【正文】 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 25 頁 共 45 頁(2)管 廊 上 管 道 直 線 距 離 較 長 而 且 中 間 無 固 定 點(diǎn) 和 止 推 支 架 時(shí) ， 應(yīng) 在 中 間 若 干 點(diǎn) 設(shè) 置導(dǎo) 向 支 架 ， 以 防 止 管 道 產(chǎn) 生 。3) 固 定 支 架 位 置 的 確 定固 定 支 架 的 位 置 除 滿 足 上 述 的 基 本 原 則 之 外 ， 尚 應(yīng) 符 合 下 列 要 求 ：(1)對(duì) 于 復(fù) 雜 管 系 ， 可 用 固 定 支 架 將 它 劃 分 成 幾 個(gè) 形 狀 較 先 簡 單 的 管 段 ， 如 L 形管 段 、 U 形 管 段 、 Z 形 管 段 等 ， 以 便 分 段 遇 行 分 析 計(jì) 算 和 柔 性 設(shè) 計(jì) ；(2)確 定 管 道 固 定 支 架 位 置 時(shí) ， 應(yīng) 使 其 有 利 于 兩 固 定 點(diǎn) 之 間 管 段 的 自 然 補(bǔ) 償 ；(3)選 用 π 形 補(bǔ) 償 器 時(shí) ， 宜 將 其 設(shè) 置 在 兩 固 定 支 架 的 中 部 不 能 位 于 兩 固 定 支 架 的 中 部時(shí) ， π 型 補(bǔ) 償 器 距 固 定 支 架 的 距 離 不 宜 小 于 兩 支 架 間 距 的 1/3；(4)固 定 支 架 宜 靠 近 需 要 限 制 分 支 管 位 移 的 地 方 ；(5)固 定 支 架 應(yīng) 設(shè) 置 在 需 要 承 受 管 道 振 動(dòng) 、 沖 擊 載 荷 或 需 要 限 制 管 道 多 方 向 位 移 的 地方 ；(6)迸 出 裝 置 的 工 藝 管 道 和 非 常 溫 的 公 用 工 程 管 道 ， 宜 在 裝 置 分 界 處 設(shè) 固 定 支 架 ；(7)落 地 生 根 的 調(diào) 節(jié) 閱 組 、 蒸 汽 分 配 管 、 其 它 閥 組 和 分 配 管 等 ， 應(yīng) 一 端 設(shè) 固 定 支 架 ，但 此 時(shí) 固 定 支 架 的 位 置 不 應(yīng) 阻 礙 管 系 的 熱 補(bǔ) 償 。 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 24 頁 共 45 頁2) 承 重 支 吊 架 位 置 的 確 定承 重 支 吊 架 的 位 置 除 滿 足 上 述 的 基 本 原 則 之 外 ， 尚 應(yīng) 符 合 下 列 要 求 ：(1)支 吊 架 位 置 應(yīng) 能 滿 足 管 道 最 大 允 許 跨 度 的 要 求 。 對(duì) 于 有 可 能 集 中 支 撐 的 管 道 ， 應(yīng) 盡 可 能 選 擇 適 宜 的 地 方 和 方 式 集 中 支撐 ；(5)支 吊 架 位 置 應(yīng) 不 妨 礙 操 作 人 員 的 通 行 、 設(shè) 備 的 檢 修 和 管 道 的 拆 卸 等 ；(6)支 吊 架 的 位 置 尚 應(yīng) 考 慮 經(jīng) 濟(jì) 性 原 則 。 這 個(gè) 要 求 包 括管 系 對(duì) 管 道 的 機(jī) 械 振 動(dòng) 、 水 擊 、 放 空 反 沖 擊 、 地 震 、 風(fēng) 載 等 載 荷 作 用 下 的 力 學(xué) 要 求 ；(3)管 道 支 吊 架 應(yīng) 具 備 相 應(yīng) 的 生 根 條 件 。 1) 基 本 原 則(1)對(duì) 于 不 同 的 管 系 ， 在 確 定 其 支 吊 架 位 置 時(shí) 都 應(yīng) 遵 守 下 列 基 本 原 則 ： 管 道 支 吊 架 的位 置 、 數(shù) 量 、 型 式 等 應(yīng) 能 滿 足 管 系 靜 應(yīng) 力 分 析 的 要 求 。 要 處 理 好 這 樣 的 問 題 是 比 較 難 的 ， 或 者 說 要 將 它 上 升 到 理 論 上 去 論述 是 比 較 難 的 ， 有 時(shí) 工 程 經(jīng) 驗(yàn) 比 理 論 更 適 用 。 