管线支架位置选择及管道热补偿伸长量的计算

一、管道支架的分类和定义

按支架的作用分为三大类;称重架、限制性支架和减振架。

1. 承重架:

用来承受管道的重力及其他垂直向下荷载的支吊架。其包括:滑动架、弹簧架、刚性吊架、滚动支架。

2. 限制性支架:

用来阻止限制和控制管道系统热位移的支架。其包括:导向架、限位架、定值限位架、固定架。

3. 减振架:

用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的任何力 (如物料冲击、机械振动、风力机地震等外部荷载) 的作用所产生的管道振动的支架。

二、管道支架

1. 支架的选用原则

(1) 固定架

固定架是不允许支撑点有三个轴线的全部线位移和角位移的支架。固定架为保护性支架, 在很多情况下都强制设置为固定支架, 目的是保护管道避免发生撕裂、震动等情况的发生。

(2) 滑动架

滑动架是在支撑点的下方支撑的托架, 除垂直方向支撑力及水平方向摩擦力以外, 没有任何阻力。滑动架是管道设计人员在没有提应力管系前最常用的支架。非应力管线除个别特殊的情况除外都可以使用滑动架进行支撑。

2. 管道支架位置的确定[1]

(1) 管道固定支架位置的确定

支架最大允许间距主要是由管道所承受的垂直方向载荷来决定的, 它应满足强度条件和刚度条件。根据计算结果取其中的较小值作为最大允许间距。

(2) 管道活动支架位置的确定

管道活动支架安装位置一般设计不予明确, 必须由施工现场参照表2的规定值具体定位。

三、补偿器 (膨胀节) 的分类和选用

1. 补偿器的分类

为了防止管道热膨胀产生的破坏作用, 在管道设计中, 应当对高温管道进行热补偿设计。管道的热补偿方法有两种:一种是利用管道自身的柔性吸收其唯一变形的自然补偿法, (如:L形、Z形、∏形或Ω形管段) ;另一种是利用在管道中设计适当形式的补偿器进行补偿的方法 (如:波纹管膨胀节和套筒式补偿器) 。

(1) 波纹管膨胀节:由一个或几个波纹管及结构件组成, 用来吸收由于热胀冷缩等原因引起的管道和设备尺寸变化的膨胀节。

(2) 套筒式补偿器:由两个相匹配的套筒及填料密封组成, 可沿轴向伸缩的补偿器。

(3) ∏形补偿器:用管子煨制或焊接成∏形的补偿器。

2. 补偿器的选用

金属波纹管膨胀节主要用于大直径高温管道, 它的制造技术较复杂, 且价格较高。套管式补偿有易泄露和轴向推力较大的缺点, 一般很少选用, 尤其在装置内或寒冷地区更不能选用这种补偿器。自然补偿结构简单、运行可靠、投资少, 所以被广泛采用。酚回收新增凝结水管线直径为DN200, 且安装空间较大, 综合考虑应选用自然补偿器。

四、管线伸长量的计算[2]

自然补偿中的“∏形”补偿器是利用管道转弯作为补偿, 这是通常采用也比较常见的做法。管路在运行中, 由于存在着活动支架, 妨碍管路横向位移, 而使管路的应力增大, 加之管壁厚度的不同, 以及管材的刚度也不尽相同, 因此采用自然补偿管段来补偿热伸长量时, 管道受热自由伸长量的计算:

式中:△x——管道热伸长量, m;

α——管道的线膨胀系数, 一般可取钢铁的膨胀系数α=12×10-6m/m·℃;

t1——管壁最高温度, 可取热媒的最高温度, 这里取0.5Mpa低压

蒸汽所能产生冷凝液最高温度, 158℃;

t2——管道安装时的温度, 在温度不能确定时, 可取为最

冷月平均温度, 一般按-5℃;

L——计算管段的长度, m。

如上所述, 管段中设立固定之间, 并在固定支架之间设置方形补偿器, 其目的在于补偿该管段的热伸长, 从而减弱或消除因热胀冷缩所产生的应力。

结论

在管道布置中, 管架与补偿器是重要的组成部分, 是与管道紧密联系在一起的结构。达到一定长度的管道都必须有补偿器来消除应力、有支架来做固定, 由于管道的热胀冷缩, 震动等因素, 对管道的安全性产生一定的影响。合理布置支架和安装补偿器能够对管道安装产生优化。

摘要：在管道布置中, 达到一定长度的管道都必须有补偿器来消除应力、有支架来做固定, 由于管道的热胀冷缩, 震动等因素, 对管道的安全性产生一定的影响。合理布置支架和安装补偿器能够对管道安装产生优化。

关键词：管道,补偿器,支架,安装,计算

参考文献

[1] 李春桥.管道安装与维修手册[M].化学工业出版社, 2009.7.

[2] 黄泽淦.管道补偿器的选择和计算方法[J].福州第二化工厂设计院.油气储运.1983, 04期.

[3] 钢制对焊无缝管件GB12459-2006.中国标准化国际委员会出版2005-08-01.