林家略-管道支吊技术.

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1、管道支吊技术 林其略 周美芳 编著 上海科学技术出版社 1994 年 2 月第 1 版 目录 1 1总总论论 1 1 1.1 管道支吊架的功能.1 1.1.1承受管道荷载 .1 1.1.2限制管道位移 .1 1.1.3控制管道振动 .1 1.2 管道支吊架的类型.2 1.2.1承重支吊架 .2 1.2.2限位支吊装置 .3 1.2.3控制振动装置 .4 1.3 管道支吊架的构成.4 1.3.1管部结构 .4 1.3.2功能件 .4 1.3.3根部结构 .4 1.3.4连接件 .5 2 2管道支吊架荷载管道支吊架荷载 6 6 2.1 管道荷重及其分配.6 2.1.1管道荷重及其偏差 .6 2.1

2、.2荷重分配方法 .8 2.2 支吊架自重14 2.3 管道挠性补偿器荷载14 2.3.1填料式补偿器 15 2.3.2波形补偿器 15 2.4 支吊架摩擦力20 2.5 管道排放反力21 2.5.1空管排放反力 21 2.5.2装设消声器后的排放反力 24 2.6 风荷载25 2.6.1 管道风荷载 .25 2.6.2支吊架本体风荷载 26 2.7 雪荷载26 3 3管道位移和限制管道位移和限制 2828 3.1 管道变形位移的因素28 3.1.1管道自重 28 3.1.2支吊架附加反力 28 3.1.3管道端点附加位移 28 3.1.4管道热胀冷缩 28 3.1.5管道冷紧 28 3.2

3、管道的状态线28 3.2.1设计线 28 3.2.2安装线 28 3.2.3冷态线 29 3.2.4热态线 29 3.3 管道热位移计算29 3.3.1热位移的近似计算 29 3.3.2热位移的计算偏差 30 3.4 管道位移对支吊架荷载的影响31 3.4.1管道位移对吊架吊杆的影响 31 3.4.2管道位移对刚性吊架的影响 32 3.4.3管道位移对变力弹簧吊架的影响 33 3.4.4管道位移对恒力弹簧吊架 33 3.4.5管道位移对根部结构的影响 34 3.5 支吊架的偏装34 3.6 限位装置在管系中的作用35 3.6.1调整管系的应力分布 35 3.6.2减小管系对设备的推力 35 3

4、.6.3简化管道及其支吊架的设计 35 4 4管道振动及对策管道振动及对策 3636 4.1 管道振动原因36 4.1.1机械振动 36 4.1.2流体脉动 36 4.1.3汽液两相流的振动 36 4.1.4高速流引起的振动 37 4.1.5流动瞬变引起的冲击 37 4.1.6风力引起的振动 37 4.1.7地震引起的振动 37 4.2 管系振动分析37 4.3 管道振动的对策38 4.3.1消减管系的激扰力 38 4.3.2提高管系结构的刚度 38 4.3.3增加管系结构的阻尼 38 5 5变力弹簧支吊架变力弹簧支吊架 4040 5.1 支吊架弹簧的基本概念40 5.1.1支吊架弹簧的参数及

5、工作图 40 5.1.2支吊架弹簧的荷载 40 5.1.3支吊架弹簧的变形量 41 5.1.4支吊架弹簧的系列 42 5.2 变力弹簧支吊架的结构型式44 5.2.1中间连接吊架弹簧 44 5.2.2上下连接吊架弹簧 44 5.2.3支架弹簧(F 型).45 5.2.4横担并联吊架弹簧(G 型).45 5.3 变力弹簧支吊架的选用45 5.3.1弹簧支吊架的选择 45 5.3.2弹簧支吊架的整定 47 6 6恒力支吊架恒力支吊架 5050 6.1 恒力支吊架的特性参数50 6.1.1荷载容量 50 6.1.2荷载偏差 50 6.2 恒力支吊架的种类50 6.2.1平衡重锤式恒力吊架 50 6.