吊 架 的 位 置 確 定從 前 面 的 介 紹 中 可 以 看 出 ， 不 同 的 支 吊 架 型 式 對(duì) 生 根 條 件 有 不 同 的 要 求 ， 而 從 保障 管 系 的 自 身 強(qiáng) 度 、 穩(wěn) 定 性 、 防 振 以 及 對(duì) 邊 界 條 件 的 要 求 來 說 ， 總 存 在 著 在 管 系 的 某個(gè) 地 方 支 撐 、 并 以 特 定 的 支 架 型 式 支 撐 為 最 理 想 。 道 在 支 架 上 滑 動(dòng) 的 軸 向 最 大 允 許 位 移 量 不 宜 超 過 定 型 滑 動(dòng) 管 托 長 度 的40%， 以 免 管 道 在 熱 脹 時(shí) 將 管 托 滑 落 于 支 架 梁 的 下 面 ， 而 在 冷 縮 時(shí) 不 能 恢 復(fù) 原 位 造 成管 道 或 支 架 損 壞 。 沿 直 立 設(shè) 備 布 置 的 立 管 應(yīng)設(shè) 置 導(dǎo) 向 支 架 。9. 在 管 道 中 多 設(shè) 彈 簧 支 吊 架 更 安 全 嗎 ？不 一 定 更 安 全 ， 因 為 彈 簧 支 吊 架 的 剛 度 遠(yuǎn) 低 于 剛 性 支 吊 架 ， 所 以 過 多 設(shè) 置 彈 簧 支吊 架 會(huì) 使 管 系 各 點(diǎn) 位 移 方 向 失 去 控 制 ， 管 系 穩(wěn) 定 性 較 差 ， 易 產(chǎn) 生 偏 斜 和 振 動(dòng) 。 或 者 說 ， 管 道 上 時(shí) 最 大 位 移 量 也 是 確 定 恒 力 彈 簧 吊 架 的參 數(shù) 之 一 。 另 外 ， 受 吊 架 中 各 運(yùn) 行 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 限 制 ， 吊 點(diǎn) 的 位 移 是 有 限 制 的 ， 甚 至 它不 能 按 運(yùn) 行 部 件 的 最 大 運(yùn) 行 位 置 來 確 定 吊 點(diǎn) 的 位 移 范 圍 ， 因 為 運(yùn) 行 部 件 到 達(dá) 極 限 位 置時(shí) ， 會(huì) 造 成 較 大 的 承 載 偏 差 值 。 因 此 ， 支 撐 點(diǎn) 的 管 道 載 荷 是 選 擇恒 力 彈 簧 吊 架 的 參 數(shù) 之 一 。 通 過 適 當(dāng) 的 結(jié) 構(gòu) 和 力 的 平 衡 設(shè) 計(jì) ， 可 以 使 兩 個(gè) 力 矩 M1 和 M2 始 終 保持 平 衡 ， 并 通 過 適 當(dāng) 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 設(shè) 計(jì) ， 在 保 持 力 矩 平 衡 的 情 況 下 ， 只 不 斷 變 換 位 置 但大 小 不 變 ， 即 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 管 道 的 恒 力 支 撐 。 M1 將 拉 動(dòng) 三 連 桿 AOB 向 下 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 同 時(shí) 三 連 桿 會(huì) 帶 動(dòng) B 點(diǎn) 向 右 移 動(dòng) ， 從而 使 彈 簧 受 到 壓 縮 ， 產(chǎn) 生 一 個(gè) 彈 簧 力 F2。 一 般 情 況 下 ， D 應(yīng) 不 大 于 6%Fmax― ― 恒 力 彈 簧 在 全 行 程 范 圍 內(nèi) 出 現(xiàn) 的 最 大 載 荷 值 ， N；Fmin― ― 恒 力 彈 簧 在 全 行 程 范 圍 內(nèi) 出 現(xiàn) 的 最 小 載 荷 值 ， N。 一 般 情 況 下 ， 標(biāo) 準(zhǔn) 恒 力 彈 簧 支 吊 架 在 其 全 程 位 移 過 程 中 的 最 大和 最 小 載 荷 偏 差 應(yīng) 控 制 在 某 個(gè) 數(shù) 值 范 圍 內(nèi) ， 而 工 程 上 常 用 恒 定 度 這 一 概 念 來 評(píng) 判 恒 力彈 簧 的 載 荷 變 化 。 