弹簧支吊架工程设计应用分析

1前言

弹簧支吊架在管道建设中有着非常关键的作用，所以在管道施工中需要专业人员根据具体的工程概况进行科学合理的选择弹簧支吊架，因为只有合适的支吊架才能使得管道更加契合相关设备的使用要求。另外，专业人员需要从各个方面熟悉弹簧支吊架的性能，因为只有更加科学的掌握好管系的施工作用，以此保障管道在具体的施工过程中可以更好的确保设备运行的稳定可靠。

2概述

在石油化工装置管道建设中，管道支吊架在工程整体的投入份额并不是很大，可是在支吊架在管道设计的过程中无疑具有无可替代的作用。在各种各样的支吊架中，弹簧支吊架是其中的一种，因为其合适的性能，弹簧支吊架被广泛的利用到石油装置中，为了让管道更加可以满足设备的使用要求，弹簧支吊架在管道工程中具有非常重要的作用。

3弹簧支吊架的应用

可变弹簧支吊架属变力支吊架，是承重支吊架的一种。管道设计中，当管道支撑点处有较大垂直位移时，如果采用刚性支吊架,这很容易导致无效或过度负荷,这样会失去支架承载的力度,将导致管道一旦压力增加或相近支架因为超重导致不堪重负，从而发生较大的两次应力,这会大大不利于管道和管道吊架的支撑，此时管道支点需要变力弹簧支架和吊架的使用。此外,在管道设计时，管道连接到敏感设备时经常使用可变弹簧支架和吊架推力的装置。变力弹簧支架和吊架的正确选择,能使管道系统具有一定的柔性,以减少相关组件(如炉体钢架、构架、管架)的热胀力。因此管道在冷或热的工作过程交替变更中,将受到额外的压力，会受到可变弹簧支吊架与其重量不平衡的附加力，随着管道垂直位移不断向上递增的时候，那么荷载变化率也会随着不断的加大。

4管道支吊架的分类

4.1承重支吊架

承重支吊架用于支吊管道的重量。(1)恒力弹簧支吊架。恒力弹簧吊架管垂直位移大或者需要限制负载的转移。(2)可变弹簧支吊架。可变弹簧支吊架在使用上，必须不能使得位移发生过大的变化。(3)刚性支吊架。刚性支吊架用于管道无垂直位移或垂直位移较小之处。

4.2限制性支架

限制性支吊架用以限制和约束因热胀引起管系自由位移为目的的支架。(1)固定支架。固定支架用于管道上在使用上，则是因为不管在任何的位置都不可以产生一丝的移动。(2)限位支架。限位支架用于约束或部分限制管系在支吊点处某一（几）个方向的位移。(3)导向支架。导向支架用于引导管道沿预定方向位移而限制其他方向的位移。

4.3防振支架

防振支架用于制止管道摆动、振动或冲击的控制装置。(1)减振器。减振器用于控制管道低频高幅晃动或高频低幅振动，但对管系的热胀或冷缩有一定约束力的装置。(2)阻尼器。阻尼器用于缓和往复式机泵、地震、水击、安全阀排出反力等引起的油压式振动。

5弹簧支吊架在管道设计中的应用

在对管道进行一些设计时，管道的支撑点通常会产生一些变化，比如会产生向上发生位移亦或者向下发生位移，该支撑点就有脱空或承受过大荷载，对管道的一次应力和二次应力都有较大的影响。为了减少不利影响,在管道上部和下部应设计防止弹簧吊架。对于一些相对比较敏感的设施(如泵、压缩机和其他设备),这些设备出口都是需要设置弹簧支吊架的,因为这样可以使得减小敏感设备管嘴口的应力。总之,弹簧吊架在管道工程建设的过程具有得天独厚的功能。

6弹簧支吊架的选用

弹簧支架和吊架的方法通常分为三类:(1)简支梁法，(2)静力平衡法，(3)吊零分配法，对于简单的管道系统,可以进行简单的计算。对于管道系统更复杂,手工方法不可能计算出位移和负荷点,有必要使用第三个方法,应力计算软件CAESARII,为了准确计算支吊点的位移和负荷。选择弹簧支架和吊架应根据支吊点负荷的大小、位移量、位移方向,选择合适的弹簧支架和吊架。弹簧支吊架又分为可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架，可变弹簧支吊架有一个非常明显的特征，那就是当管位发生上下移动的时候，它的负荷也会产生一些改变，比如管位负荷降低了那么就说明其向上移位了，反过来也是一样的。倘若会发生较大的位移，比如会和一些大型的机器进行连接，那么就需要用到恒力弹簧支吊架，因为这样可以很好的把管系的二次应力降到最低处。

7CAESARII应力计算软件选用弹簧的原则

CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司压力管道应力分析软件的研究和开发。分析应保证管道在设计条件下足够灵活,能够防止管道的压力,由于热膨胀和冷收缩管道,管道发生的最后的位移大多数情况下都是由于应力导致的。我们通常情况下会把应力分为两种，一种是一次应力，而另一种就是二次应力了。一次应力主要发生原因是管道内部内压和外力二者合力造成的，对管系来说，一次应力的大小是衡量管系能否安全运行的标准之一。合理的选择悬挂器,能使管道系统得到很好的适应。当计算CAESARII时,是用挂零分配管道系统的应力分析方法。我们可以得知，如果垂直管道和水平管道所有承担的重量全部作用在弹簧支吊架的时候，那么我们就要使用一些特别的方法，比如使用承重点给定载荷，以此将各种压力和重量进行科学的分配。在CAESARII计算中，弹簧支吊架所择取的特性原则：弹簧必须具有两个明显的特性，那就是具有冷态荷载和热态荷载的性能，最为至关重要的一点是荷载变化率不可以超过相关的指标值，最好是优先选用尺寸比较小的弹簧。且选中的弹簧荷载变化率超过25%的时候，那么就要考虑大尺寸的弹簧了。

8弹簧支吊架的安装

(1)弹簧支吊架必须根据支架编号及相应的弹簧型号进行安装，必须经过科学步骤来安装，因为一旦装错就会影响到支吊架的使用。所以是不得安装错误的。(2)在冷状态条件下，应确认弹簧支架载荷和位移符合安装文件,安装后,必须检查,确认锁定装置和支持表面接触良好,绝不能有松动的情况。(3)在水压实验中，对管道的洗涤不可以对相关的吊架设备进行拆洗，如果有施工操作的需要可以把有关的锁定装置加以拆出，然后迅速的投入到工作中去。

9结语

综上所述，弹簧支吊架在管道工程中具有非常重要的作用，因此在具体的工程中必须科学合理的操作，利用可靠的安装技术去保障支吊架的每一个环节的质量，这是每一个施工安装人员需要重视的地方。

作者：傅天伦 单位：江苏中圣管道工程技术有限公司