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摘要：在化工装置的管道设计过程中，支吊架的设计与管道设计密不可分。管道应力的大小是衡量管系能否安全运行的标准之一，应力如果过大，管系可能就会遭到破坏，而管道支吊架的正确设计与选用，其目的就是为了降低管道的应力，使之在允许范围之内。因此，正确合理的支吊架设计是化工装置安全稳定运行的重要保障。 基于此，本文就针对化工装置中管道支吊架的设计要点进行分析。
关键词：化工装置；管道支吊架；设计要点
1化工装置中管道支吊架的类型
在化工装置当中，管道支吊架是配套与管道设计的一个基本设计元素。就其本身来说，它最终需要应该起到满足管道荷重、管道补偿、管道位移等基本要求。并且在于管道进行搭配使用的情况之下，还应该可以减少管道的振动，以保证管道在运输过程当中不会发生泄露、脱落等安全问题。从广义的角度来讲，管道支吊架包含了众多类型的管系支撑装置。根据不同的管道特征，其所应用的管道支吊架也是不同的，并且即使是相同类型的管道，但是其内部运输的物质不同， 那么他们所应用的支吊架类型也会发生改变。但是立足于支吊架的基本机能与用途来说，我们可以简单的将其分为支架、吊架、限制性支架、支撑装置等。
2 化工管道支吊架的作用
第一，滑动架，通过托架在管道支承点下方形成应力作用点或者作用面，能够很好地应对水平摩擦和产生作用力方向较单一垂直支撑的多种情况，这样的实验化工管道设计人员在分析应力管道前常用的支架。考虑到设备的成本和应用的形式，滑动架可以普遍应用于除非应力管线的情况。常用的滑动架类型有临管支架、平管支托、假管支托、悬臂支架等。
第二，导向架，通过对化工管道位移的方向进行引导，最大限度地减少对管道产生较大破坏的横向位移，而促使管道尽可能沿轴向位移。另一方面，它也可以对水瓶化工管道起到承重的作用，一般被安置在应力管线上，通过导向而非限定的方式，对管路系统的应力分布可产生错峰平谷的效果。
3化工装置中管道支吊架的设计要点分析
3.1支吊架的设置与位置确定
管道设计人员在对管道支吊架进行设计的过程中，应该对支吊架的位置进行合理设计，并且在支吊架位置设置过程中，需要考虑其基本的经济问题、设计合理性问题、设计可能性问题等[3]。而对于支吊架的位置确定需要从以下几个方面进行思考 ：首先，在承重架的设计过程当中，其两两之间的间距应该尽可能的做到合理，而最大的间距不能超过最大规定值。而对于有压力脉动的管道来说，应该按照管道的实际固有频率来对管道支吊架跨度值进行设定。以免在实际过程当中发生共振，使管道破裂。其次，应该尽量利用原有的建筑结构来对管道实行支撑。例如化工厂建筑的横梁，或是建筑的柱子等。如果涉及到混凝土结构的问题，则应该向土建部门提出设置混凝土结构的要求。再次，应该根据管道设计的相关部分，对管道的应力进行判断，然后根据相关的应力问题，对支吊架的设置做出判断，并对支吊架的位置进行确定。而在此其中还需要考虑到支撑的可能性[4]。
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3.2控制阀组的管道支架
就控制阀组本身来说，且内部具有切断阀、控制阀、旁路阀三个部分。对于控制阀组的管道支架设计，最为常见的一种的方法就是立体布置法。在此种方法中，需要在管道的弯曲处布置称重架及导向架，以此来让结构更加的稳定。而和这种设计方法形相似的其他方法，在考虑管道的承重问题同时，还需要对管道的热膨胀进行考虑。当然，对于管道振动的影响控制也是不能忽视的。在实际应用过程中，当阀门处的压力过大时，液体管道会逐渐具有气态物质，而在这个过程当中，管道的振动影响将会是最为明显。而对于两相流的管道来说则需要充分的考虑水锤问题[5]。