如 果 管 系 的 柔 性 不 好 ， 剛 度 較 大 ， 那 么 既 使 在 較 小 的 位 移 值 情況 下 ， 也 會(huì) 引 起 支 撐 點(diǎn) 熱 態(tài) 和 冷 態(tài) 的 載 荷 差 值 較 大 ， 此 時(shí) 為 減 少 載 荷 變 化 率 也 宜 采 用恒 力 彈 簧 支 吊 架 。8. 恒 力 彈 簧 支 吊 架 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 21 頁 共 45 頁當(dāng) 管 系 在 支 撐 點(diǎn) 的 豎 向 位 移 較 大 而 選 用 可 變 彈 簧 會(huì) 引 起 較 大 的 載 荷 轉(zhuǎn) 移 時(shí) ， 應(yīng) 考慮 選 用 恒 力 彈 簧 支 吊 架 。 對(duì) 于 可 能 出 現(xiàn) 上 述 現(xiàn) 象 的 管 系 ， 工 程 上 常 在 彈 簧 支 吊 架的 附 近 設(shè) 置 保 險(xiǎn) 桿 ， 以 控 制 彈 簧 的 最 大 變 形 量 ， 即 當(dāng) 彈 簧 支 吊 架 的 變 形 量 超 過 某 一 規(guī)定 值 時(shí) ， 保 險(xiǎn) 桿 將 受 力 而 成 為 剛 性 支 撐 。 管 系 在 工 作 狀 態(tài) 下 ，有 時(shí) 也 會(huì) 出 現(xiàn) 非 預(yù) 期 的 載 荷 突 然 增 加 現(xiàn) 象 ， 如 減 壓 轉(zhuǎn) 油 線 的 淹 塔 現(xiàn) 象 。3) 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 安 裝 要 求可 變 彈 簧 支 吊 架 在 安 裝 前 務(wù) 必 要 壓 縮 到 要 求 的 安 裝 定 位 刻 度 (與 安 裝 載 荷 對(duì)應(yīng) 的 刻 度 值 )， 并 用 定 位 銷 進(jìn) 行 定 位 。 并 聯(lián) 時(shí) 的 各 彈 簧變 形 量 相 同 ， 均 等 于 管 道 在 支 撐 點(diǎn) 的 位 移 量 。2) 并 聯(lián) 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 選 用當(dāng) 管 道 支 撐 點(diǎn) 的 載 荷 超 出 標(biāo) 準(zhǔn) 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 最 大 允 許 載 荷 時(shí) ， 或 者 受 支 撐 條件 (如 豎 管 支 撐 )、 生 根 條 件 等 限 制 不 宜 采 用 單 個(gè) 可 變 彈 簧 支 吊 架 進(jìn) 行 支 撐 時(shí) ， 可 選用 兩 個(gè) 或 兩 個(gè) 以 上 的 可 變 彈 簧 支 吊 架 并 聯(lián) 支 撐 。1) 串 聯(lián) 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 選 用當(dāng) 管 系 中 某 點(diǎn) 的 垂 直 位 移 量 較 大 時(shí) ， 從 標(biāo) 準(zhǔn) 彈 簧 支 吊 架 表 中 可 能 已 選 不 到 合 適 的彈 簧 支 吊 架 ， 即 要 么 找 不 到 最 大 工 作 位 移 能 滿 足 載 荷 要 求 的 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 ， 要 么 因 剛 度 較大 而 使 載 荷 變 化 率 超 出 標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 ， 此 時(shí) 可 考 慮 采 用 串 聯(lián) 可 變 彈 簧 支 吊 架 。 