石油化工装置管道支吊架设计思路构建

李　坤

石油化工装置管道支吊架设计思路构建

李坤

设置管架作为管道工程中一项重要的环节，对于装置管道起着不可或缺的作用。一般来说，管道工程图只绘出了管架符号、示意图及其具体位置。文章针对石油化工装置管道支吊架设计思路的构建，从管道支吊架的类型、选用支吊架应遵循的原则、石油化工装置管道支吊架位置的确定及其设计思路四个方面进行了具体的阐述，以供参考。

石油化工；装置管道；支吊架设计

在石油化工装置中，有很多不同类别的管道，在具体使用中，种类不同的管道使用方法有一定差异。管道支吊架在石油化工装置中起着十分重要的作用，在对石油化工装置管道支吊架进行设计思路的构建时，必须按照不同的种类所遵循的原则实行。为此，本文对石油化工装置管道支吊架设计思路进行探究，具有重要的现实意义。

1　管道支吊架的类型

一般依据支吊架的不同作用，大致分为三种类型，即承重支吊架、限位支架与防振支架。

1.1承重支吊架

承重支吊架就是来承担管道的重量及其它持续性的负荷，并布设在管道系统中，从而避免超出管道负荷承受力而造成破损，确保管道及相关装置的安全。并根据支吊架的承重的特点，又可将其分为刚性支吊架与弹簧支吊架两种。

1.2限位支架

所谓限位支架，就是用来限制管道系统的位移变化。由于受热力的作用，石油化工装置的管道系统在进行运作时，会产生一定的位移，而导致系统不安全。而限位支架就是按照不同的使用效果分为固定支架、导向支架等，这些支架能够在一定程度上保证系统的安全。

1.3防振支架

在管道进行运行时，会有振动现象的产生，在这种状态下，就需要设置防振支架，能够将往复式机泵进出口管道进行有效地控制，并可以控制地震、水击等所排出的反力产生振动。

2　选用支吊架所遵循的原则

支吊架主要在管道无垂直的位移位置进行使用。比如：对支架与管托进行移动，或是对支架与管托进行滚动等。而对于高度或是长度能够调节的支吊架，则作用于管道的无垂直位移。因此，支吊架所遵循的原则如下：

第一，确保管子在支架上固定好，不能产生任何位移。这种支架就是固定支架，主要的作用是将补偿器之间管道的热伸长进行平均分配，从而使支架上的管道无任何移动；由于此种支架的受力比较复杂，因此不仅仅要承受管道的重量，而且要对管道轴向压力所产生的反力加以承受。

第二，在支架上安装好管子。在热胀冷缩的影响下，管子与支架产生相对位移时，这种支架就被称为活动支架，具体分为两种，即滑动支架、滚动支架。使支架与管子产生相对运动的是滑动支架。此类支架有着较大的摩擦力，但制作相对简单，应用也更为广泛。而所谓滚动支架，就是将滚珠或是滚柱加入到管道滑托与支架间，使管子与支架产生相对运动，最终将滑动摩擦力转为滚动摩擦力。具体特征是有着较小的摩擦阻力，主要用于大管径，高介质温度且无横向位移的管道中。

第三，在管道有轴向位移的支架，对两侧装置钢挡块，确保在进行轴向运动的过程中，不偏离管道的轴线，此类支架是导向支架适用于管道作轴向位移，而不会在管道的轴线上产生偏离。

第四，在有较大的垂直热位移，或是在管道应力与设备受力由于支吊架处过大的热胀力而超标的情况下，要使用弹簧支吊架。但应注意的是，弹簧支吊架不宜用于转动机器管口附近的管道。