3.3 离心压缩机管口支吊架
离心式压缩机对管口有较严格的受力要求，对管系进行柔性分析时必须考虑以下问题： (1)在管道与压缩机固定点处坐标轴的交点位置附近宜设置限位支架，避免管道的热膨胀位移作用在压缩机管口，减小管道对管口的作用力； (2)管口附近第一个支吊架应采用弹簧支吊架，避免管架由于热胀位移而脱空，从而使其承载载荷转移到离心式压缩机管口，弹簧支吊架应尽量靠近机器管口，以便于施工中对法兰之间的间距、平行度和同轴度进行调节。 (3)弹簧支吊架宜采用冷态吊零方式进行选型[3]。 (4)采用在压缩机进口管道的适当位置上设置Z向的限位和XSNB(X方向的减振器)，可以有效的控制设备管口力和力矩在许用范围内，并且可以确保管道在地震荷载和风荷载时摆动很小。可以达到管道应力分析设计的安全性和经济性的目的[4]。
3.4 热应力管道承重架的设计误区
热应力管道支吊架设计之前，要认真研读应力报告，对不同工况的受力及位移变化要着重关注，以保证管架的设计满足任何工况的要求。热应力管道在安装阶段处于冷管状态，通常情况下，运行时由于热胀冷缩，管道支吊架设置点会较安装状态有较大位移变化。对于热应力管道的支吊架，首先关注管架点各工况的最大受力情况，在满足荷载要求的情况下设计管架，其次要弄清楚各工况的位移大小及方向(主要是运行状态的位移及方向)，为适应从冷态到正常运行时热胀位移变化，管道支吊架支撑面需要采用摩擦系数小的材料，例如垫聚四氟乙烯或采用不锈钢接触面，若不采取减少摩擦力的方法，将有可能出现运行时位移并对下部结构产生摩擦力、破坏支撑结构的现象。
3.5弹簧支吊架的设计误区
选用两个F型弹簧支架支撑水平管子时，两弹簧间距不能太大，如果距离过大，受力点与弹簧间会产生过大弯矩，使弹簧受力不稳，降低弹簧使用寿命。
选用弹簧吊架时，吊杆的长度要足够长，且大于水平位移的15倍，从而尽量保证弹簧的倾斜角度在允许范围内[5]。
做弹簧吊架时注意弹簧的安装高度，弹簧的外壳直径要选对，以保证设计中与其他部件间有足够的间隙调整。
根据不同的受力荷载，悬吊弹簧有其相应配套的吊杆和吊耳，不能随意选取，若选用的吊杆、吊耳的型号与弹簧不匹配，现场将无法安装，这也是初次设计者容易出现的设计误区。
结束语
随着改革开放的进一步发展，我国在步入 21 世纪之后，综合国力有了显著的提升。经济与科技等方面的快速发展，为社会中的各个行业及各个领域发展提供了新动力。就化工装置建设来说，管道支吊架设计是众多设计当中一个重要的环节。尤其是对于运输特殊物质的管道来说，管道支吊架在对管道保护中有着重要的作用。而对于不同类型的管道，其管道的支吊架设计也是不同的。因此，对化工装置中管道支吊架的设计的要点分析有着鲜明的现实意义。
参考文献：
[1]胡叶叶.刍议石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点[J].中外企业家,2016,05:199.
[2]田野.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].化工管理,2016,02:88.
[3]李坤.石油化工装置管道支吊架设计思路构建[J].智能城市,2016,02:46-47.
[4]孙腾龙.论石油化工装置塔的管道布置与设计要点[J].化工管理,2016,20:249.
[5]印秀艳.石油化工装置工艺管道的设计分析[J].化工管理,2016,24:117+119.
论文作者:刘春霞
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/20
标签：管道论文; 吊架论文; 位移论文; 弹簧论文; 应力论文; 装置论文; 化工论文; 《防护工程》2017年第12期论文;