控制閥（儀表專業(yè)的調(diào)節(jié)閥）的閥組，包括控制閥及切斷閥，旁路閥等，*常見的布置方式為立面布置，在管道彎頭的下方設(shè)置支架。類似這種閥組的支架除了考慮支承重量外，還要考慮管道熱膨脹以及承受振動(dòng)的力。當(dāng)閥門進(jìn)出口壓差較大時(shí)，或液體管道減壓過程產(chǎn)生氣體時(shí)，更易產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，應(yīng)引起特別的注意。兩相流的管道，應(yīng)考慮發(fā)生水錘的可能性，特別長(zhǎng)的且有向上流動(dòng)的垂直管段時(shí)，易發(fā)生水錘作用。如果將向上流動(dòng)的管段布置在控制閥之前，情況就會(huì)改善。對(duì)于有熱膨脹的管道，應(yīng)根據(jù)其柔性計(jì)算的要求，將其中1個(gè)支架設(shè)置為固定架，另1個(gè)設(shè)置為滑動(dòng)支架或?qū)蚣?。如果熱脹?yīng)力允許，宜在控制閥的出口側(cè)設(shè)固定架，入口側(cè)設(shè)滑動(dòng)架。必要時(shí)在控制閥出口側(cè)的垂直管端上還要設(shè)置導(dǎo)向架。

　　2塔設(shè)備管道的支吊架

　　塔的管道一般可分為塔頂管道，塔體側(cè)面管道和塔底管道。塔頂管道包括回流管道，進(jìn)料管道，側(cè)線抽出管道，汽提蒸汽管道，重沸器入口和返回管道等。塔底管道包括塔底抽出管道和塔底排液管道等。這些管道都與塔體上的開口相連接，一般又都是沿塔體的周圍或上下來布置。對(duì)于塔底再沸器的支架設(shè)計(jì)，已給出較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，這里主要討論沿塔上部下行的管線。塔類管道通常在塔壁上設(shè)置支撐，以使其相對(duì)位移盡量小。塔類設(shè)備管道支架.塔類設(shè)備管道支架沿塔上部下行的第1個(gè)支架通常設(shè)置滑動(dòng)承重架或固定支架，且盡量靠近設(shè)備管口，以減小設(shè)備口和支撐點(diǎn)的相對(duì)熱膨脹位移，減小熱膨脹的反力。如果第1個(gè)支架至管口之間的管道柔性不夠，可采取改變管道走向的方式以適當(dāng)增加管道的柔性。如果第1個(gè)承重架荷載過大，可以另設(shè)第2個(gè)承重架。

　　對(duì)此類管線進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，要考慮開停車，空載，正常操作，水聯(lián)運(yùn)等各種工況。由于在各種工況下塔設(shè)備與管線的溫差會(huì)有差別，熱位移和熱應(yīng)力應(yīng)按塔壁和管線熱膨脹差*大的情況進(jìn)行分析。例如，需在豎直管線的彎頭處設(shè)置支架，無論是否從塔壁上支撐，均應(yīng)設(shè)置為彈簧架，需要注意的是，否則因管道柔性不夠，將會(huì)導(dǎo)致距彎頭*近的剛性支架受力過大或者托空，勢(shì)必影響到塔壁上支架的受力和管口受力。結(jié)合控制閥組的管道支架要求，不難看出，一般不宜在上塔管線太靠近彎頭處設(shè)置控制閥組。塔的回流管線與塔壁溫差較大，且一般設(shè)置調(diào)節(jié)閥組，應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。

　　3離心泵管道的支架

　　泵的進(jìn)出口位置是根據(jù)處理流體的性質(zhì)，狀態(tài)，流量，揚(yáng)程等不同，分為頂頂，端頂，側(cè)側(cè)，側(cè)頂4種。進(jìn)行離心泵管道的設(shè)計(jì)時(shí)，必須使其進(jìn)出口管道具有足夠的柔性，以減小管道作用于泵口的力和力矩。對(duì)于制造廠未提出受力要求的離心泵，其管口受力一般要求滿足API610規(guī)定。

