熱力管道支架的設(shè)計及安裝

杜亞洲　潘俊　王利聰河南龍宇煤化工有限公司 （河南永城　476600）

熱力管道支架的設(shè)計及安裝

杜亞洲潘俊王利聰
河南龍宇煤化工有限公司 （河南永城476600）

摘要介紹了大型化工裝置及火力發(fā)電裝置中高溫?zé)崃艿乐Ъ艿脑O(shè)計及安裝，并給出了支架位移偏離量的計算方法。

關(guān)鍵詞熱力管道固定支架滑動支架熱位移偏離量計算

絕大多數(shù)火力發(fā)電裝置和大型現(xiàn)代化工企業(yè)都配置有鍋爐，故其對應(yīng)的蒸汽管道遍布全廠。蒸汽管道的安裝是所有管道安裝中的重點及難點，對于不熟悉高溫蒸汽管道安裝的人員來說，最難把握和控制的是管道支架在安裝和使用時的位移。如果固定支架設(shè)計位置不當(dāng)或支架安裝時未考慮熱位移量，甚至預(yù)偏移量與位移量相反，極有可能導(dǎo)致管道支架從管廊上滑落，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

1　影響支架位移的幾個因素

熱力管道的安裝涉及到大量的管道元件，其中影響支架位移量的通常有四種：膨脹彎、固定支架、導(dǎo)向支架、滑動支架。

1.1膨脹彎的設(shè)置

通常，為了吸收管道在受熱過程中的膨脹量，熱力管道在安裝時會設(shè)置大量的膨脹彎（文中所提膨脹彎均指π型膨脹彎），其設(shè)置方案在管道應(yīng)力計算時統(tǒng)一考慮。一般情況下，在直管段以30～50m的間隔設(shè)置一個膨脹彎為宜，間隔過小則浪費材料，增加施工成本，也容易造成壓力及溫度的損失；間隔過大則導(dǎo)致支架位移量較大，容易造成支架受力較大甚至滑落。

1.2固定支架的設(shè)置

固定支架的設(shè)置是熱力管道安裝的重中之重，若設(shè)置不當(dāng)或未設(shè)置極易導(dǎo)致管道支架滑落等事故的發(fā)生。固定支架起到將管道膨脹量分段控制的作用，避免整段管道的膨脹量集中到一起，它與膨脹彎共同控制管道的熱位移，兩者相輔相成，缺一不可。在管道投用前，必須嚴(yán)格檢查固定支架的設(shè)置是否合理，安裝和固定是否嚴(yán)格遵循要求，否則極易導(dǎo)致管道支架整體滑落的事故。

1.3導(dǎo)向支架

導(dǎo)向支架是控制管道位移方向的一類支架，通常在蒸汽管道進(jìn)汽輪機前的一段上使用，用于控制管道向指定方向膨脹，避免機組與管道間產(chǎn)生過大的應(yīng)力，引起機組振動過大。

1.4滑動支架

滑動支架主要用來支撐管道，并隨著管道膨脹做自由運動。支架預(yù)偏移量的控制就是針對滑動支架而言的，因為它隨著管道移動，所以一旦其位移量過大，就會導(dǎo)致支架從管廊上滑落，釀成事故。

1.5不同材質(zhì)管道的熱膨脹

管道支架的位移主要受管道熱膨脹的影響，不同材質(zhì)的管道，其在不同溫度下的熱膨脹系數(shù)均不同，因此熱膨脹量也就不一樣。表1給出了幾種常見熱力管道的線膨脹系數(shù)，通過該系數(shù)可以計算出管道及支架在不同溫度下的大致位移量。

2　固定支架的設(shè)置及其位移的控制

2.1固定支架的設(shè)置

固定支架設(shè)計的最基本原則是：兩個膨脹彎之間有且僅有一個固定支架。一般來說，固定支架的位置設(shè)置在兩個膨脹彎的中間，其安裝必須保證與管道緊密連接，不得發(fā)生相對運動。

2.2滑動支架的位移方向

膨脹彎、固定支架均確定以后，需要判斷各個膨脹彎之間的管道支架的位移方向。如圖1所示，由于固定支架3的存在，發(fā)生熱膨脹時，管道以固定支架3為中心向膨脹彎處自由膨脹；同樣，在膨脹彎的另一邊，管道的熱膨脹也向膨脹彎方向自由膨脹，最終兩膨脹彎之間管道的熱膨脹全部由膨脹彎的變形來吸收，滑動支架2-1、2-3、2-4、2-5、2-6則隨著管道的熱膨脹向相應(yīng)方向移動。

表1　常用鋼材平均線膨脹系數(shù)

圖1　滑動支架位移圖示

2.3滑動支架位移量的粗略計算

金屬的線膨脹長度計算公式為：

δ=α·L·△T（1）其中：α為鋼材的線膨脹系數(shù)，mm·(mm·℃)-1；L為管道長度，m m；△T為安裝及使用情況下的溫度差值℃。

假設(shè)該管道正常操作溫度為550℃，材質(zhì)為12Cr1MoV，兩膨脹彎之間的距離為40m，相鄰支架的距離為6m。則各支架之間的熱膨脹量就可以通過公式（1）計算出來。線膨脹系數(shù)α通過表1可以查出；管道長度為固定支架3至各滑動支架的距離，以向右為正；安裝溫度取20℃。則：

以滑動支架2-3和2-6為例，L2-3=-6 000 mm，L2-6=18000mm

則：δ2-3=α·L2-3·△T=14.42×10-6×(-6000)×530=-45.86 mm，熱位移方向向左。

δ2-6=α·L2-6·△T=14.42×10-6×18000×530=137.57mm，熱位移方向向右。

由上述結(jié)果可見，兩膨脹彎之間的距離越大，則管道距離固定支架越遠(yuǎn)的部位熱膨脹越大，滑動支架的位移也越大。根據(jù)熱力管道支架的安裝要求，支架的預(yù)偏移量為總位移量的二分之一，同樣以滑動支架2-3和2-6為例，則要求滑動支架2-3應(yīng)向右偏移22.93 mm安裝，滑動支架2-6應(yīng)向左偏移68.78mm安裝。其余滑動支架的安裝亦同理。

3　結(jié)語

隨著社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國石油、化工、火力發(fā)電和冶金等工業(yè)均迅速發(fā)展，在實際工程中，作為管道支撐結(jié)構(gòu)的管道支架使用越來越普遍。作為使用數(shù)量多、分布范圍廣的特種結(jié)構(gòu)，管道支架結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、安裝的科學(xué)性均具有重要意義。在設(shè)計中需要按照具體情況選用合適的管架型式并合理計算其預(yù)偏移量，以保證熱力管道的安全使用。

參考文獻(xiàn)（略）

中圖分類號TQ 053.6

收稿日期：2014年12月

第一作者簡介：杜亞洲男1990年生助理工程師主要從事化工設(shè)備的維護(hù)管理工作

Design and Installation of the Supports of Thermal Pipelines

Du Yazhou Pan Jun Wang Licong

Abstract:Introduces the design and installation of the supports of high temperature thermal pipelines in large scale chemical p lants and thermal power generation apparatus,and provides themethod for calculating the disp lacement deviation of the supports.

Key words:Thermal pipeline;Fixed support;Sliding support;Thermal disp lacement;Deviation calculation