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1、CAESAR II弹簧支吊架设计AECSOFT北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司北京艾思弗计算机软件技术有限责任公司2010弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计l弹簧设计基础理论lCAESAR II中的支吊架设计l输入数据示例l输出数据l实际案例分析l备注*AECsoft为什么选用弹簧支吊架？ 在热胀导致管线存在竖直方 向位移处，弹簧支吊架提供 支撑力。弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft恒力弹簧支吊架 恒力弹簧支吊架在这个的位移变化范围内能够提供一个恒定的支承力。 理论上恒力弹簧的荷载变化率应该为零，但实际上荷载变化率最高可达到6%。弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft可变弹簧支吊
2、架 可变弹簧支吊架是一个能够提供一个随垂直位移变化的支承力的竖直可变弹簧支吊架是一个能够提供一个随垂直位移变化的支承力的竖直螺旋弹簧。螺旋弹簧。注：弹簧支承力的变化将导致荷载转移到相连的设备或邻近弹簧上。从 而它使管系的应力增加。弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计基本步骤1.计算弹簧荷载计算弹簧荷载2.确定垂直方向位移确定垂直方向位移3.从厂家弹簧表中选弹簧从厂家弹簧表中选弹簧4.确定弹簧支吊架的理论安装荷载确定弹簧支吊架的理论安装荷载5.校核弹簧的行程和荷载变化率校核弹簧的行程和荷载变化率弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计条件热载操作状态下的弹
3、簧荷载。由管道的自重、保温、介质重量、阀 门/法兰等刚性件的重量计算得来。弹簧行程弹簧运行工况下的垂直位移范围。安装态位置与操作态下 总的行程距离。弹簧等级对于被选弹簧来说为常量，单位为N/m。理论冷态荷载在热载的基础上加上或减去所选弹簧等级与行程距离 的乘机。实际冷态荷载应用管系的空管重量、弹簧的初始荷载及弹簧等级计 算得出的荷载。一般情况下只被用于冷态校核弹簧。弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft荷载变化率弹簧荷载达到热载时的荷载变化率制造商推荐值为25% （MSS SP-58）其它：常规管道为25%，高危管道为10%注：恒力弹簧支吊架许用荷载变化率为6%弹簧支吊架设计弹簧支吊架设
4、计*AECsoft弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoftCAESAR II中弹簧的自动设计l运行载荷分配工况（支架热载）l运行操作态工况（弹簧支架行程）l弹簧表选弹簧l冷热载荷完全落在弹簧的工作范围内l载荷变化率的计算值小于给定值 l所选弹簧尺寸满足最小净空要求l如果单个弹簧不符合要求，软件自动选择两个弹簧并联l如果两个弹簧不符合要求，软件将选择恒力弹簧 lCAESAR II软件将弹簧等级和理论安装载荷输入到其它载荷工况的弹簧位置。弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft自动设计弹簧选项l多工况弹簧设计l单个支架位置的多弹簧选择l计算实际安装载荷l用户自定义的选弹热载弹簧支吊架设计弹
5、簧支吊架设计*AECsoft弹簧设计中的载荷工况设置弹簧支吊架设计*AECsoft在CAESAR II中添加弹簧支吊架弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧设计控制数据针对整个系统的宽泛的弹簧设计准则 弹簧设计的全局控制弹簧设计的全局控制 设计数据默认值：设计数据默认值： 用于弹簧设计的热态工况数量 （一个） 允许使用短程弹簧（允许） 载荷变化率许用值（25%） 选用的弹簧表（1-ANVIL） 附加的设计准则：附加的设计准则： 计算实际安装载荷 刚性支架位移准则 最大许用行程范围 多工况选项以上所列所有值对任一单个的弹簧设计控制表格进行控制 弹簧支吊架设计弹簧支吊架设计*AECsof
6、t激活弹簧设计窗口弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft简单的弹簧支吊架弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架生根在管道或容器上弹簧支吊架设计*AECsoft容器带给弹簧支吊架的位移弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧附近的固定/约束可以释放弹簧节点4倍或5倍范围内的任意的固定或约束弹簧支吊架设计*AECsoft用户自定义弹簧的工作载荷 为什么定义工作载荷？ 释放点没有减下管嘴载荷。 计算弹簧的热载没有完全的减少管嘴的载荷。 （热载计算值=2376lb）尝试新的热载4500lb。弹簧支吊架设计*AECsoft多工况设计选项弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AE
7、Csoft设计选项 极限范围极限范围-允许应用弹簧表中的弹簧极 限范围。 冷态吊零冷态吊零-选用冷态吊零方式作为选弹依据。 热载居中热载居中-当一个弹簧定型后，热态载 荷应该落到整个载荷范围的 中间位置。 刚性支架的位移标准刚性支架的位移标准-当竖直位移小于 给定值时用刚性支架替换弹簧。 最大允许行程限制最大允许行程限制-当竖直位移大于给定值， 选用恒力弹簧替换可变弹簧。弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧输出报告弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计计算选弹位移考虑弹簧刚度的影响l考虑弹簧刚度对选弹位移的影响考虑弹簧刚度对选弹位移的影响 一般计算选弹位移不考虑弹簧刚度的影响。如果管道柔软