　　離心泵進(jìn)出口管道布置和管道支架設(shè)置見圖3.圖3離心泵進(jìn)出口管道布置和管道支架泵的入口管道工藝要求比較嚴(yán)格，出口問題相對(duì)少些。為使泵管口受力盡可能小，應(yīng)在閥門附近設(shè)置支吊架，以避免閥門質(zhì)量作用于泵管口處。如果靠近泵管口處的支吊點(diǎn)存在垂直熱位移，應(yīng)考慮選用彈簧架。對(duì)于泵的水平進(jìn)出口管線，應(yīng)盡量采用剛性支撐，且靠近泵口的第1個(gè)支架通常應(yīng)做成可調(diào)節(jié)高度的承重架，對(duì)于剛性滑動(dòng)支架，如果其距彎頭的距離過小，將會(huì)托空，或者在承重情況下造成泵管口熱態(tài)受力較大，可考慮采用彈簧架，.需要注意的是，泵的入口管道為水平向與泵口連接時(shí)，有時(shí)泵體較大，泵口存在垂直的熱膨脹，如果滑動(dòng)支架靠泵口過近，柔性分析往往不能通過。為了避免受到遠(yuǎn)端管道的水平推力作用于泵管口上，應(yīng)在管系的對(duì)稱位置附近設(shè)置限位支架或?qū)蛑Ъ?。需要注意的是，可調(diào)節(jié)支架目前國(guó)內(nèi)還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要設(shè)計(jì)人員提出相關(guān)參數(shù)，由廠家特殊制造。當(dāng)多臺(tái)泵并列布置時(shí)，泵間管道熱膨脹產(chǎn)生的作用力和管子的摩擦力引起的軸向推力往往是泵口受力超標(biāo)的重要原因。如果應(yīng)力分析結(jié)果表明是上述原因使泵口受力不能滿足要求時(shí)，則應(yīng)考慮增加柔性來吸收連接段的熱膨脹，降低滑動(dòng)處摩擦系數(shù)，比較常用的方法是增加1層聚四氟墊板，將鋼對(duì)鋼的摩擦系數(shù)0.3降為不銹鋼對(duì)聚四氟乙烯0.1.此外，對(duì)于大型的水泵出口管要注意止回閥關(guān)閉時(shí)的推力作用。在止回閥及切斷閥附近應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固的支架，以承受水擊與重力荷載。

　　4汽輪機(jī)和離心式壓縮機(jī)管口管線支架

　　離心式壓縮機(jī)是連續(xù)排料的，幾乎可以不考慮振動(dòng)。但由于氣體重度小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，又為多級(jí)式，故軸的找正要求非常高。由于汽輪機(jī)管線操作溫度較高，受力要求更為嚴(yán)格，因此汽輪機(jī)管道的柔性設(shè)計(jì)是管道應(yīng)力分析中較為困難的問題之一。

　　在機(jī)器制造廠未提出允許受力限制時(shí)，一般氣輪機(jī)管口受力校核標(biāo)準(zhǔn)為NEMASM23，離心式壓縮機(jī)管口受力校核標(biāo)準(zhǔn)為API617.離心式壓縮機(jī)與汽輪機(jī)管道的柔性設(shè)計(jì)具有相似之處，以下主要以汽輪機(jī)管道為例進(jìn)行說明。

　?。?）計(jì)算時(shí)必須考慮機(jī)器管口的熱態(tài)位移，并應(yīng)考慮*不利的工況。

　?。?）對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行受力驗(yàn)算分析時(shí)，應(yīng)該包括進(jìn)出口和抽汽口；汽封管道可不作詳細(xì)應(yīng)力分析，但應(yīng)保證具有足夠柔性。

　?。?）計(jì)算時(shí)應(yīng)注意考慮機(jī)器管口處管道法蘭的質(zhì)量。需要注意的是，與機(jī)器管口配對(duì)的法蘭通常壓力等級(jí)會(huì)高于管道壓力等級(jí)。

　?。?）計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮與主管相連支管的影響。一般情況下，汽輪機(jī)抽氣口和離心式壓縮機(jī)出口管線上會(huì)連接有安全閥管線，由于安全閥的管口承受的外載荷要求盡可能小，以免造成閥體變形，影響安全閥的性能，故要求管線有一定的柔性。由于支架除能承受重力外，還應(yīng)能承受泄放流體時(shí)產(chǎn)生的反力，所以一般會(huì)在安全閥出口管線上適當(dāng)設(shè)置一些導(dǎo)向，限位和固定支架，這些支架對(duì)機(jī)器管口的受力有較大影響。當(dāng)這些限制性支架使機(jī)器管口受力不能通過時(shí)，可以考慮用抗安全閥排氣反力型阻尼器來替代安全閥出口附近的限制性支架。

　?。?）汽輪機(jī)管口附近的幾組支吊架一般采用彈簧支吊架，以減小因垂直管道的熱膨脹引起的管口熱態(tài)作用力，同時(shí)減小摩擦力的影響。第1個(gè)彈簧支吊架與管口的水平距離宜控制在公稱直徑為4倍以內(nèi)，以使壓縮機(jī)管道的自重及熱脹推力和力矩盡可能不作用到壓縮機(jī)管口上。

