【正文】 架專 門 用 于 控 制 管 道 振 動(dòng) 的 支 吊 架 叫 做 防 振 支 架 。 防 振 支 架 常 用 于 控 制 或 緩 解 往 復(fù)式 機(jī) 泵 迸 出 口 管 道 或 由 地 震 、 風(fēng) 載 荷 、 水 擊 、 安 全 閥 排 出 反 力 引 起 的 管 道 振 動(dòng) 場(chǎng) 合 。應(yīng) 該 說(shuō) ， 前 面 所 講 的 支 吊 架 類 型 中 ， 除 吊 架 以 外 ， 其 它 支 架 都 在 某 種 程 度 上 起 到防 振 作 用 ， 但 它 們 中 要 么 防 振 作 用 的 效 果 不 好 ， 要 么 會(huì) 帶 來(lái) 其 它 問(wèn) 題 (如 降 低 或限 制 了 管 系 的 熱 補(bǔ) 償 能 力 )， 因 此 ， 工 程 上 對(duì) 于 防 振 情 況 則 給 出 了 專 用 支 架 。 常 用的 防 振 支 架 主 要 有 兩 類 ， 其 一 是 防 振 管 卡 ， 其 二 是 阻 尼 器 。1) 防 振 管 卡防 振 管 卡 能 有 效 地 控 制 管 系 的 高 頻 率 強(qiáng) 迫 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 。 防 振 管 卡 與 一 般 的 剛 性 承重 支 架 和 導(dǎo) 向 支 架 不 同 它 對(duì) 管 道 施 加 了 較 大 的 剛 度 約 束 (從 型 式 和 數(shù) 量 上 實(shí) 現(xiàn) )，且 增 加 了 架 對(duì) 管 道 的 阻 尼 作 用 從 而 有 效 地 阻 滯 了 管 系 的 振 動(dòng) 。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) 。 工 程 上 應(yīng) 用 的 阻 尼 器 有 油 壓式 阻 尼 器 、 摩 擦 式 阻 尼 器 等 。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 。 對(duì) 應(yīng) 的 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 為 GB10181《 恒 力 彈 簧 支 吊 架 》 和 GB10182《 可 變 彈 簧 支 吊 架 》 。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(zhǎng) 。 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 18 頁(yè) 共 45 頁(yè)由 虎 克 定 律 可 知 ， 此 時(shí) 彈 簧 壓 縮 或 伸 長(zhǎng) 所 需 要 的 力 (也 等 于 對(duì) 管 子 的 作 用 力 )可 用 下 式 表 示 ：F=kδ 式 中F― ― 彈 簧 被 壓 縮 或 被 拉 長(zhǎng) 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。彈 簧 剛 度 是 一 個(gè) 只 與 彈 簧 自 身 參 數(shù) (如 彈 簧 直 徑 、 彈 簧 材 料 等 )有 關(guān) 的 物 理 量 ，一 旦 彈 簧 參 數(shù) 一 定 ， 它 是 個(gè) 常 數(shù) (在 其 允 許 總 變 形 量 的 30%~70%范 圍 內(nèi) 是 個(gè) 常 數(shù) )。因 此 ， 此 時(shí) 彈 簧 對(duì) 管 道 的 作 用 力 則 與 變 形 量 成 正 比 。 工 程 上 正 是 糊 糊 的 這 一 性 質(zhì) 來(lái)進(jìn) 行 有 垂 直 位 移 的 管 道 支 撐 的 。對(duì) 于 標(biāo) 準(zhǔn) 彈 簧 支 吊 架 來(lái) 說(shuō) ， 彈 簧 都 是 經(jīng) 過(guò) 預(yù) 壓 縮 然 后 裝 入 彈 簧 箱 中 的 。 因 此 ，對(duì) 于 同 樣 一 個(gè) 變 形 量 δ ， 此 時(shí) 壓 縮 彈 簧 所 需 耍 的 力 F 應(yīng) 按 下 式 計(jì) 算 ：F = (δ 1+δ )k = δ 1k+δ 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 。設(shè) F 為 彈 簧 支 吊 架 的 工 作 載 荷 ， 并 用 符 號(hào) FG 表 示 ： 設(shè) F1 為 彈 簧 支 吊 架 的安 裝 荷 載 ， 并 用 FA 表 示 ： 設(shè) S 為 彈 簧 在 由 安 裝 載 荷 變 為 工 作 載 荷 時(shí) 的 變 形 量 ，并 在 彈 簧 被 壓 縮 時(shí) 取 正 號(hào) ， 被 拉 伸 時(shí) 取 負(fù) 號(hào) 。 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) 。 可 變 彈 簧 支 吊架 的 選 型 公 式 為 ：FA = kδ +FG 2) 常 用 可 變 彈 簧 支 吊 架 系 列國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB1018S 共 給 出 了 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 七 種 標(biāo) 準(zhǔn) 型 式 ， 見 圖所 示 。A 型 ― ― 上 螺 紋 懸 吊 型 ； 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 19 頁(yè) 共 45 頁(yè)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 。7. 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 選 用工 程 上 ， 一 般 按 熱 態(tài) 吊 零 的 載 荷 分 配 原 則 確 定 彈 簧 支 吊 架 的 受 力 。 