8、，弹簧刚度大，忽略弹簧刚度会导致实际的弹簧热载不同理论计算结果。CII提供工况定义中选择“as designed” 来包含弹簧刚度对选弹位移的影响。（用户也可以在配置界面中选择“Include Travel cases to default to ”As Designed“.) 如果用户选择该方法，弹簧报告告诫用户现场调整冷载和弹簧报告冷载（Field Installed load）一致。l设计出来的弹簧及其刚度被当作H载荷，代入到热态和冷态工况中。*AECsoft Hanger vs Restraint （选弹位移不考虑刚度影响）弹簧支吊架设计*AECsoft Hanger vs Restr
9、aint （选弹位移考虑刚度影响）弹簧支吊架设计*AECsoft考虑冷紧的弹簧设计 当冷紧和弹簧设计在同一个管系模型出现时需要特殊考虑，冷紧需要在载荷分配工况被删除，在弹簧行程计算的操作工况再加进来。这个问题通常出现在管道竖直方向冷紧附近的一个或几个弹簧处。弹簧支吊架设计*AECsoft冷紧于弹簧的先后顺序l对于先加冷紧再加弹簧的情况，直接定义冷紧材料，进行错误检查后，打开工况编辑器，选择Recommended程序自动推荐工况，并计算。l对于先加弹簧再加冷紧的情况，应将不加冷紧管道弹簧各点的位移求出后，手动给定管系的各弹簧点位移，以位移载荷D表示。弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计先
10、加弹簧后加冷紧的工况定义先加弹簧后加冷紧的工况定义*AECsoft先加弹簧再加冷紧 2030 1 ZH1 14 13.005 24313. 30691. 0. 4904. 32.588 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 21% 2060 2 ZH1 15 0.442 38691. 38981. 0. 6539. 86.315 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 1% 2077 2 ZH4 13 54.671 20550. 25554. 0. 915. 137.329 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 20% 2085 1 91.5
11、39 47439. * CONSTANT EFFORT SUPPORT * 2095 1 ZH4 16 57.219 39750. 52209. 0. 2177. 159.108 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 24% 2130 2 ZH4 12 -54.226 19645. 15922. 0. 687. 27.803 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 23% 2140 1 ZH2 14 -21.756 36621. 31287. 0. 2452. 2.604 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 17%弹簧支吊架设计*AECso
12、ft先加弹簧再加冷紧 3030 1 ZH1 14 13.005 24313. 30691. 0. 4904. 32.588 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 21% 3060 2 ZH1 15 0.442 38691. 38981. 0. 6539. 86.315 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 1% 3077 2 ZH4 13 69.671 19177. 25554. 0. 915. 137.329 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 25% 3085 1 134.539 47439. * CONSTANT EFFORT SU
13、PPORT * 3095 2 118.219 26104. * CONSTANT EFFORT SUPPORT * 3130 2 ZH4 12 -54.403 19657. 15922. 0. 687. 27.803 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 23% 3140 1 ZH2 14 -21.756 36621. 31286. 0. 2452. 2.604 CHINAPOWER LOAD VARIATION = 17%弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft柔性系统中的弹簧-输入数据表弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft柔性系
14、统中的弹簧-弹簧表弹簧支吊架设计*AECsoft柔性系统中的弹簧-定型弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧选型注意事项l弹簧选型时，应该用理论安装载荷去选择弹簧而非实际安装载荷。lCAESARII计算弹簧时，弹簧的自重应该被加到弹簧的冷、热载荷当中。但不用于选弹簧。l设计支架时弹簧支吊点的水平位移应该被考虑。保证这个位移不会导致支架的脱空和弹簧吊杆角度偏移超过6度。可以考虑吊杆的偏装或者应用导轨。弹簧支吊架设计*AECsoft弹簧选型注意事项l当CAESARII选了一个零载荷的恒力支架时，说明弹簧应该被删除或改变支吊点。l当冷紧和弹簧设计在同一个管系模型出现时需要特殊考虑，冷紧需要在载荷分配工况被删除，在弹簧行程计算的操作工况再加进来。问题通常出现在管道竖直方向冷紧附近的一个或几个弹簧处。l弹簧的应用由于缺乏刚度，容易导致管系的动态失稳问题。弹簧支吊架设计*AECsoftQUESTIONS?弹簧支吊架设计*AECsoft
