架的設(shè)置。

（10）減小管道與支架間的相對位移：管道與支架間的相對位移在管道支架設(shè)計中非常重要。

（11）下述工況應(yīng)選可變彈簧：

①當管道在支承點處有向上垂直位移，使支架失去其承載功能，該荷載的轉(zhuǎn)移將造成鄰近支架超過其承載能力或造成管道跨距超過其最大允許值的情況；

②當管道在支承點處有向下的垂直位移，而選用一般剛性支架將阻擋管道位移的情況；

③垂直位移產(chǎn)生的荷載變化率應(yīng)不大于25%；

④當選用的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；

⑤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；

⑥當實際荷載超過選用彈簧規(guī)格表中最大允許荷載時，可選用兩個或兩個以上的彈簧并聯(lián)安裝；

⑦并聯(lián)彈簧應(yīng)選用同一型號的彈簧，按并聯(lián)彈簧數(shù)平均分配荷載。

（12）提高管道固有頻率，有效防止管道振動。

（13）防止管道振動：閥門支架除考慮支承重量外，還要考慮管道熱膨脹以及承受振動的力。

三、管道支吊架布置原則

管道支吊架的布置非常靈活，可變化的范圍較大，支吊架的位置，數(shù)量選擇往往因人而異，對同一個管系存在著多種支吊架布置方案，管道支吊架的位置對管系的應(yīng)力狀態(tài)、最大應(yīng)力值、管系的端點作用力和力矩有很大的影響，支吊架位置布置得當能改善管系中的應(yīng)力分布和端點受力以及力矩狀況，不同的布置形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，支吊架的設(shè)置位置也是相當重要的，設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾點：

（1）間距

支吊架的間距尤其是水平管道的承重支吊架間距不能超過管道的允許跨距，以控制其撓度不超限。一般連續(xù)敷設(shè)的管道允許跨距應(yīng)按三跨連續(xù)梁承受均布荷載時的剛度條件計算，按強度條件校驗，取剛度條件決定的跨距和強度條件決定的跨距中兩者的最小值

（2）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償能力合理分配支吊架點和選擇支吊架類型

（3）位移

有管托的管道縱向位移不得超過管托的長度，管托長度應(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

（4）生根點的確定

充分了解管道與周圍環(huán)境情況，利用已有的土建結(jié)構(gòu)來支撐管架，也可用某些設(shè)備作為管架生根點。若無處生根或難以找到合適生根點的管架，就必須以改變該管道走向的方式重新設(shè)置相應(yīng)的管架。

（5）熱漲因素

盡量在熱漲位移小的地方設(shè)置支架，起支撐、限制約束作用，熱漲位移大的地方取消約束。

四、管道支吊架設(shè)計計算原則

管道支吊架設(shè)計計算過程需要考慮支吊架的強度、剛度。

1.強度

管道支吊架受力最薄弱處的許用應(yīng)力應(yīng)大于管道施加給支吊架的應(yīng)力。設(shè)計時參照《管道力學(xué)分析報告》中的管道受力情況，在《標準支吊架手冊》中合理的選擇支架型號。

2.剛度

固定支架和限位支架的最大繞度應(yīng)不大于梁的計算長度的0.2%，且不大于1.6mm，其它支架的最大繞度應(yīng)不大于梁的計算長度的0.4%，且不大于3.2mm。如果管道支吊架的剛度條件不滿足，其承受管道載荷，限制管道位移和控制管道振動的作用將受到減弱。為了增加支吊架的剛度，可以在支吊架的生根處增加斜撐，對梁、柱、槽鋼增加肋板。

協(xié)力總結(jié)

管道支吊架的設(shè)計在設(shè)計管道時是相當重要的工作之一，要求安全可靠、經(jīng)濟合理、整齊美觀、生根牢固，支吊架設(shè)計時需要考慮選型、布置、強度、剛度等原則。

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