6、2.2弹簧式恒力吊架 52 6.3 恒力弹簧支吊架的选用56 6.3.1恒力支吊架规格的选择 56 6.3.2恒力支吊架型式的选择 56 6.3.3恒力吊架杆直径的选择 57 7 7刚性支吊装置刚性支吊装置 5858 7.1 刚性支吊装置的结构型式58 7.1.1刚性吊架 58 7.1.2活动支架 58 7.1.3导向支架 59 7.1.4限位装置 59 7.1.5固定支架 60 7.2 刚性支吊装置的选用60 7.2.1刚性支吊装置的选型与设置 60 7.2.2刚性支吊装置的结构要求 62 8 8减振器和阻尼器减振器和阻尼器 6363 8.1 弹簧式减振器63 8.1.1弹簧式减振器的类型

7、63 8.1.2弹簧式减振器的工作原理及特性 63 8.1.3弹簧减振器的选用 64 8.2 轮鼓式减振器67 8.2.1轮鼓式减振器的结构原理 67 8.2.2轮鼓式减振器的设计使用 68 8.3 液压式阻尼器68 8.3.1液压式阻尼器的工作原理与性能 68 8.3.2液压式阻尼器的主要技术指标 70 8.3.3液压式阻尼器的设计选用 71 8.4 机械式阻尼器72 8.4.1机械式阻尼器的特点 72 8.4.2机械式阻尼器的结构原理 73 8.4.3机械式阻尼器的性能预测及试验结果 73 9 9支吊架管部结构支吊架管部结构 7575 9.1 管部结构的分类75 9.1.1对管道的支承方式

8、 75 9.1.2与管道的连接方式 75 9.1.3被支吊管道的空间位置和形状 75 9.2 整体型管部结构75 9.2.1吊板和鳍形板 75 9.2.2支座和裙座 76 9.2.3管座和管形耳轴 76 9.3 非整体型管部结构76 9.3.1管夹 76 9.3.2管箍 77 9.3.3管环 77 9.3.4卡箍 77 9.3.5管托 77 9.3.6防护鞍座、护板与滚筒 77 9.4 隔热型支吊架管部结构78 1010支吊架的连接件支吊架的连接件7979 10.1建筑结构连接件79 10.1.1钢梁夹钳 .79 10.1.2焊接式连接件 .79 10.1.3螺栓式连接件 .80 10.1.4

9、埋入式连接件 .80 10.2吊杆及其配件80 10.2.1吊杆 .80 10.2.2松紧螺母 .80 10.2.3吊杆连接螺母 .81 10.2.4连接吊板 .81 10.2.5防雨罩 .81 10.2.6吊杆坚固螺母及垫圈 .81 10.3拉撑杆及其配件81 10.3.1拉撑杆 .82 10.3.2托架 .82 1111支吊架的辅助钢结构支吊架的辅助钢结构8383 11.1建筑结构构件的基本型式83 11.1.1钢构件 .83 11.1.2钢筋混凝土构件 .83 11.2辅助钢结构与承载结构的连接83 11.2.1辅助钢梁 .83 11.2.2辅助立柱 .84 11.2.3辅助构架 .84

10、 11.3辅助钢结构附件85 11.3.1焊缝连接 .85 11.3.2螺栓连接 .86 11.3.3嵌入连接 .89 11.4辅助钢结构附件89 11.4.1钢梁加强板 .89 11.4.2钢梁连接件 .89 11.4.3焊缝补强件 .89 11.4.4单槽钢吊杆座 .89 11.4.5垫板 .89 11.4.6梁箍 .89 1212管道支吊架的设计管道支吊架的设计9191 12.1管道支吊架的部件设计91 12.1.1材料、许用应力和承载能力 .91 12.1.2参数及其系列 .92 12.1.3尺寸及其系列 .93 12.1.4部件设计要点 .94 12.1.5部件设计的验证试验 .95

11、 12.2管道支吊架的工程设计95 12.2.1设计所需资料 .95 12.2.2管道支吊架的位置选择 .96 12.2.3管道支吊架的型式选择 100 12.2.4管道应力分析 101 12.2.5支吊架荷载的决定 101 12.2.6支吊架的概念设计与详细设计 102 12.2.7管道支吊架组装图 102 12.3管道支吊架设计软件 AUTOPHS4.1.103 12.3.1管道支吊架设计软件 AutoPHS4.1 的基本配置 .103 12.3.2支吊架 CAD 的软件接口 105 1313管道支吊架的制造管道支吊架的制造106106 13.1材料.106 13.1.1钢板 106 13

