吐鲁番管道支架设计入门

吐鲁番

摘要：为保证装置长期、安全的运转，在满足工艺要求的同时，还需要考虑设备、机泵、管道及其组成件的受力情况，管道支架的设立为非常重要的一个重要因素。

关键词：支架 工艺要求

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Key words:

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1 管道支吊架的种类与型式

1.1种类

按其功能可分为承受管道荷载、限制管道荷载和控制管道荷载三大类，详细分类如下：

(1)承重支吊架的作用是承受管道荷载，可进一步细分为：刚性支吊架；可调刚性支吊架；可变弹簧支吊架；恒力弹簧支吊架。

(2)限制性支架的作用是限制管道位移，可分为：

固定支架——限制了三个方向的线位移和三个方向的角位移；

限位支架；

导向支架——限制了两个方向的线位移。

(3)防振支架的作用是控制管道振动，可分为：

防振管卡；阻尼减震器。

1.2管道支吊架的作用

（1）承受管道的重量荷载（包括自重、介质重等）；

（2）起限位作用，阻止管道发生非预期方向的位移；

（3）控制振动，用来控制摆动、振动或冲击。

支托架（或单向止推架）限制了一个方向的线位移。

2 管道支吊架的选用与布置

2.1管道支吊架的选用原则

（1）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、管道的材质等条件选用合适的支吊架；

（2）设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管托和管吊；

（3）焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊省钢材，且制作简单，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：

（4）为防止管道过大的横向位移和振动，一般在下列位置导向管托，以保证管道只沿轴向位移：

（5）当架空敷设的管道热胀量超过100mm时，应选用加长管托，以免管托滑到管架梁下；

（6）当可变弹簧支吊架并联安装时，应选用同一型号的弹簧，每个弹簧承受的荷载应按并联弹簧个数平均分配。

2.2管道支吊架位置

（1）应满足管道最大允许跨度的要求；

（2）当有集中荷载时，支架应布置在靠近集中荷载的地方，以减少偏心载荷和弯曲应力；

（3）在转动机器附近，应设置支架，以防止机器管口承受过大的管道荷载；

（4）往复式压缩机的吸入或排出管道以及其他强烈振动的管道，宜单独设置支架，（支架生根于地面的管墩或管架上）,以避免将振动传递到建筑物上；

（5）除振动管道外，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，生根点的面积和形状应能同时满足生根件的要求。

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

（7）管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位；

（8）弯管和大直径三通分支管附近应设置支吊架；

（9）安全泄压装置出口管道应设刚性支架。

2.3管道固定点的设置

（1）对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L形管段、U形管段、Z形管段等以便进行分析计算；

（2）确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点间管段的自然补偿；

（3）选用Π形补偿器时，宜将其设置在两固定点的中部；

（4）固定点宜靠近需要限制分支管位移的地方；

（5）固定点应设置在需要承受管道振动、冲击载荷或需要限制管道多方向位移的地方。

（6）作用于管道中固定点的载荷，应考虑其两侧各滑动支架的摩擦反力；

（7）进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，宜在装置分界处设固定点。

2.4敏感设备（泵、压缩机等）管架设计

（1）泵

在靠近泵的管段上设置支、吊架或弹簧支吊架；泵出口管嘴垂直向上时，在距泵最近拐弯处，于泵基础以外的位置设置支架；也可在泵管口上方的拐弯处设置吊架；对于大型机泵的高温进出口管道，为减轻泵管口受力而设置的支架应尽量使约束点和泵管口之间的相对热伸缩量最小；泵的水平吸入管道宜在靠近泵的管段上设置可调支架。

（2）压缩机

往复式压缩机的吸入和排出管道上的管架（或管墩）宜与建、构筑物基础脱开；不宜在楼板和平台上生根，当设计独立的管架（或管墩）时，第一个支架应靠近压缩机；压缩机的吸入和排出管道支架（或管墩）的高度应可能低些，以便于管道的支承；压缩机的管道抑振管架宜设在管道集中荷载处、管道拐弯、分支以及标高有变化处；由于离心式压缩机吸入和排出管口一般均向下，机体热膨胀及管道热膨胀均向下，因此管道支架宜采用弹簧支架或弹簧吊架。

2.5管道最大导向间距

当对管道考虑约束由风载、地震、温度变形等引起的横向位移，或要避免因不平衡内压、热涨推力及支撑点摩擦力造成管段轴向失稳时，应设置必要的导向架，并限制最大导向间距。

（1）垂直管段的导向间距按表1选用。

表1立管支架间的最大间距

(2)水平管段的导向支架间距按表2选用。

表2导向支架最大间距表

3 管道支吊架的典型图例

3.1附塔管线

确定塔上承重支架和导向支架的位置，向设备专业提出荷载条件；沿塔敷设的两根或多根管道的承重支架，管径较大时其位置应错开。确定承重支架位置时，确保作用在管口上的荷载最小；沿塔壁敷设自塔顶向下的垂直管道，若垂直荷载较大时，为降低最顶部承重支架生根点塔体的局部应力，可在垂直管中间设弹簧吊架分担垂直荷载。

一般只在A处做承重架，其余导向即可，如果管道太重可在B处加弹簧支架承重。塔上部管道均可按此法做管架。见图3.1

3.2放空管

只需在最下端做承重架，其余导向即可。见图3.2

图3.1图3.2

3.3导向架的设置

在弯头、三通附近图3.3-1中1、2两个管架处宜设置承重架通常不设置导向

架。

一根直管不能设置两个固定架，图3.3-2中A、B只能设其一。

图3.3-1图3.3-2

3.4主支管管架设置

不能用支管管架承受主管重（指主支管相差较大的情况）。

3.5阀组

图3.5

(1)如果L很大时加支架（这种情况少有）

(2)如果一端离设备很近，如图3.5B支架取消。

(3)如果一端接热设备，B为弹簧支架，或者增加此端柔性—阀组离设备口

较远放置。

3.6泵

泵的布置尽量靠近管廊或在厂房内，泵出口管可利用管廊或厂房的土建结构

梁做支架如图3.6-1A、B管架，否则在地面做支架如图3.6-1C管架

泵入口管支架如图3.6-2支架

图3.6-1 图3.6-2

图3.6-3配置管道，A处不能导向。

A、B、C、D管架建议采用可调支架，常温泵可采用刚性支架。

图3.6-3

3.7罐区

由于罐基础沉降，管道的支架设置可采用可调支架如图3.7-1或如图3.7-2在罐基础上设支架A，在距A支架L处设支架B，A、B均用刚性架。L=管道基本跨距。

图3.7-1

图3.7-2

参考文献

[1]张德姜编，石油化工装置工艺管道安装设计手册。第一篇，设计与计算。北京：中国石化出版社，2007年，522-558页。

[2]石油化工管道布置设计通则。北京：国家石油化学工业局，2000年，17-19页。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。