1、管道支吊架管道支吊架作用 1）支撐管道； 2）承受管道的垂直荷載； 3）承受來自各方面的力和力矩 管道支吊架是管道和與之連接的設(shè)備的安全的保證，管道運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的各種力和力矩，通過支吊架的支承和隔斷， 如與轉(zhuǎn)動設(shè)備連接的管道，其設(shè)備管嘴受力有嚴(yán)格限制，可通過支吊架使設(shè)備嘴子上的外力控制在允許數(shù)值范圍之內(nèi)。管道支吊架分類 1）承重支吊架：支吊管道的重量，由管下部支承管重的叫支架，由管上方吊的叫吊架。 可細(xì)分為： 剛性支吊架用以承受管道自重載荷并約束管系在吊點(diǎn)處的垂直位移； 可調(diào)剛性支吊架或可變彈簧支吊架用以承受管道自重載荷，但其承載力隨支吊點(diǎn)處管道垂直位移的變化而變化； 恒力彈簧支吊架用以承受管

2、道自重載荷，且其承載力不隨支吊點(diǎn)處管道垂直位移的變化而變化，即載荷保持基本恒定；滑動支架將管道支撐在滑動地板上，用以承受管道自重載荷并約束管系在支點(diǎn)處的垂直位移； 滾動支架 將管道支撐在滾動部件上，用以承受管道自重載荷并約束管系在支點(diǎn)處的垂直位移。 2）限制性支吊架：限制和約束管系因熱脹、冷縮引起的位移。作用是按設(shè)計(jì)要求限制管道在某一方向或某些方向的位移。 細(xì)分為： 固定支架-在固定點(diǎn)處不允許線位移和角位移，在支點(diǎn)處完全約束??； 限位支架-用以約束或部分限制管系在支點(diǎn)處某一（幾）個(gè)方向的位移；（允許管系的某一點(diǎn)有角位移，但不允許有橫向位移）； 導(dǎo)向支架-管系可以沿軸向移動，不能沿某一或所有徑向

3、位移（留有間隙的導(dǎo)向支架允許管道沿徑向位移特定的數(shù)值）。水平導(dǎo)向支架限制橫向位移，使管道只有軸向位移，同時(shí)還承載；垂直導(dǎo)向支架限制橫向位移，使管道只有軸向位移，但它不承載 3）防振支架：限制由外力，如振動、地震、風(fēng)壓、水擊等引起管系位移或減振防振用。 細(xì)分為：減振支架用以控制管道振動，同時(shí)對管道熱脹、冷縮有約束作用；阻尼減振器用以約束管道振動，同時(shí)允許管道自由熱脹或冷縮 （防振器-用于需要防振、減振的地方，有導(dǎo)向防振器、彈簧式防振器、油壓式防振器等；緩沖器-緩和以地震、水擊、安全閥排出等外力引起的振動，有剛性式、彈簧或油壓式。）吊架的荷重變化率 吊架的特性，最重要的一點(diǎn)是：管系在垂直方向位移前

4、后，支點(diǎn)受力發(fā)生變化，其變化的百分率即為荷重變化率。圓柱形螺旋彈簧吊架的彈簧變化符合虎克定律，即所以（1）式可寫成： WH、WC-分別為運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和安裝時(shí)承受的荷重，kg； k-彈簧常數(shù)，kg/mm；-彈簧的變形量，mm； -荷重變化率，%。 管系在支點(diǎn)處的重量，因吊架受力變化將重新分配給各支點(diǎn)。 恒力吊架 k=0，荷重變化率理論上等于零； 剛性吊架k=，荷重變化率為無窮大； 荷重變化率越大越接近剛性吊架，高級吊架荷重變化率小。 荷重變化率多少為好？與管系的規(guī)格、材質(zhì)、溫度、壓力及設(shè)備管嘴允許受力等有關(guān)，一般取1520%。恒力吊架及重錘式吊架恒力吊架： 恒力吊架（定負(fù)荷吊架）是在指定的行程范圍內(nèi)，

5、管系上下（垂直）位移，其荷重量不變的吊架，荷重變化率為零。適用于垂直方向位移最大的管系。 重錘式（平衡錘式）吊架-最簡單，一般用于荷載力300kg以下場合。為減小平衡重，有滑輪組或杠桿裝置。支承荷載大時(shí)，重錘加重，或多加滑輪，滑動部分增多，摩擦阻力容易影響荷重變化率，所以多用于低荷載場合。 恒力彈簧吊架-應(yīng)用多，外形圖如下內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下工作原理圖如下 由于制造、平衡吊架的自重和回轉(zhuǎn)部分的摩擦阻力等影響，實(shí)際在恒力吊架上并不是作用恒力，其荷重變化率為5%。 當(dāng)設(shè)計(jì)荷載和實(shí)際支承荷載有偏差時(shí)，要進(jìn)行調(diào)整。一般恒力支吊架有調(diào)整裝置，調(diào)整范圍為設(shè)計(jì)荷載的正負(fù)1015%。 恒力吊架的幾種安裝形式如下圖：

