劉 敏

(湖北省化學工業(yè)研究設(shè)計院，湖北 武漢 430074)

管道支吊架是管道系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響到管系強度的安全可靠性，在管道布置工程中是必不可少的。所有管道布置都必須借助各種不同形式、不同功能的支吊架來完成。支吊架不僅僅起著支撐管道的作用，即承受管道的垂直載荷，還需要承受各方面的力和力矩，只有這樣，管道和與之相連的設(shè)備的安全才能得到保證[1-2]。隨著化工工業(yè)的發(fā)展，裝置的大型化導致管徑也相應(yīng)增大，對支吊架的設(shè)置要求也越來越高。

1 管道支吊架的分類

根據(jù)管道支吊架的作用可以將其分為三大類：承重支吊架、限制性支吊架和防振支架。

(1)承重管架：用以承受包括管道自重、隔熱或隔聲結(jié)構(gòu)荷載或管道中介質(zhì)的荷載等。

(2)限制性管架：用以限制和約束因熱脹而引起的管道在任一方向的位移。

(3)減震架：專門用于控制管道的振動，常用于限制和緩和往復式機泵進出口管道和由地震、動載荷包括安全閥排出反力引起的管道振動。

2 管道支吊架布置的基本原則[3]

管道支吊架的位置應(yīng)考慮以下原則：

(1)除振動管道外，應(yīng)盡可能利用已有的建構(gòu)筑、構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點，且要核實生根點的構(gòu)架和所能承載的荷載是否滿足支吊架的生根要求和承載能力。

(2)管道支吊架不應(yīng)設(shè)置在管道與設(shè)備連接和檢修的部位。

(3)對于有集中載荷的地方，管道支吊架位置應(yīng)盡量靠近集中載荷處，以保持管道應(yīng)力最小。

(4)靠近管系的兩端，當管系與設(shè)備相接時，盡可能靠近設(shè)備管嘴，以減少其受力。

(5)支吊架應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通分支管附近。

(6)管系中有較長的垂直管道時，應(yīng)在垂直管段的上部及下部設(shè)承重支架，中間設(shè)置導向支架。

(7)對于復雜管系，可用固定支架將其分成幾個簡單的管段，支架位置應(yīng)考慮有利于兩點之間管段的自然補償。

(8)∏形補償器應(yīng)設(shè)置在兩固定支架之間。∏形補償器與支架之間的距離不宜小于兩支架間距的1/3；水平管道上的∏形補償器兩側(cè)應(yīng)設(shè)置導向支架，兩者之間的間距應(yīng)為32DN～42DN。

(9)當管道直線距離較長且中間無固定點和止推支架，或管道橫向位移過大影響鄰近管道，或安全閥出口的放空管道，或宜產(chǎn)生振動的兩相流管道，應(yīng)在這些管道上設(shè)置導向支架。

(10)在管道的自然補償?shù)奈恢萌鐝濐^、分支處，不應(yīng)設(shè)導向支架。

(11)應(yīng)在有可能發(fā)生水擊、兩相流等并能引起振動的管道上設(shè)置止推支架。

(12)防振支架宜單獨設(shè)立，盡量生根于地面的管墩或管架上，以免將振動傳遞到建筑物上。

3 管系的柔性設(shè)計

通常情況下，管系的走向并不是以完成有利于管系的柔性來確定的，而是應(yīng)首先滿足管道與設(shè)備的連接位置、支吊架的生根條件、工藝條件、操作條件、安全消防等要求，并在滿足這些要求的基礎(chǔ)上做到盡可能的節(jié)省。在這種情況下確定的管系若能滿足柔性的要求，即為最佳方案。如果這種情況下不能滿足柔性的要求，則可適當調(diào)整管道的走向或支吊架的類型使其柔性得到滿足。

(1)在管道布置過程中，如碰到介質(zhì)溫度較高、管道直徑較大、管道壁厚較厚或者與敏感設(shè)備相連的管道時，應(yīng)在滿足其它要求的情況下有意識的關(guān)注管系的柔性問題，并在管系走向與結(jié)構(gòu)尺寸上適當予以考慮，盡可能的形成自然補償，從而做到運行可靠，投資又少。

(2)將某些剛性支吊架改為彈簧支吊架可以增加管系的柔性。彈性支架對管系有一定的約束作用，但同時又允許它沿約束方向有一定的位移，因此能緩解支架的約束作用，從而增加管系的變形能力。

(3)通常情況下，設(shè)備管口沿著管口方向的剛度較大，而垂直于管口方向的剛度較小。因此可以通過改變管系與設(shè)備管口的主要連接方向，沿設(shè)備管口剛度較小的方向布置管系的主要熱膨脹方向，在滿足管口受力要求的情況下充分利用設(shè)備管口的柔性[4]當然，這種利用設(shè)備管口的柔性緩解管系柔性矛盾的潛力很小。

(4)利用補償器增加管系柔性。管道補償器自身剛度較小，可以有效吸收管系的熱膨脹力，達到緩解管系中的應(yīng)力和對邊界約束的附加力的作用。常見的管道補償器有波形補償器、套管式補償器和球形補償器。對于非工藝管道，當符合下列情況時，可考慮采用柔性管件進行熱補償：受設(shè)備布置、空間、支撐條件等限制，無法采用自然補償時；當管系對相連設(shè)備管口或支撐結(jié)構(gòu)的推力太大時；對于大直徑管道，采用自然補償并不比用柔性管件補償更經(jīng)濟時；與有較大不均勻沉降的設(shè)備相連接時。

(5)摩擦力對管系柔性的影響。管系中的管線在受熱膨脹時會產(chǎn)生移動，從而造成管線與其接觸面或支撐面之間產(chǎn)生摩擦力，這將會影響管線的熱膨脹，降低管系的柔性。因此當產(chǎn)生的摩擦力較大且會危及到支架的安全時，往往將其承重支架改為滾動支架或自潤滑低摩擦支架等。

4 結(jié)論

管道的支吊架設(shè)計是伴隨著管道布置進行的。配管工程師在確定管道走向時就應(yīng)初步考慮可能的支撐點、生根條件和支撐型式，待管系的力學分析完成后再對其進行調(diào)整優(yōu)化，最終使得管道布置既能滿足強度要求又符合管道布置的一般要求。因此管道支吊架的設(shè)計應(yīng)與管道布置及管系力學計算緊密配合、合理調(diào)整，才能做出優(yōu)良的管道設(shè)計。