　?。?）機(jī)器各管口受力和力矩的整體綜合校核往往*難通過，因此計(jì)算時(shí)應(yīng)綜合考慮各管口的力和力矩，使不同管口處的作用力和力矩能夠相互抵消。對(duì)于多級(jí)壓縮的離心式壓縮機(jī)，制造廠家一般會(huì)提出分段進(jìn)行總體校核允許受力限制。CAESAR軟件本身帶有NEMASM23和API617校核模塊，當(dāng)離心式壓縮機(jī)總體校核的管口數(shù)量超過4個(gè)時(shí)，則需要進(jìn)行人工校核。

　　（7）汽輪機(jī)的管道*好是圍繞機(jī)器固定點(diǎn)布置，并在管道與機(jī)器固定點(diǎn)處坐標(biāo)軸的交點(diǎn)位置附近設(shè)置限位支架，從而使機(jī)器管口的熱膨脹與管道熱膨脹基本相當(dāng)，以減小管道對(duì)機(jī)器管口的作用力。

　?。?）如果調(diào)整支承位置，形式及改變管道走向后，汽輪機(jī)受力仍難以滿足要求，可考慮在汽輪機(jī)出口的豎直管道上使用金屬波紋管膨脹節(jié)。

　　有些汽輪機(jī)進(jìn)口管線采用高壓蒸汽，蒸汽溫度甚至達(dá)到540！，用CAESAR軟件進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，如果仍然采用軟件默認(rèn)的冷態(tài)彈性模量會(huì)比較保守，采用熱態(tài)彈性模量會(huì)更加接近真實(shí)。依據(jù)機(jī)器受力校核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第2項(xiàng)的總體校核時(shí)，力和力矩應(yīng)合成到*大管口的中心處，汽輪機(jī)一般是排氣口，離心式壓縮機(jī)一般是進(jìn)氣口。多級(jí)壓縮的離心式壓縮機(jī)管口較多，有時(shí)口徑*大的管口會(huì)不止1個(gè)，此時(shí)應(yīng)該將基準(zhǔn)點(diǎn)選取在何處，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒有明確規(guī)定。

　　為保證機(jī)器的正常運(yùn)行，GB50235工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范#和SH3501石油化工劇毒，可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范#均對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器安裝時(shí)管道法蘭與機(jī)器法蘭之間的間距，平行度和同軸度作出了嚴(yán)格的要求。為了施工中便于達(dá)到這些要求，在對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器管道進(jìn)行柔性分析時(shí)，不但應(yīng)使操作狀態(tài)下機(jī)器管口受力滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且應(yīng)使安裝狀態(tài)下管道對(duì)機(jī)器管口的作用力盡量接近于零。另外，管道上機(jī)器管口附近的第1個(gè)彈簧支吊架點(diǎn)應(yīng)盡量靠近機(jī)器管口，必要時(shí)可以將第1個(gè)彈簧支吊點(diǎn)設(shè)置成3個(gè)均布的有一定載荷整定率的恒力彈簧，以便于施工中對(duì)法蘭之間的間距，平行度和同軸度進(jìn)行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的管道在靠近機(jī)器管口處不宜采用冷緊，否則施工要求將難以滿足。

　　5管廊上管道的支架

　　敷設(shè)在管廊上的管線包括各種工藝管道的級(jí)別和種類，選擇相應(yīng)的校核準(zhǔn)則。例如，目前規(guī)模較大的化工裝置通常采用參數(shù)為9.81MPa，540的高壓蒸汽，屬于GD1級(jí)別的動(dòng)力管道，應(yīng)力分析時(shí)應(yīng)按照動(dòng)力管道規(guī)范ASMEB31.1進(jìn)行校核，而各種工藝管道應(yīng)按照ASMEB31.3進(jìn)行校核。

　　管廊上管道支架的間距，受到管廊結(jié)構(gòu)的梁及柱間距的限制，大管道支架間距通常為6m，小管道支架間距通常為3m.在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，無論是否進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析，均須首先滿足允許跨距要求。管道下沉意味著疏水不暢，高溫管道的局部地方可能因疏水問題而引起較大的溫差應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致管線局部變形，其支架的跨距要求更為嚴(yán)格。

　　管廊上管道的支架設(shè)計(jì)重點(diǎn)是各種限制性支架，尤其是固定架。管道的固定點(diǎn)位置應(yīng)符合下列要求。

　?。?）對(duì)于復(fù)雜管道可用固定點(diǎn)將其劃分成幾個(gè)形狀較為簡(jiǎn)單的管段，如L型管段，U型管段，Z形管段等再進(jìn)行分析計(jì)算。

　　（2）確定管道固定點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)使其有利于2個(gè)固定點(diǎn)之間管段的自然補(bǔ)償。

