淺談電廠管道支吊架的選用及布置原則
2022-05-10
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陜西固華抗震科技有限公司
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管道支吊架的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)管道時(shí)是相當(dāng)重要的工作之一，因?yàn)楣艿乐У跫苁桥c管道相互接觸在一起的結(jié)構(gòu)，是管道的重要組成部分，當(dāng)電廠運(yùn)行時(shí)，管道支吊架若設(shè)計(jì)不合理，即使一個(gè)支吊架出現(xiàn)問(wèn)題，也將會(huì)引起整條管道系統(tǒng)應(yīng)力發(fā)生變化，管道可能會(huì)發(fā)生斷裂，碰撞等事故，嚴(yán)重時(shí)還可能損壞與管道相連接的設(shè)備，導(dǎo)致機(jī)組被迫停運(yùn)。管道支吊架的正確選用及布置，對(duì)于減小管道震動(dòng)、位移、形變甚至設(shè)備的正常運(yùn)行有著重要的作用和意義。管道支吊架按照功能用途可以分成6大類(lèi)，分別是固定支吊架、滑動(dòng)支吊架、導(dǎo)向支吊架、限位支吊架、吊架和阻尼器。管道支架型式的選擇，主要應(yīng)考慮：管道的強(qiáng)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(yùn)行后的受力狀態(tài)及管道安裝的實(shí)際位置狀況等，同時(shí)應(yīng)考慮制作和安裝的成本。管道支吊架的選用應(yīng)參照以下幾點(diǎn)原則：（1）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)支吊架和支吊架組件，以加快建設(shè)進(jìn)度節(jié)省工期。（2）垂直管道通過(guò)樓板或屋頂時(shí)，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(fù)荷。（3）選用管道支吊架時(shí)，應(yīng)按照支承點(diǎn)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(guò)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(dòng)設(shè)備的管道和可能產(chǎn)生振動(dòng)的兩相流管道；②橫向位移過(guò)大可能影響鄰近管道，以及固定支架間的距離過(guò)長(zhǎng)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(guò)大橫向位移的管道；④為防止振動(dòng)而出現(xiàn)過(guò)大的橫向位移的管道。（5）支架生根焊在鋼結(jié)構(gòu)上時(shí)，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(dāng)支架生根在不銹鋼管道上時(shí)，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(jì)要求。（6）對(duì)于荷載較大的支架位置需事先與有關(guān)聯(lián)系，并提出支架位置、標(biāo)高和荷載情況。（7）熱脹量超過(guò)100mm的架空敷設(shè)管道應(yīng)選用加長(zhǎng)管托，以免管托落到管架梁下。（8）當(dāng)管道在支承點(diǎn)有垂直位移且要求支承力的變化范圍在6%以內(nèi)時(shí)，管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。超過(guò)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(zhǎng)期工作狀態(tài)下還有失效問(wèn)題，不如剛性支架耐用可靠，過(guò)多的設(shè)置彈簧支吊架還會(huì)使管系各點(diǎn)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(dòng)，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少?gòu)椈杉艿脑O(shè)置。（10）減小管道與支架間的相對(duì)位移：管道與支架間的相對(duì)位移在管道支架設(shè)計(jì)中非常重要。①當(dāng)管道在支承點(diǎn)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(guò)其承載能力或造成管道跨距超過(guò)其允許值的情況；②當(dāng)管道在支承點(diǎn)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(dāng)選用的一個(gè)彈簧的變形量不能滿足要求時(shí)，可串聯(lián)安裝兩個(gè)彈簧；⑤串聯(lián)的兩個(gè)彈簧，承受的荷載應(yīng)相同，總位移量按每個(gè)彈簧的壓縮量的比例進(jìn)行分配；⑥當(dāng)實(shí)際荷載超過(guò)選用彈簧規(guī)格表中允許荷載時(shí)，可選用兩個(gè)或兩個(gè)以上的彈簧并聯(lián)安裝；⑦并聯(lián)彈簧應(yīng)選用同一型號(hào)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(dòng)。（13）防止管道振動(dòng)：閥門(mén)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(dòng)的力。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(duì)同一個(gè)管系存在著多種支吊架布置方案，管道支吊架的位置對(duì)管系的應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力值、管系的端點(diǎn)作用力和力矩有很大的影響，支吊架位置布置得當(dāng)能改善管系中的應(yīng)力分布和端點(diǎn)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(diǎn)受力。因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，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(dāng)重要的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：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(guò)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(shí)的剛度條件計(jì)算，按強(qiáng)度條件校驗(yàn)，取剛度條件決定的跨距和強(qiáng)度條件決定的跨距中兩者的小值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(bǔ)償能力合理分配支吊架點(diǎn)和選擇支吊架類(lèi)型有管托的管道縱向位移不得超過(guò)管托的長(zhǎng)度，管托長(zhǎng)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充分了解管道與周?chē)h(huán)境情況，利用已有的土建結(jié)構(gòu)來(lái)支撐管架，也可用某些設(shè)備作為管架生根點(diǎn)。若無(wú)處生根或難以找到合適生根點(diǎn)的管架，就以改變?cè)摴艿雷呦虻姆绞街匦略O(shè)置相應(yīng)的管架。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(jì)計(jì)算原則管道支吊架設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程需要考慮支吊架的強(qiáng)度、剛度。管道支吊架受力薄弱處的許用應(yīng)力應(yīng)大于管道施加給支吊架的應(yīng)力。設(shè)計(jì)時(shí)參照《管道力學(xué)分析報(bào)告》中的管道受力情況，在《標(biāo)準(zhǔn)支吊架手冊(cè)》中合理的選擇支架型號(hào)。固定支架和限位支架的繞度應(yīng)不大于梁的計(jì)算長(zhǎng)度的0.2%，且不大于1.6mm，其它支架的繞度應(yīng)不大于梁的計(jì)算長(zhǎng)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(dòng)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(duì)梁、柱、槽鋼增加肋板。管道支吊架的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)管道時(shí)是相當(dāng)重要的工作之一，要求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、整齊美觀、生根牢固，支吊架設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮選型、布置、強(qiáng)度、剛度等原則。
