管道支吊架设计和结构的选择是管道系统设计的一个重要组成部分,除了支持重管管架,支吊架可以平衡管力,限制位移和冲击力缓冲,在管道系统的设计,正确选择和管架结构布局合理,可以提高管道应力分布和管支撑力,以确保系统的安全运行,并延长其使用寿命。支吊架的应用具有深远的意义,在节能方面,支吊架的应用代替了以往用钢材支撑管道,这样就节约了钢材,也节约了成本,同时还节约了煤,电。在减排方面,管道支吊架代替钢材,节约钢材,也就在源头上减少了二氧化碳的排放,安装管道支吊架简单,不用什么电焊之类的,这样也在无形中降低了施工的难度。管道支吊架在管道设计中通常没有受到足够的重视,经常看到有些工程由于支吊架的设计不正确而造成整条管路的损坏,小小失误大失京州。
所以管道设计人员非常重要,技术人员在设计支吊架时,也应先将管系通盘考虑一下,如果管系复杂可将它分成若干个较简单的管系;对于高温、高压的管道一定要进行应力分析,以免由于支吊架的选择不当造成不良后果。以泵为例如果在弯头处选用刚性吊架,对于温度较高的介质,刚性吊架势必会托空,管系上管道、阀门等重量以及热胀力都落在泵嘴子上,支吊架失去了作用;改用弹簧吊架就会大大改善泵嘴子受力。
管道支吊架设置要点:
1、首先要确定满足字管道最大允许跨距要求及最大导向间距的要求。
2、当管段有集中载荷的地方,管道支吊架要布置靠近最大荷载的地方,以减少偏心荷载和弯曲应力。
3、在敏感设备附近。应设置支架,以防管道荷载作用于设备管嘴。
4、在有振幅管道地方,应单独设置管道支吊架,并且设有阻隔装置与建筑物隔离,以避免将振动传递到相邻建筑物上。
5、承重型管道支吊架应安装在靠近设备的管嘴处,以减少管端受力。如果管系过重,一个承重支架有困难时,可以增设一个弹簧支吊架。
6、除振动管道外,应尽可能利用建筑物、构筑物的梁柱作为管道支吊架的生根点,生根点的面积和形状应满足生根要求。必要时可以减小跨距降低生根点的荷载。
7、对于复杂的管系,尤其需要作较精确的热应力计算的管系,可以下几个步骤,将复杂管系用固定或导向支架分为几个较简单的管段,在集中荷载点设支架,确定允许的最大跨距,计算它的应力值,调整管道支吊架位置。
设计管道支吊架注意事项:
1、节省弹簧架
弹簧架比普通支架贵,在长期工作状态下还有失效问题,不如刚性支架耐用可靠,过多的设置弹簧支吊架还会使管系各点位移方向失去控制,管系稳定性差,容易产生偏斜和振动,因此设计中应尽量减少弹簧架的设置。
2、减小管道与支架间的相对位移
管道与支架间的相对位移在管道支架设计中非常重要。如透平机的蒸汽管道,低点为管径较小的冷凝水排出管,若在A点设支于地面的支架,弯头处设弹簧支座,这样会因蒸汽主管垂直管段很长又向下膨胀,而冷凝水管在A点支于地面刚性较大,阻碍弹簧向下移动,这样易造成机器损坏,或导致其运行不正常。因此,应将支于地面的支架改在从主管上生根。由于支架随主管一起升降,主管能够自由向下膨胀,这样管径较小的冷凝水管与支架间垂直向相对位移就会减至很小。
3、放空管道的支架,管道支吊架厂家设计时要求计算反力及倾覆力矩,核算放空管的强度
放空管末端部型式不同,对支架的设置要求亦不同。绝大多数常压设备及管道,包括水平力为平衡的三通式,多用于压差较大或要求排气垂直向上,它们在设置支架时都要考虑风荷载的影响。末端带弯头,对排气要求确定方向,但放空时会产生水平力。如果支架设置不合适,出口与支架的距离过大,喷气反力又大时,放空管可能会发生倾斜,因此管道支架设计时要求计算反力及倾覆力矩,核算放空管的强度。
4、防止管道振动
刚性圆钢吊架连续安装多个时,管道的横向阻力很小,容易引起摆动和振动,从防止管道振动的角度出发,管架选型时应尽量不用圆钢吊架,或者不连续使用圆钢吊架。往复式压缩机对管道振动的防止更为突出,除考虑支架间距与固有频率的关系外,还要避免在楼面上、梁上设支架,以避免把管道的振动传递给建筑物,因此要求配管时把管道的支架生根在地面基础上。调节阀组除考虑支承重量外,还要考虑管道热膨胀以及承受振动的力。当阀门进出口压差大时,或液体管道减压过程产生气体时,均易产生剧烈振动。两相流的管道还应考虑水锤的可能性。如果热胀力允许,宜在调节阀的出口侧设固定架,进口侧设滑动架,必要时在调节阀出口侧的垂直管段上设导向架。
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