在 確 定 彈 簧 支 吊 架 的 剛 度 時(shí) 應(yīng) 遵 守 這 樣 一 個(gè) 原 則 ： 在 彈 簧 支 吊 架 能 滿 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 20 頁 共 45 頁足 管 系 熱 態(tài) 和 冷 態(tài) 的 承 載 要 求 而 且 載 荷 變 化 率 不 超 過 規(guī) 定 值 的 情 況 下 ， 應(yīng) 盡 可 能 選 用剛 度 最 小 (指 最 小 規(guī) 格 和 最 小 允 許 位 移 值 )的 彈 簧 。為 防 止 可 變 彈 簧 支 吊 架 引 起 管 系 在 熱 態(tài) 或 冷 態(tài) 時(shí) 有 較 大 的 載 荷 轉(zhuǎn) 移 ， 工 程上 常 控 制 它 的 載 荷 變 化 率 不 超 過 25％ 。 所 謂 冷態(tài) 吊 零 是 指 彈 簧 支 吊 架 在 冷 態(tài) 時(shí) 承 受 的 載 荷 取 冷 態(tài) 時(shí) 由 管 系 分 配 給 它 的 載 荷 。 所 謂 熱態(tài) 吊 零 ， 是 指 彈 簧 支 吊 架 在 熱 態(tài) 時(shí) 承 受 的 力 應(yīng) 等 于 冷 態(tài) 時(shí) 由 管 系 分 配 給 它 的 力 。A 型 ― ― 上 螺 紋 懸 吊 型 ； 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 19 頁 共 45 頁B 型 ― ― 單 耳 懸 吊 型 ；C 型 ― ― 雙 耳 懸 吊 型 ；D 型 ― ― 上 調(diào) 節(jié) 擱 置 型 ；E 型 ― ― 下 調(diào) 節(jié) 擱 置 型 ；F 型 ― ― 支 撐 擱 置 型 ；G 型 ― ― 并 聯(lián) 懸 吊 型 。 S 在 管 道 支 撐 中 即 為 管 道 支 撐 點(diǎn) 的豎 直 位 移 量 ， 支 撐 點(diǎn) 的 豎 直 位 移 向 上 時(shí) 取 正 號(hào) ， 向 下 時(shí) 取 負(fù) 號(hào) 。k = F1＋ kδ式 中δ 1― ― 彈 簧 預(yù) 壓 縮 的 變 形 量 ， mmF1― ― 彈 簧 預(yù) 壓 縮 時(shí) 的 壓 縮 力 ， N；F、 δ 、 k― ― 意 義 同 前 。對(duì) 于 標(biāo) 準(zhǔn) 彈 簧 支 吊 架 來 說 ， 彈 簧 都 是 經(jīng) 過 預(yù) 壓 縮 然 后 裝 入 彈 簧 箱 中 的 。因 此 ， 此 時(shí) 彈 簧 對(duì) 管 道 的 作 用 力 則 與 變 形 量 成 正 比 。δ 式 中F― ― 彈 簧 被 壓 縮 或 被 拉 長 δ 量 時(shí) 所 需 要 的 力 ， N；K― ― 彈 簧 剛 度 ， N/mzmδ ― ― 彈 簧 被 壓 縮 或 被 拉 伸 的 變 形 量 ， mm。1) 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 工 作 原 理可 變 彈 簧 支 吊 架 的 核 心 部 件 是 一 個(gè) 被 控 制 的 圓 柱 彈 簧 ， 當(dāng) 被 支 撐 管 道 發(fā) 生 豎 向 位移 時(shí) ， 會(huì) 帶 動(dòng) 圓 柱 彈 簧 的 控 制 板 使 彈 簧 壓 縮 或 被 拉 長 。6. 目 前 工 程 上 常 用 的 彈 簧 支 吊 架 主 要 有 兩 類 ：即 可 變 彈 簧 支 吊 架 和 恒 力 彈 簧 支 吊 架 ， 而 且 已 形 成 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 。2) 阻 尼 器阻 尼 器 與 減 振 支 架 的 最 大 區(qū) 別 遮 于 它 給 予 了 管 系 較 大 的 自 由 度 ， 因 而 對(duì) 連 續(xù) 強(qiáng)迫 型 高 頻 機(jī) 械 振 動(dòng) 的 抑 制 效 果 較 差 ， 它 常 用 于 緩 解 瞬 間 激 振 (如 主 汽 門 突 然 關(guān) 閉 、泵 突 然 停 車 、 地 震 、 水 錘 等 )引 起 的 有 阻 尼 自 由 振 動(dòng) 。 防 振 管 卡 與 固 定 支 架 不 同 ，它 允 許 管 道 有 一 定 的 軸 向 位 移 而 使 管 系 不 會(huì) 因 熱 脹 而 破 壞 。 常 用的 防 振 支 架 主 要 有 兩 類 ，