　　（3）固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在靠近需要限制分支管位移的地方。

　?。?）固定點(diǎn)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。

　?。?）進(jìn)出裝置的工藝管道和非常溫的公用物料管道，宜在裝置分界處設(shè)固定點(diǎn)。

　　（6）管道固定點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置在柱子軸線的主梁上，不要設(shè)置在次梁上，并盡量使固定架兩側(cè)的推力相差不要過大，作用于管道中固定點(diǎn)的載荷，應(yīng)考慮其兩側(cè)各滑動(dòng)支架的摩擦反力。

　?。?）當(dāng)2個(gè)固定支架中間設(shè)置軸向膨脹節(jié)時(shí)，應(yīng)使其一端靠近固定支架，另一端第1導(dǎo)向支架與補(bǔ)償器的距離按公稱直徑的4倍（4DN）設(shè)置，第2導(dǎo)向支架與第1導(dǎo)向支架距離按公稱直徑的14倍（14DN）設(shè)置，其余導(dǎo)向支架可按水平管道允許的導(dǎo)向支架間距設(shè)置.

　　（8）有U%型補(bǔ)償器時(shí)，宜將其設(shè)置在2個(gè)固定點(diǎn)的中部，兩側(cè)還必須設(shè)置導(dǎo)向支架。第1個(gè)導(dǎo)向支架離彎頭的距離不宜太近，以免造成過大的水平推力，A值一般取32DN~40DN為宜，B值一般不宜小于2m，固定點(diǎn)間的*大距離應(yīng)按U%型補(bǔ)償器的尺寸而定，裝有軸向型膨脹節(jié)管道的支架對(duì)于多根需要設(shè)置U%型補(bǔ)償器的管道宜并排布置，高溫和大直徑的管線應(yīng)放在外側(cè)，低溫和小直徑的管線應(yīng)放在內(nèi)側(cè)。在U%型補(bǔ)償器上不應(yīng)引出支管。在靠近補(bǔ)償器兩側(cè)的直管上引出支管時(shí)，支管不應(yīng)妨礙主管的變形或位移。因主管熱脹而產(chǎn)生的支管引出點(diǎn)的位移，不應(yīng)使支管承受過大的應(yīng)力或過多的位移。管道在自然補(bǔ)償時(shí)選用立體形比平面形的補(bǔ)償效果好。

　　管廊上管道限制性支架類型當(dāng)支架點(diǎn)只需限制某1個(gè)或幾個(gè)方向的位移，且允許其他方向自由時(shí)，應(yīng)將其設(shè)成限位支架，并可以根據(jù)需要適當(dāng)放間隙。

　　6煤氣化框架水汽系統(tǒng)管線的支架

　　由于煤氣化框架水汽系統(tǒng)管線進(jìn)，出口高度差較大，而且管線溫度也較高，所以此類管線上大部分支架都設(shè)置成彈簧支吊架。開車運(yùn)行時(shí)，溫度慢慢上升，管中介質(zhì)的密度會(huì)有較大變化，特別是PCW2系統(tǒng)管線，正常操作時(shí)管道中介質(zhì)比重不到0.3.由于彈簧是根據(jù)正常操作工況下的熱態(tài)位移和安裝載荷設(shè)計(jì)，如果不采取任何保護(hù)措施，很可能會(huì)造成多個(gè)彈簧被壓死。

　　為了防止彈簧支吊架由于過載被損壞，較好的辦法是在此類管線上選取一些適當(dāng)?shù)奈恢迷黾右恍﹦傂曰瑒?dòng)支承，但這些點(diǎn)在正常操作時(shí)熱態(tài)位移須垂直向上。另外，對(duì)此類管線進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，介質(zhì)密度可以適當(dāng)放大，并嚴(yán)格控制彈簧荷載變化率。

　　7結(jié)語(yǔ)

　?。?）在整個(gè)管道工程的投資中，雖然支吊架系統(tǒng)所占的比例較少，但支吊架的正確設(shè)置對(duì)整個(gè)管系的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。只有管道布置合理，支架位置和形式選取得當(dāng)，才能使管道設(shè)計(jì)在滿足工藝要求的同時(shí)，既經(jīng)濟(jì)合理又安全可靠。

　?。?）上述內(nèi)容對(duì)支吊架的位置確定和選用進(jìn)行了必要的討論，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意支吊架零部件的強(qiáng)度和材料的選用原則。

　　（3）隨著石化工業(yè)的發(fā)展，裝置規(guī)模的大型化，大口徑管道的增多，支吊架的也隨之大型化和復(fù)雜化，管架標(biāo)準(zhǔn)已亟待進(jìn)一步更新和完善。