6、彈簧支吊架 彈簧支吊架的荷重隨著管子的位移變化而變化，所以也叫可變彈簧吊架。根據(jù)魯默斯公司規(guī)定：支點(diǎn)垂直位移超過2.54mm者要用彈簧支吊架，小于此值不可用。 現(xiàn)有彈簧支吊架幾乎都是使用圓柱螺旋彈簧，結(jié)構(gòu)如下圖： 現(xiàn)在廣泛使用的彈簧支吊架標(biāo)準(zhǔn)荷重（行程中間值）是3514000kg，行程是0120mm范圍內(nèi)。 彈簧支吊架也有栓鎖裝置，用松緊螺栓調(diào)整荷重。荷重變化率不超過20%，最佳范圍正負(fù)15%。計(jì)算位移量不超過行程范圍的40%，固最大允許荷重變化率超過20%或位移行程超過形成范圍40%時(shí)，應(yīng)選用恒力支吊架。 彈簧支吊架的幾種常用安裝形式如下圖：剛性支吊架 如圖示，左側(cè)為剛性吊架，右側(cè)為剛性支架

7、。由于有管托或吊桿所以管子和支承梁或吊梁之間有一定距離。剛性吊架的吊桿過短會影響管子水平方向的位移。 剛性支架適應(yīng)于管道在軸線方向或橫向位移。剛性支架最便宜，在可以使用場合，盡量使用。限制性支架可分為： 固定支架-把管子完全固定在支架上，限制它的線位移和角位移的支架叫固定支架。 下列情況使用固定支架：1）需防止因熱脹或機(jī)械位移使設(shè)備或機(jī)械上的管嘴、支管引出點(diǎn)和鑄鐵閥處有過大位移時(shí)要用固定支架；2）用固定支架控制熱脹量。如在裝置邊界處的管道上設(shè)置固定支架，把管道分為兩個(gè)管系，其熱脹量分別由裝置內(nèi)外管道吸收。塔上固定支架，可避免塔頂氣相管熱脹推力和管自重作用在塔頂管嘴上，同時(shí)上部管系一般不再補(bǔ)償，

8、即可保證設(shè)備安全運(yùn)行1、固定支架 ；2、導(dǎo)向支架 限位支架-是至少限制一個(gè)方向變位的裝置。 導(dǎo)向支架圖限制橫向位移，如圖，用杠桿限制軸向位移，允許橫向位移或角位移導(dǎo)向支架：用于限制管道橫向位移和角位移，允許有軸向位移。 吸收軸向位移的波紋管膨脹節(jié)和填函補(bǔ)償器等，均應(yīng)在兩側(cè)設(shè)導(dǎo)向支架。圖a允許管道軸向位移，但不能橫向位移或旋轉(zhuǎn)，b使管道不能橫向移動，c為管道穿越樓板或屋面時(shí)的導(dǎo)向支架。防振器和抑振裝置的管道和設(shè)備發(fā)生振動的原因大致如下：1)流體的不規(guī)則流動或流體通過彎管部分由于動能的變化，或由于周期性的外力作用；2)泵、壓縮機(jī)、透平等回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械不平衡而引起機(jī)械的振動；3)室外管道和設(shè)備

9、受周期性的風(fēng)壓；4)安全閥和減壓閥的急速開放引起的沖擊和振動；5)閥關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的水劑作用；6)壓縮氣體和兩相流體的湍振；7)地震；8)船舶的船體動搖。 消除振動的根本措施是查明和消除振源，但是難于做到，通常用支架約束管系，或提高管系的固有頻率，避免管系與設(shè)備發(fā)生共振。但如此也限制了管系的熱脹，增加了管系的熱應(yīng)力和支架反力。所以使用防振支架時(shí)，需對管系做應(yīng)力解析，確保應(yīng)力和反力在允許范圍內(nèi)。 管道用防振器的型式，分為： 1)限制和剛性式； 2)彈簧式； 3)油壓式。 限制、剛性式抑振器-防振最簡單的方法是設(shè)置幾個(gè)固定支架。但完全固定x、y、z三個(gè)方向后，由熱脹引起的應(yīng)力、反力會過大，所以，須用限

10、位支架和導(dǎo)向支架來放松一個(gè)或兩個(gè)方向，使管系對熱膨脹有一定的補(bǔ)償能力。減弱和抵消振動的限制性剛性抑振器如下圖： 彈簧式防振器-圓柱式螺旋彈簧防振器的機(jī)理是在管系的彈簧常數(shù)上加上防振器的彈簧常數(shù)，以提高整個(gè)管系的固有振動頻率，使它大于干擾引起的強(qiáng)迫振動頻率1.5倍以上，防止共振。 油壓式防振器-在油缸內(nèi)的活塞上有節(jié)流孔，利用動作時(shí)油高速流過節(jié)流孔的阻力來防振。阻力F與活塞速度V的n次方成正比。支架附屬配件 各種支承裝置和管道連接時(shí)需要用各種配件，大致可分為焊在管上和不焊在管上的兩種。 不焊在管上的配件：管卡、鞍形托座、吊鉤、U形管卡等。適用于較小的管子，不能承受大的荷載，除管卡外，其它各形式只適