12、.1.2钢管 107 13.1.3型材 107 13.1.4铸件 108 13.1.5螺栓、螺母、垫圈和销 108 13.1.6焊条 108 13.2尺寸公差.108 13.3制造工艺.109 13.3.1下料 109 13.3.2成形 109 13.3.3弹簧卷制 110 13.3.4螺纹的轧制和攻丝 110 13.3.5焊接 110 13.4防护涂层.112 13.5性能校准试验.113 13.6检验.114 13.6.1概述 114 13.6.2检验项目 114 13.6.3抽样规则 115 13.6.4判别规则 115 13.6.5焊缝检验 115 13.7标志、包装、运输、贮存.11

13、6 13.7.1标志 116 13.7.2产品包装 117 13.7.3运输 118 13.7.4贮存 118 1414管道支吊架的安装与运行监督管道支吊架的安装与运行监督119119 14.1安装准备.119 14.2支吊架定位.119 14.3支吊架安装.120 14.3.1刚性吊架 120 14.3.2刚性支架 120 14.3.3弹簧支吊架 120 14.3.4恒力支吊架 121 14.3.5减振器 121 14.3.6液压式阻尼器 122 14.4支吊架调整.122 14.5检验.123 14.5.1安装后和水压试验期间的检验 123 14.5.2水压试验后升温前的检验 124 14

14、.5.3运行时检验 124 14.6运行监督与维护.124 管道支吊架技术-总论 1 1 1 总论总论 管道支吊技术是管道技术的重要组成部分。它是专门研究和解决正确合理地对管道支承、悬吊、限 位或固定的技术；是控制管系的应力水平及对设备的推力和力矩，保证管道和设备长期安全运行的技术。 它涉及管道支吊架的设计、选用、制造、安装、调整、维护等方面的内容。 1.11.1 管道支吊架的功能管道支吊架的功能 管道支吊架的功能主要可概括为：承受管道荷载、限制管道位移和控制管道振动三个方面。其中以 承受管道荷载为支吊架最主要、最普遍的功能。 1.1.11.1.1承受管道荷载承受管道荷载 作用于管道上的荷载通

15、常包括介质运行压力、自重、风、雪、地震、流动瞬变引起的冲击或振动等 机械荷载，还包括管道热胀冷缩和管道端点附加位移等位移荷载及由于温度梯度或热冲击引起的热荷载， 它们都可能以使管道产生内力和变形。上述荷载按其作用的性质，还可分为静荷载和动荷载两类。静荷 载是缓慢地、毫无振动地作用于管道上的荷载。它可分为永久荷载（恒荷载）和变化荷载（活荷载）两 种。永久荷载的大小和位置与时间无关，或者是极为缓慢地变化，因而其变化值可忽略不计。变化荷载 则随时间变化，且变化值与平均值相比不可忽略。动荷载是指随时间有迅速变化的荷载，例如由于外部 或内部条件引起的冲击力、地震以及热冲击等。这类荷载在管道运行期间不一定

16、出现，也可能偶尔发生， 故又可称为偶然荷载。上述管道荷载的主要类型如表 1-1 所示。 表 1-1 管道荷载的主要类型 荷载性质荷载类型引起荷载的原因 机械荷载 管道自重(包括阀门、管件及绝热层) 管内介质重力 内压(或外压) 其他持续外载 静荷载 热荷载 热膨胀受约束 稳定的温度梯度 机械荷载 压力波动或冲击 受激扰(地震、管道破裂及流体排放等) 动荷载 热荷载不稳定和类稳定的温度梯度、或热冲击 管道荷载均可能传递给管道支吊架承受。 1.1.21.1.2限制管道位移限制管道位移 管道在各种荷载作用下,都会产生不同程度的变形和位移。其中,有些荷载(如外力荷载),其大小与变 形受约束与否有关,这类荷载属于非自限性能荷载；另一些荷载(如热胀荷载),则是由于结构变形受约束 所引起的荷载,这类荷属于自限性荷载。 对于非自限性荷载作用下产生的管道变形位移,大都需要通过设置支吊装置加以约束限制,以防止管 道因受非自限性荷载作用而被破坏。为减小自限性荷载,防止管道因疲劳而破坏,要求管道能自由位移而 不被约束限制。然而,要求管道完全不受约束,是不可能的,也是不必要的。事实上,管道在自