火力发电厂汽水管道支吊架讲座

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1、火力发电厂汽水管道支吊架讲座武汉大学刘尚慈1概述1.1支吊架的作用对汽水管道起着支承重量、平衡介质反力、限制位移和防止振动。管道支吊架的正常工作状态保证了管系应力符合设计要求，从而使管道达到设计寿命。1.2支吊架的分类承重类：支架、吊架限位类：刚性吊架、导向支架、固定支座减振类：减振器、阻尼器按结构分类：弹簧支吊架、恒力吊架1.3支吊架的荷重1.3.1支吊架荷重的组成①管子重量；②管件（阀门、三通、法兰）重量；③保温层重量；④管内液态介质重量；⑤弹簧支吊架中弹簧的压缩力（上热位移的支吊点）；⑥弹

2、簧支吊架的转移荷重；⑦滑动支架的摩擦力；⑧管道热胀冷缩、冷紧产生的力或力矩；⑨介质排气反力；⑩地震力；⑾室外管道所受风雪载荷等。1.3.2工作荷重、安装荷重工作荷重：管道热态工作时支吊架的承载荷重安装荷重：管冷态时支吊架的承载荷重结构荷重：1.5倍工作荷重、作为过载及支吊架零件强度校核依据1.4支吊点的热位移及影响1.4.1热位移管道由冷态到热态时，由于热膨胀使各支吊点产生相应的移动量。上热位移↑下热位移↓水平热移1.4.2热位移作用①设计参数之一，是支吊架设计选型依据之一；②冷紧，管道热膨胀产

3、生的约束力和力矩，由固定支架和限位支吊架承受。管系受到的热胀应力（二次应力）是管道应力验算的要求之一。管系运行中由于种种原因产生的热应力明显超过设计要求时，会减少管系寿命。为了减少管系的热胀力，安装时要进行冷紧。③对管道安装及运行的影响支吊点有水平方向的热位移时，要采用滚珠（柱）盘等减小膨胀及收缩时的摩擦力及保证管道正常热胀。有水平方向热位移的吊架，吊杆必须有足够的长度，安装时要适当偏装。选用恒力吊架时，上位移的支吊点采用转动体下偏装，下位移的支吊点采用上偏装。运行中管道的热位移量往往与设计热位

4、量不符、情况严重时会引起各支吊架设计工作荷载与实际工作荷载明显不同；甚至一些支吊架发生脱空或卡死。选用弹簧支吊架时，过大超过设计值的下位移会使弹簧压死，过大的上位移会使弹簧脱空。过大的上位移可能使恒力吊架脱载、过大的下位移会使恒力吊架转动体卡死并过载。安装时冷紧量往往与设计值不符，这也是支吊点实际热位移值与设计值不符的原因之一。1.4.3对热位移的监督①首次升温时，检查管道膨胀是否受阻；②管道热位移较大，应在测量方便处设置三向位移指示器；③机组首次启动前和启动后蒸汽参数达额定后8h，以及停机后管

5、壁降温至接近环境温度时各测量一次三向位移值；④大修时在停机后（管壁温度接近环境温度时），以及启动待蒸汽参数达额定后8h，各测量一次三向位移值。⑤当各支吊点实际热位移值与设计值相差太大，甚至引起有的支吊脱空或卡死、应查明原因及时纠正。必要时，建议测量各支吊点的热位移。1.5支吊架的间距支吊架间距是保证管道的强度和防止过大变形的重要参数，它由管道的自重（包括保温层重量）、刚度等确定。水平管道的轴向一次应力中，自重产生的轴向应力占有较大的比例、且自重应力与支吊架间距的平方成正比，立管中由自重产生的轴向

6、应力与吊架间距成正比。设计中正确选择支吊架间距不但保证管道的强度，而且使得各计算管段（如两支吊之间的弯管可作为计算管段）的一次应力、一次＋二次应力的数值相近。运行中若有支吊架脱载，不但发生荷载的转移、显然支吊架间距也发生根本改变。按照DL/T5054-96《火力发电厂汽水管道设计技术规定》等。①管道的最大挠度≤2.62mm，均布荷载水平直管段的支吊架允许最大间距为：（m）式中：Et——材料设计温度下的弹性模数，kN/mm2；I——管子截面惯性矩，cm4；q——管道单位长度自重，kN/m。②按照强

7、度条件、均布荷载水平直管段的最大支吊架间距为：（m）式中：w——管子截面抗弯矩，cm3。③水平90º弯管两端支吊架的管段展开长度，不应大于水平直管段上允许支吊架最大间距的0.73倍。④垂直管段上支吊架的间距，可大于水平管段支吊架最大允许间距的数值。但不应超过支吊架的允许荷重，同时还应注意支吊架间距增大后，不致降低管道的稳定性而引起管道震动。1.6支吊架零部件①支吊架零部件分为管部、连接件、根部三部分。②单槽钢吊架根部零件、吊杆应通过槽钢的抗弯中心，否则槽钢不但受弯而且受扭。槽钢弯曲中心e按下式计

8、算（图1）。（cm）式中：Jx——槽钢断面对x轴的惯性矩，cm4；H、b、t——槽钢截面尺寸参数，cm；图1③滑动支架、导向支架的滑动面采用聚四氟乙烯塑料板，原《火力发电厂汽水管道设计导则》推荐选用滚珠盘或滚柱盘支架。④运行中滑动支架、导向支架可能发生卡涩或脱空。2弹簧支吊架弹簧支吊架典型结构见图2。弹簧支吊架的荷重直接与弹簧力相平衡，即弹簧力F等于弹簧刚度与压缩值的乘积。式中：F——弹簧力（N）；——刚度（N/mm）；——弹簧压缩值（mm）；或式中：K——弹簧系数（mm/N）。图2可变力弹簧支