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浅谈石化管道支吊架的类型及选用设计

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刘鹏任坤

[摘要]管道支吊架是承载整个管系，并能起到改善其受力状况的作用。支吊架的设计在整个管道设计中占据很重要的地位。本文列举了常用管道支吊架的类型、作用及安装选用原则，说明其在管道设计中的重要性。

[关键词]支吊架；管道设计；跨距；应力

管道支吊架是管道系统中的一个重要组成部分。所有管道敷设都必须借助各种不同形式、不同性能的支吊架来完成。进行管道设计时，首先要考虑满足生产工艺要求，其次要考虑设备、管道及其组成件的受力状况，确保安全运行。在石油化工管道设计过程中，正确选用、合理设置管道支吊架是一项重要的工作。支吊架选型得当、布置合理，所设计的管道不仅美观，而且经济安全。

1、石油化工管道支吊架的类型①

1.1管道支吊架的类型及不同应用场合

管道支吊架按其功能可分为承受管道载荷限制管道位移和控制管道振动三大类，详细分类如下表1所示：

表1 管道支架的分类①

2、管道支吊架的几种作用

（1）承受管道的重量荷载（包括自重、充水重、保温重等）。

（2）阻止管道发生非预期方向的位移。

（3）控制摆动、振动或冲击。

3、管道支吊架的选用安装原则

3.1管道支吊架安装位置的确定

（1）满足管道最大允许跨度的要求。

（2）在有集中荷载时，支架要布置在靠近荷载的地方，以减少偏心荷载和弯曲应力。

（3）在敏感设备（泵、压缩机等）附近，应设置支架，以防管道荷载作用于设备管嘴。

（4）对有压力脉动的管道，要按所要求的管道固有频率来决定支架间距，避免管道产生共振

（5）往复式压缩机的吸入或排出管道以及其他有强烈振动的管道，宜单独设置支架，支架生根于地面上的管墩、管架上并与建筑物隔离，以避免将振动传递到建筑物上。

（6）除振动的管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物的梁柱作为支架的生根点，且应考虑生根点所能承受的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求。

（7）对于复杂的管道，尤其是需要作详细应力计算的管道，还应根据应力计算结果调整其支吊架的位置。

（8）应设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位。

（9）应设在弯管和大直径三通式分支管附近。

（10）安全泄压装置出口管道应根据需要，考虑是否设置支架。

3.2管道支吊架的选用原则②

（1）选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否保温或保冷以及管道的材质等条件选用合适的支吊架。

（2）设计时应尽可能选用标准管托、管卡、管吊。焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊节省钢材且制作简单和施工方便。因此，除下列情况外，应尽量采用焊接型的管托和管吊：（i）管内介质温度≥400℃的碳素钢材质的管道；（ii）低温管道；（iii）合金钢材质的管道；（iv）生产中需要经常拆卸检修的管道；（v）架空敷设且不易施工焊接的管道；（vi）非金属衬里管道。

（3）防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击荷载，以保证管道只沿着轴向位移，一般在下列条件的管道上设置导向管托：（i）安全阀出口的高速放空管道和可能产生振动的两相流管道；（ii）横向位移过大影响邻近管道；（iii）固定支架之间的距离过长，可能产生横向不稳定时；（iv）为防止法兰和活接头泄漏而要求不宜发生过大横向位移的管道。

（4）热胀量超过100mm的架空敷设管道应选用加长管托，以免管托落到管桥梁下。

（5）支架生根在钢质设备上，若设备需热处理时，应给设备专业提供垫板委托。当设备为合金材质，垫板材料应与设备材质相同。

（6）对于生根在设备或土建平台上荷载较大的支架位置、标高和荷载应事先与相关专业联系。

（7）凡需要限制管道位移量时，应考虑设置限位架。

（8）当垂直方向有位移时，可选弹簧支吊架；弹簧根据具体情况可用于并联和串联。

（9）当管道在支承点有垂直位移且要求支承力的变化范围在6%以内时，管系应采用恒力弹簧支吊架。

（10）在管道支吊架通用图中无法选出合适的支吊架时，可采取其它特殊形式支吊架。

3.3典型管道支吊架的设置③

3.3.1泵管道支架设计

各类泵均有荷载限制，支架设置时应考虑以下因素：

（1）在靠近泵的管段上设置支吊架或弹簧支吊架；

（2）对大型机泵的高温进出口管道，为减轻泵嘴受力而设置的支架，应尽量使约束点和泵嘴之间的相对热伸缩量最小；

（3）泵出口嘴垂直向上时，在距泵最近拐弯处，于泵基础以外的位置设置支架，也可在泵嘴正上方的拐弯处设吊架；

（4）泵的水平吸入管道宜在靠近泵的管段上设置可调支架，也可采用吊架或弹簧吊架，泵进口管线之间均应设置为可调支架；

（5）为防止往复泵管道的脉动，应缩短管道支架之间的距离，尽量采用管卡型支架，不宜采用吊架；

（6）泵的管道为常温时，应在泵嘴最近处设固定支架或导向架；

（7）泵附属小管道尽量成组布置，以便安装支架；

（8）未经泵制造厂许可，不得在泵底座上安装支架。

4、结论

综上所述，支吊架的设置及安装在管道设计中的作用很重要，是利用各种类型的支架将复杂的管系安全可靠的加以固定，有些高温和大直径管道还需配合应力分析进行管道受力变形的计算校核和支吊架的设置，来调整改善管系的应力分布状态，保证管系的安全运行。从某种意义上，管道的规划设计过程实际上管道支吊架的设计过程。进行合适的支架布置及选用，是我们日常设计工作中特别需要注意学习的。

参考文献

[1]张德姜，王怀义，刘绍叶主编.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M] （第四版）.北京：中国石化出版社，2009

[2]刘辉.管道支吊架的选用及设置[J].化工设计，2004，14（5），23-25

[3]张利，李岩，魏涛.石化管道应力分析及支吊架设计综述[J].化工设计通讯，2009，35（1），36-39

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