楊曉靜 郝培波 于天玲（海工英派爾工程有限公司，山東 青島 266000）

管道支吊架是管道系統(tǒng)中的組成組件之一，也是配管技術(shù)的重要組成部分。目前石化裝置隨著技術(shù)的進步，逐步向大型化、長周期安全運行方向發(fā)展，這對管道支吊架的設(shè)計、制造、安裝等方面都提出了更高的要求。

1 管道支吊架的分類

每個管道支吊架一般都是由承載體、結(jié)構(gòu)連接件和支承組件三大部分組成。管道支吊架的功能主要可以概括為：承受管道荷載、限制管道位移和控制管道振動[1]三個方面。其中以承受管道荷載為管道支吊架最基本、最普遍的功能[2]。盡管管道支吊架的型式多種多樣，究其實質(zhì)只是剛度及其作用方向的不同，由此也可將其分為剛性支吊架和柔性支吊架兩大類。

1.1 剛性支吊架

剛性支吊架具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、價格低廉等優(yōu)點，是在配管設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先考慮使用的管道支吊裝置。

1.1.1 固定支架

固定支架是最能體現(xiàn)剛性支吊架功能特點的管道支架。用于限制管道在支承處任何方向上的線位移和角位移。選用時應(yīng)考慮對承載體的要求或影響。

1.1.2 承重支架

承重支架具有占用空間小、允許較大水平位移等優(yōu)點，最為常用。在管道荷載較大處或敏感設(shè)備進出口處使用時要考慮摩擦力對管道及設(shè)備的影響。

1.1.3 導(dǎo)向支架

導(dǎo)向支架是引導(dǎo)管道沿預(yù)定方向位移，而限制其它方向位移。

1.1.4 止推支架

止推支架僅能限制管道在某一方向上的線性位移，一般用于防止管系嚴重變形或管道對設(shè)備產(chǎn)生過大的力和力矩。

1.2 柔性支吊架

柔性支吊架剛度較小，允許有較大位移。柔性支吊架的共同特點是其構(gòu)成中都包含有彈性功能組件。

1.2.1 可變彈簧支吊架

可變彈簧支吊架是指支架的承載力隨支吊點的位移及位移方向而變化。一般規(guī)定在允許荷載變化率≤25%時可以選用可變彈簧支吊架。建議選用時，對于簡單管系，采用“吊零”原則，即管道在支吊處因自重引起的垂直位移為零。對于復(fù)雜管系應(yīng)根據(jù)詳細柔性分析結(jié)果來確定。這時可不受“吊零”原則的限制。

1.2.2 恒力彈簧支吊架

恒力彈簧支吊架是恒力支吊裝置中最常用的一種。按其結(jié)構(gòu)可分為：三連桿式、四連桿式、雙杠板式等幾種。其基本工作原理是將壓縮彈簧產(chǎn)生的線性變化的彈簧力通過某種杠桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換輸出為相對恒定的反力。

2 管道支吊架的設(shè)置原則和設(shè)計程序

在實際應(yīng)用中，只有做到合理設(shè)置、正確選型，才能充分發(fā)揮支吊架的功能，保證管道及設(shè)備安全可靠地運行。

2.1 管道支吊架的設(shè)置原則

通?？筛鶕?jù)以下原則：

2.1.1 考慮管徑、重量較大的閥門及管件位置；

2.1.2 應(yīng)滿足管道許用跨距的要求；

2.1.3 應(yīng)盡量避免在管道應(yīng)力集中處設(shè)置，如焊縫、管件等處；

2.1.4 應(yīng)盡量減少設(shè)備管嘴的受力；

2.1.5 對輸送介質(zhì)溫度≥4000C的碳鋼管道、不易進行焊接操作的管道、需經(jīng)常拆卸的管道、合金鋼管道應(yīng)優(yōu)選卡箍式管托、管吊；

2.1.6 對管道某一（或多個）方向的位移需要限制或引導(dǎo)時，應(yīng)選用限位支吊架；

2.1.7 對可能產(chǎn)生振動的管道，應(yīng)采用專門的減振止振措施；

2.1.8 當需要詳細分析時，應(yīng)首先對所屬管系進行詳細應(yīng)力計算，并以其計算結(jié)果作為支承組件的設(shè)計依據(jù)。

2.2 管道支吊架的設(shè)計程序

盡管很多支吊架并不需要經(jīng)過詳細的設(shè)計就可以確定，但實際上這正是管道支吊架的標準化、通用化以及大量工程經(jīng)驗積累的結(jié)果。因此，對設(shè)計人員來講，了解一個支吊架的完整設(shè)計程序是必要的。一個支吊架的完整設(shè)計程序大致可分為以下幾個步驟：

2.2.1 收集設(shè)計所需資料[3]

2.2.1.1 規(guī)范規(guī)定：適用的管道（包括支吊架）設(shè)計規(guī)范；項目設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定；材料選用規(guī)定；支吊架設(shè)計專業(yè)規(guī)定（包括支吊架通用圖）及標準產(chǎn)品樣本等。

2.2.1.2 圖紙資料：管線或管架平面圖和必要的縱斷面圖、配管及其它有關(guān)專業(yè)設(shè)計或規(guī)劃圖；

2.2.1.3 管道荷載（包括管道荷載、介質(zhì)重、其他集中荷載、固定支架的水平推力、端點位移等）。

2.2.2 初定支吊架位置

按前面所述支吊架設(shè)置原則，對照管道規(guī)劃圖及其它有關(guān)專業(yè)圖紙，初步選定支吊架位置，并在管段圖上標出初步選定支吊架位置和預(yù)測的作用方向。

2.2.3 應(yīng)力分析（非必須）

如需要，繪制管段圖及收集其它管道設(shè)計條件進行管道應(yīng)力分析，按管道應(yīng)力分析結(jié)果調(diào)整管道走向并確定支吊架的最終位置、型式、荷載和作用方向。

2.2.4 支吊架詳細設(shè)計

根據(jù)使用過程中各種可能出現(xiàn)的工況下確定支吊架設(shè)計的最苛刻承載條件，選定所要設(shè)置的支吊架的結(jié)構(gòu)型式，確定支吊架最終結(jié)構(gòu)尺寸。

3 結(jié)語

在整個石化裝置的投資中，雖然管道支吊架的投資比重并不大，但其對于整個裝置的安全運行起著至關(guān)重要的作用，如果支吊架選型不合理，可導(dǎo)致管道脫空、限制管道正常熱位移、增大設(shè)備管嘴受力等問題，嚴重時可能產(chǎn)生管道撕裂、設(shè)備管嘴損壞等嚴重事故。因此應(yīng)根據(jù)設(shè)計條件，按照管道支吊架的設(shè)置原則和設(shè)計程序認真規(guī)劃、詳細設(shè)計。

[1]GB/T17116.1—管道支吊架第1部分：技術(shù)規(guī)范.

[2]管道支吊技術(shù)—林其略周美芳著.

[3]管道支架設(shè)計手冊—國振喜曲紹嘉著.

[4]SH3073—石油化工企業(yè)管道支吊架設(shè)計規(guī)范.

[5]管道支吊技術(shù)概論—郭蘆山著.