化工管道支吊架设计的几个要点
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摘 要：文章针对支吊架的布置及选用问题，首先对支吊架的常见种类展开介绍，分析影响其运行的安全因素，探讨支吊架的选择与管道位移的关系，最后介绍常用支吊架的选用原则。支吊架合理的设置才能保证管系的安全稳定，若管道存在位移问题，则需要在管道上设置限制性支架；若支吊架所承受的载荷较大，则需要专业人员对支吊架进行重新设计；若管道在垂直方向上可能会产生位移，则需要用弹簧支吊架。
关键词：化工管道；支吊架设计
1 支吊架的常见种类
1.1 刚性支吊架
刚性支吊架仅限制管道一个方向的自由度，它常用于管道在支撑点无向上垂直热位移和附加位移或支撑点有较小的向下位移和附加位移，但不会由此在管系中造成较大的管系力的情况下。可调刚性支吊架是其中的一种特殊型式，它可以在一定范围内调整支吊架的高度，主要用于竖直方向有少量热位移或附加位移的场合。
1.2 弹簧支吊架
弹簧支吊架可以分为可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架，恒力弹簧支吊架的理论刚度为零，可变弹簧支吊架的理论刚度介于恒力弹簧和刚性支吊架之间，其数值等于弹簧产生单位变形所需要的力。使用可变弹簧支吊架会造成一定的荷载转移，为防止过大的荷载转移，可变弹簧支吊架的荷载变化率应控制在25%以下。恒力弹簧支吊架适用于管道支撑点垂直位移量较大或管系受力要求较苛刻的场合，它的恒定度应小于或等于6%，以保证支吊点发生位移时，支承力的变化很小。
1.3 限位支架
限位支架以限制和约束因热胀而引起的管系位移为目的。当管系中的各点发生位移时，在管系中适当的设置限位支架，可以控制支撑点某些方向的位移，使管系的位移朝着有利于保护敏感设备或有利于热补偿的方向进行。固定支架限制管道支撑点三个方向的线位移和三个方向的角位移，导向支架限制管道支撑点两个方向的线位移，止推支架限制管道支撑点一个方向的线位移。
2 化工管道常用支吊架的选用原则
①如要求管道在任何方向上都不存在位移，此时应选用的支吊架为固定支架，该类型支吊架的作用是在管道沿线的补偿器中间，将管道所产生的热伸长量进行平均，此时即可保障管道在支吊架上不再存在位移。但此种类型支吊架的受力相对较为复杂，在工作的过程中不但需要承受管道的自身重量，还需要对管道的轴向压力进行补偿；②如管道在热胀冷缩的作用下，管道与支架之间会产生一定的位移，则需要使用活动支架，一般情况下可将活动支架分为滚动支吊架和滑动支吊架。这两种类型支吊架的受力相对较为简单，仅受管道与支吊架产生相对位移时的摩擦力，其应用范围也较为广泛，不但可用于存在位移的管道，也可用于不存在位移的管道；③如管道在轴向上存在位移，此时应在支吊架的两端增设挡块，从而使得管道在轴向位移的过程中，其自身位置不会过于偏离轴线，挡块型钢的选择要根据轴向位移和推力的大小而定；④如管道在垂直方向上存在较大热位移，或管道在使用中可能出现严重的热胀冷缩现象，则需要选择弹簧支吊架，当管道荷载超过一个弹簧支吊架的最大允许荷载时，可选用两个或两个以上相同型号的弹簧并联安装，每个弹簧承受的荷载应按并联弹簧数平均分配。
3 设置支吊架的位置
3.1 导向支架位置的确定
①水平走向管道，若距离较长，应根据管径在适当位置设置导向支架；②不允许管道有径向位移的位置，应设置导向支架；③管道波纹管和自身的π弯两端，应设置导向支架；④立管长度较长时，外界自然风或管系内部介质流动会引起管道的震动，长期震动会造成管道焊口疲劳破坏，为避免这种情况的发生，应根据立管的长度和管径大小，分段设置导向支架；⑤管道在走向改变的情况下，若走向改变处有较大热位移，且和相邻管道或结构等碰撞时，应在走向改变后适当位置设置导向支架；⑥对于复杂管系，尤其是需要做详细应力计算的管系，应根据计算结果调整其支吊架的位置。
3.2 固定支架位置的确定
出于对管道柔性的考虑，一般情况下要慎重使用固定支架，确定管道固定支架位置时，应使其有利于两固定点之间管段的自然补偿，在下列情况下可以考虑使用固定支架：①选用π形补偿器时，宜将其设置在两固定支架的之间的合适位置；②固定支架宜靠近需要限制分支管位移的地方；③生根在地面的调节阀组等，在不妨碍热补偿的情况下，应在一端设固定支架；④对于复杂管系，为了满足其柔性，可用固定支架将它划分成几个形状较为简单的管段；⑤固定支架应设置在需要承受管道振动、冲击等载荷或需要限制管道多方向位移的地方；⑥在装置分界处宜设固定支架。
4 结束语
因此，如要求支吊架上的管道处于完全固定状态，则需要用固定支架；如管道在热胀冷缩的作用下，管道与支架之间会产生一定的位移，则需要用活动支架；如管道在轴向方向上存在位移，则需要使用挡块固定管道；如管道在垂直方向上存在较大的热位移，此时则需要使用弹簧支吊架。具体选用哪种支吊架，应根据管系的情况合理设置。
参考文献：
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