11、用于水平管，而不能用于垂直管段。 焊于管上的配件有：吊耳、管托、支耳、裙座等。都適用于高溫和重荷載，除管托外都沒有標(biāo)準(zhǔn)件。吊耳對水平、垂直或傾斜管子都適用，一般吊架都用到它；支耳比吊耳多設(shè)一加強(qiáng)版，能承受荷載比吊耳大；管托只適用于水平管，耳軸比上述三種更耐高溫和大荷載；裙座不僅可承受更大的軸向荷載，而且能承受彎矩。 吊架一般由三部分組成，上部與建筑物或構(gòu)筑物相連接，下部用吊耳與管道相聯(lián)接，中間是聯(lián)接上下部分的拉桿。吊架常用圓鋼或扁鋼制作，有時(shí)中間還插有彈簧元件。管道支吊架設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定 管道支吊架的設(shè)計(jì)，在日本無相應(yīng)國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；在美國有制造廠標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（MSS）訂有材料和設(shè)計(jì)（MSS SP

12、-58-1967）、管道支架和應(yīng)用（MSS SP-69-1966）及管道支架委托合同的指導(dǎo)（MSS SP-77-1971）等。 SP-58和SP-69對主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的確定要求要點(diǎn)如下： 1）對全部支吊架材料的許用應(yīng)力，取材料的最小抗拉強(qiáng)度的1/5； 2）凡直接與管道接觸的支吊架或部件的設(shè)計(jì)溫度，取管道內(nèi)介質(zhì)溫度；如有隔熱層、不與管道直接接觸者，按館內(nèi)介質(zhì)溫度的1/3或大氣溫度，兩者中取大值； 3）支吊架用螺栓的許用應(yīng)力比第一項(xiàng)規(guī)定的值在減少25%,并取螺紋根部的截面為計(jì)算基準(zhǔn)；彈簧圈直徑比為4：1 4）恒力支架的行程偏差，要求在6%以下，偏差的定義為：偏差=（下移量的最大讀數(shù)-下移量的最小讀數(shù)

13、）/（下移量的最大讀數(shù)+下移量的最小讀數(shù)）100% 5）彈簧支吊架用圓柱螺旋形彈簧，其自由高度與管道支吊架位置的確定 管道支吊架（不包括振動管道支架）位置，除在管道的允許跨度內(nèi)設(shè)置外，尚應(yīng)考慮下列事項(xiàng)： 1）靠近管系的兩端，當(dāng)管系與設(shè)備相接時(shí)，盡量靠近設(shè)備管嘴，以減少其受力和彎矩； 2）管系中有閥門、小型管道設(shè)備等集中荷載時(shí)應(yīng)設(shè)在集中荷載的附近； 3）彎管附近，大直徑三通式分支管處附近； 4）管系有垂直管段時(shí)宜在垂直管段上部或下部設(shè)承重支架，垂直管段很長，中間應(yīng)設(shè)導(dǎo)向支架； 5）盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的梁、柱設(shè)支架的生根結(jié)構(gòu)，且不使梁柱彎曲變形； 6）檢查附近的管道，看看是否可以合用一個(gè)管架

14、； 7）支吊架位置，不妨礙管系與設(shè)備的連接和檢修。不得設(shè)在需要經(jīng)常拆卸、清洗和維修的部位上； 8）對彈簧支吊架應(yīng)設(shè)在位移量小的地方，對人工補(bǔ)償器兩側(cè)的導(dǎo)向支架應(yīng)按有關(guān)規(guī)定。支承荷載的計(jì)算 管系是三元超靜定結(jié)構(gòu)，因而對于包括端部在內(nèi)有四個(gè)以上支承點(diǎn)的管系，單從靜力學(xué)平衡條件去求支承荷載是不可能的。 簡單的方法是剛體分割計(jì)算法，或稱力矩平衡法，此法把管系視為一個(gè)剛體，逐次把管系分割為靜定梁計(jì)算，計(jì)算必須符合下列條件： 1）管系的計(jì)算重量之和與支承荷重之和相等； 2）由管系的重量產(chǎn)生的力矩與支承荷重所產(chǎn)生的力矩之和為零。支承點(diǎn)移動量的計(jì)算 用人工計(jì)算支承點(diǎn)移動量時(shí)，通常把管段當(dāng)做剛體而不考慮其彈性。比例法是一種簡單的計(jì)算法，此法不適用于有管徑變化或有支管引出的復(fù)雜管系。這種方法只要掌握兩個(gè)已知點(diǎn)，中