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 。 按這 樣 的 原 則 確 定 的 彈 簧 支 吊 架 受 力 使 得 整 個(gè) 管 系 中 各 支 撐 點(diǎn) 承 受 的 自 重 力 在 熱 態(tài) 時(shí) 比較 均 勻 ， 但 在 熱 態(tài) 時(shí) 管 系 中 各 點(diǎn) 的 總 載 荷 會(huì) 因 位 移 荷 載 的 作 用 而 不 再 均 勻 甚 至 會(huì) 出 現(xiàn)嚴(yán) 重 的 不 合 理 現(xiàn) 象 ， 為 此 ， 工 程 上 有 時(shí) 也 采 用 冷 態(tài) 吊 零 的 載 荷 分 配 原 則 。 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 。 與 熱 態(tài)吊 零 相 反 ， 此 時(shí) 在 熱 態(tài) 情 況 下 管 系 各 支 撐 點(diǎn) 承 受 的 自 重 載 荷 已 不 在 均 勻 ， 而 總 載 荷(包 括 位 移 載 荷 )則 是 自 然 分 配 。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(guò) 25％ 。 根 據(jù) 這 一 限 制 條 件 ， 就 可 以 確 定 彈 簧 支 吊架 的 剛 度 k。 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(yè) 共 45 頁(yè)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(guò) 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 。 按 這 樣 的 原 則 選 取 的 彈 簧 支 吊 架 ，其 安 裝 尺 寸 最 小 ， 價(jià) 格 最 便 宜 ， 而 且 實(shí) 際 的 載 荷 變 化 率 最 小 。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 。 彈 簧 串 聯(lián) 時(shí) ，應(yīng) 選 最 大 載 荷 相 同 的 彈 簧 ， 即 彈 簧 的 牌 號(hào) 相 同 ， 以 保 證 每 個(gè) 彈 簧 的 工 作 載 荷 和 安 裝 載荷 都 落 在 允 許 范 圍 內(nèi) ， 而 此 時(shí) 每 個(gè) 彈 簧 變 形 量 則 按 其 剛 度 的 大 小 成 反 比 分 配 。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 。 可 變 彈 簧 支 吊 架 并 聯(lián) 使 用 時(shí) ， 各 彈 簧應(yīng) 為 同 一 型 號(hào) ， 以 避 免 各 彈 簧 支 承 力 不 同 而 導(dǎo) 致 管 子 的 傾 斜 或 偏 轉(zhuǎn) 。 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 。 并 聯(lián) 后 的 彈 簧 支 吊 架 總 剛 度 等 于 各 分 彈簧 支 吊 架 的 剛 度 之 和 ， 即 n 個(gè) 彈 簧 支 吊 架 并 聯(lián) 時(shí) 其 總 剛 度 為 k = k1＋ k2＋ ……＋ kn， 而 各 分 彈 簧 承 受 的 載 荷 平 均 分 配 ， 并 等 于 總 載 荷 的 1/n。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 。 設(shè) 置 定 位 銷 的 另 一 個(gè) 作 用 是 使 可 變 彈 簧 支 吊 架起 暫 時(shí) 成 為 一 個(gè) 剛 性 支 架 ， 可 以 防 止 諸 如 水 壓 試 驗(yàn) 等 非 工 作 工 況 下 因 管 道 載 荷 臨 時(shí) 增加 而 引 起 的 不 利 影 響 ， 對(duì) 于 大 直 徑 氣 體 管 道 更 應(yīng) 考 慮 這 個(gè) 問(wèn) 題 。 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 。 淹 塔現(xiàn) 象 會(huì) 造 成 管 內(nèi) 液 體 的 突 然 驟 增 ， 從 而 使 其 彈 簧 支 吊 架 承 受 的 載 荷 也 驟 然 增 大 ， 彈簧 支 吊 架 的 變 形 量 也 將 隨 之 增 大 ， 使 管 系 出 現(xiàn) 較 大 的 載 荷 轉(zhuǎn) 移 ， 從 而 可 能 造 成 相 鄰 支架 或 設(shè) 備 接 口 處 的 超 載 破 壞 。 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(guò) 某 一 規(guī)定 值 時(shí) ， 保 險(xiǎn) 桿 將 受 力 而 成 為 剛 性 支 撐 。 可 變 彈 簧 支 吊 架 的 定 位 銷 應(yīng) 在 管 系 水 壓 試 驗(yàn)之 后 、 裝 置 開 車 升 溫 之 前 拆 除 。8. 恒 力 彈 簧 支 吊 架 壓力管道應(yīng)力分析部分 第 21 頁(yè) 共 45 頁(yè)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 。 所 謂 的 豎 向 位 移 較 大 只 是 一 個(gè) 相 對(duì) 概 念 ， 關(guān) 鍵 要 看 若 選 用 可變 彈 簧 支 吊 架 時(shí) 是 否 會(huì) 引 起 較 大 的 載 荷 轉(zhuǎn) 移 ， 而 且 較 大 的 載 荷 轉(zhuǎn) 移 能 否 為 管 系 自 身 強(qiáng)度 和 邊 界 條 件 所 接 受 。 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 。 嚴(yán) 格 說(shuō) 來(lái) ， 恒 力 彈 簧 在 其 工 作 過(guò) 程 中