3　石油化工装置管道支吊架位置的确定

为了确保管道的挠度、弯曲应力和剪切应力适中，必须对管道上的法兰、阀门等部件集中载荷的作用加以重点注意。对于垂直管道支吊架，也要对间距进行把控，避免因为多种载荷组合作用而使管道产生过应力。而水平直管道的支吊架的间距应符合如下要求：第一，强度要在管道持续外载当量应力所承受的范围内，一般来说不高于16 MPa；第二，其刚度应保证管道自重的弯曲挠度是管道疏放水的实际坡度的四分之一，从而使其在安全范围内正常疏放水。而对于一些有特殊要求的管道如有抗震效果，则应按照振因来将其管道的挠度加以控制，从而在适当范围内保证管道的固有的频率，一般而言，应小于2.5 mm。第三，在对弹簧进行选用时，要保证荷载变化率在25%内。在弹簧的荷载变化率大于25%的情况下，要用两个弹簧进行串联。而所选用的串联弹簧要具有相同的荷载，并根据每个弹簧的最大压缩量的比例、总位移来来进行分配。一般通过计算刚度条件来确定管道所许可的跨距，并通过强度所支持的范围进行校核，取二者中的最小值。在计算刚度条件时，要将管道假定为一单自由度振动系统，为保证管道由于轻微外力而振动的不明显，应使装置内管道的固有振动频率在4 Hz内。第四，在确定固定支架的位置时，要遵循方便石油化工管道的运行，并遵循管道安全的原则。一般来说，可以将固定支架分为L型、U型及T型等多个管段。并要坚持固定点间管段可以自然补偿的原则，设置在需要承受冲击载荷或限制管道振动等地方。

4　石油化工装置管道支吊架的设计思路

首先，支吊架的位置设计除了依据最大跨度所允许的范围外，还应在下列位置进行设置：一是连接管系与设备的过程中，在适当的位置进行支吊架的设置，从而保证所受到的外力与力矩加以减少，并为了偏心荷载与弯矩得以减少，要使支吊架靠近集中荷载处。二是在有阀门或小型管道设备的管系中进行集中荷载时，为了偏心荷载与弯矩得以减少，应使支吊架靠近集中荷载处。三是应注意弯管附近、大直径管三通及分支管处的支吊架设计。四是对于有着垂直管段的管系，应将承重支架设置在垂直管段的上下部，并在较长的垂直管段中间设置符合规定间距的导向支架；此外，还要按照支点的垂直位移量，在水平敷设的管道向垂直管段转换的拐弯处，设置弹簧支吊架。

其次，要对建筑物、构筑物进行最大限度的利用，作为支吊架的生根点，但要对生根点所可以承受的荷载进行核算，在一定条件下，还应将跨距减少来使生根点的荷载减低。

再次针对复杂的管系，为了使应力分析得以简化，要遵循方便石油化工管道的运行，并要遵循管道安全的原则，将管系用固定支架分割成能够自行补偿的若干管段。一般来说，可以将固定支架分为L型、U型及T型等多个管段，并将承重支吊架或导向支吊架设置在两个固定支架间，使其能够承受冲击载荷或限制管道振动。

还有，当管系的热胀方向正对敏感设备的借口时，要设置止推支架。此外，当大刚度管道产生强大的推力时，也可以在合适的位置设置止推支架。

最后，管道在与设备进行连接时，支吊架要设置在利于设备检修与阀门操作的位置，还应注意的是，在设备进行检修或是设备移走时，临时支吊架的地方不需要设置。此外，还要注意不可以将焊接型的支吊架设置在时常拆卸维修及清扫的部位。

5　结语

对石油化工管道支吊架的型式与位置的设计思路进行确定，能够确保管道工程的顺利运行。一般来说，对管道设计进行评价时，不但要看布置的合理性、美观度及操作检修的便捷性与一定的柔韧性，而且要看支吊架型式与位置的符合度。本文为此对石油化工装置管道支吊架的设计思路从上述四个方面进行探讨与阐述，希望对相关人员有所帮助。

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天津辰力工程设计有限公司天津300000

Construction of petrochemical pipe hanger design

Li Kun

As an important part of the pipeline project，the pipe rack is an indispensable part in the pipeline engineering. In practice，the pipeline engineering drawing only draws the symbol，the sketch map and the specific location of the pipe rack. The paper elaborates in four aspects，including types，selection principles，location and design of the pipe supports and hangers for petroleum chemical device，which can provide reference for technicians.

petrochemical；device pipeline；hanger design

TE 9

A