淺談石化管道支吊架的類型及選用設(shè)計

劉鵬 任坤

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心 河南鄭州 450003

淺談石化管道支吊架的類型及選用設(shè)計

劉鵬 任坤

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心 河南鄭州 450003

管道支吊架是承載整個管系，并能起到改善其受力狀況的作用。支吊架的設(shè)計在整個管道設(shè)計中占據(jù)很重要的地位。本文列舉了常用管道支吊架的類型、作用及安裝選用原則，說明其在管道設(shè)計中的重要性。

支吊架;管道設(shè)計;跨距;應(yīng)力

管道支吊架是管道系統(tǒng)中的一個重要組成部分。所有管道敷設(shè)都必須借助各種不同形式、不同性能的支吊架來完成。進(jìn)行管道設(shè)計時，首先要考慮滿足生產(chǎn)工藝要求，其次要考慮設(shè)備、管道及其組成件的受力狀況，確保安全運(yùn)行。在石油化工管道設(shè)計過程中，正確選用、合理設(shè)置管道支吊架是一項(xiàng)重要的工作。支吊架選型得當(dāng)、布置合理，所設(shè)計的管道不僅美觀,而且經(jīng)濟(jì)安全。

1、石油化工管道支吊架的類型①

1.1 管道支吊架的類型及不同應(yīng)用場合

管道支吊架按其功能可分為承受管道載荷 限制管道位移和控制管道振動三大類，詳細(xì)分類如下表1所示：

表1 管道支架的分類①

2、管道支吊架的幾種作用

（1）承受管道的重量荷載 (包括自重、充水重、保溫重等)。

（2）阻止管道發(fā)生非預(yù)期方向的位移。

（3）控制擺動、振動或沖擊。

3、管道支吊架的選用安裝原則

3.1 管道支吊架安裝位置的確定

(1)滿足管道最大允許跨度的要求。

(2)在有集中荷載時，支架要布置在靠近荷載的地方，以減少偏心荷載和彎曲應(yīng)力。

(3)在敏感設(shè)備(泵、壓縮機(jī)等)附近，應(yīng)設(shè)置支架，以防管道荷載作用于設(shè)備管嘴。

(4)對有壓力脈動的管道，要按所要求的管道固有頻率來決定支架間距，避免管道產(chǎn)生共振

(5)往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其他有強(qiáng)烈振動的管道，宜單獨(dú)設(shè)置支架，支架生根于地面上的管墩、管架上并與建筑物隔離，以避免將振動傳遞到建筑物上。

(6)除振動的管道外，應(yīng)盡可能利用建筑物、構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點(diǎn),且應(yīng)考慮生根點(diǎn)所能承受的荷載,生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求。

(7)對于復(fù)雜的管道，尤其是需要作詳細(xì)應(yīng)力計算的管道，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果調(diào)整其支吊架的位置。

(8)應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備的連接和檢修的部位。

(9)應(yīng)設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近。

(10)安全泄壓裝置出口管道應(yīng)根據(jù)需要, 考慮是否設(shè)置支架。

3.2 管道支吊架的選用原則②

(1)選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷以及管道的材質(zhì)等條件選用合適的支吊架。

(2)設(shè)計時應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管托、管卡、管吊。焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊節(jié)省鋼材且制作簡單和施工方便。因此，除下列情況外，應(yīng)盡量采用焊接型的管托和管吊：(i)管內(nèi)介質(zhì)溫度≥400℃的碳素鋼材質(zhì)的管道；(ii)低溫管道；(iii)合金鋼材質(zhì)的管道；(iv)生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；(v)架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；(vi)非金屬襯里管道。

(3)防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移，一般在下列條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托：(i)安全閥出口的高速放空管道和可能產(chǎn)生振動的兩相流管道；(ii)橫向位移過大影響鄰近管道；(iii)固定支架之間的距離過長,可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時；(iv)為防止法蘭和活接頭泄漏而要求不宜發(fā)生過大橫向位移的管道。

(4)熱脹量超過100mm的架空敷設(shè)管道應(yīng)選用加長管托，以免管托落到管橋梁下。

(5)支架生根在鋼質(zhì)設(shè)備上，若設(shè)備需熱處理時，應(yīng)給設(shè)備專業(yè)提供墊板委托。當(dāng)設(shè)備為合金材質(zhì)，墊板材料應(yīng)與設(shè)備材質(zhì)相同。

(6)對于生根在設(shè)備或土建平臺上荷載較大的支架位置、標(biāo)高和荷載應(yīng)事先與相關(guān)專業(yè)聯(lián)系。

(7)凡需要限制管道位移量時，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。

(8)當(dāng)垂直方向有位移時，可選彈簧支吊架；彈簧根據(jù)具體情況可用于并聯(lián)和串聯(lián)。

(9)當(dāng)管道在支承點(diǎn)有垂直位移且要求支承力的變化范圍在6%以內(nèi)時，管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。

(10)在管道支吊架通用圖中無法選出合適的支吊架時，可采取其它特殊形式支吊架。

3.3 典型管道支吊架的設(shè)置③

3.3.1 泵管道支架設(shè)計

各類泵均有荷載限制,支架設(shè)置時應(yīng)考慮以下因素：

(1)在靠近泵的管段上設(shè)置支吊架或彈簧支吊架；

(2)對大型機(jī)泵的高溫進(jìn)出口管道，為減輕泵嘴受力而設(shè)置的支架，應(yīng)盡量使約束點(diǎn)和泵嘴之間的相對熱伸縮量最?。?/p>

(3)泵出口嘴垂直向上時，在距泵最近拐彎處，于泵基礎(chǔ)以外的位置設(shè)置支架，也可在泵嘴正上方的拐彎處設(shè)吊架；

(4)泵的水平吸入管道宜在靠近泵的管段上設(shè)置可調(diào)支架，也可采用吊架或彈簧吊架，泵進(jìn)口管線之間均應(yīng)設(shè)置為可調(diào)支架；

(5)為防止往復(fù)泵管道的脈動，應(yīng)縮短管道支架之間的距離，盡量采用管卡型支架，不宜采用吊架；

(6)泵的管道為常溫時，應(yīng)在泵嘴最近處設(shè)固定支架或?qū)蚣埽?7)泵附屬小管道盡量成組布置，以便安裝支架；(8)未經(jīng)泵制造廠許可，不得在泵底座上安裝支架。

4、結(jié)論

綜上所述，支吊架的設(shè)置及安裝在管道設(shè)計中的作用很重要，是利用各種類型的支架將復(fù)雜的管系安全可靠的加以固定，有些高溫和大直徑管道還需配合應(yīng)力分析進(jìn)行管道受力變形的計算校核和支吊架的設(shè)置，來調(diào)整改善管系的應(yīng)力分布狀態(tài)，保證管系的安全運(yùn)行。從某種意義上，管道的規(guī)劃設(shè)計過程實(shí)際上管道支吊架的設(shè)計過程。進(jìn)行合適的支架布置及選用，是我們?nèi)粘ＴO(shè)計工作中特別需要注意學(xué)習(xí)的。

[1]張德姜,王懷義,劉紹葉主編.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊[M](第四版).北京:中國石化出版社,2009

[2]劉輝.管道支吊架的選用及設(shè)置[J].化工設(shè)計,2004,14(5),23-25

[3]張利,李巖,魏濤.石化管道應(yīng)力分析及支吊架設(shè)計綜述[J].化工設(shè)計通訊,2009,35(1),36-39