电厂管道的弹簧支吊架选型_郑钢-支吊架的选型使用

1、95电厂管道的弹簧支吊架选型郑钢国核电力规划设计研究院,北京100094摘要电厂弹簧支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,对整定式弹簧选型计算公式、选型流程,以及配套拉杆选型做了介绍,建议在遇到弹簧表中的吊杆不能承受吊架结构荷载时,应直接给出吊杆直径。关键词电厂管道;弹簧支吊架;整定式弹簧;热态吊零;荷载变化系数;热位移;吊杆中图分类号TK264.9文献标识码A文章编号1002-3364(201007-0095-03DOI 编号10.3969/j .issn .1002-3364.2010.07.095TYPE SELECTION OF SPRING SUPPORT AND HANGERFOR

2、PIPELINES IN POWER PLANTSZHENG GangState -level Nuclear Pow er Planing and Design Institute ,Beij ing 100094,PRCAbstract :The spring suppor ts and hangers in powe r plants adopted co mmo nly the adjustable springs of third generation series ,fo r this ,the calculation equatio n in ty pe selection of

3、 spring s ,the process o f type selection ,and ty pe -selection of associated tension bars have been presented .It is recommended that the diameter of hang er rod has to be directly g iven out in the case o f hange r ro d listed in the table of springs can 't bear the load of hang er structure .

4、Key words :pipeline in pow er plant ;spring suppor t and hanger ;adjustable spring ;ho t -state hang ing ze -ro ;load variation coeficient ;ho t displacement ;tension bar作者简介:郑钢(1981-,男,助理工程师,主要从事核电站常规岛、超超临界火电机组机务专业的设计。E -m ail :z hen ggang s npdri .com1弹簧支吊架的分类和功能在电厂的汽水管道设计和安装中,为使管道应力在合理的范围内,常常会选用弹

5、簧支吊架。表1为弹簧支吊架的不同分类及其应用场合。电厂管道支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,即:ZH101ZH 120,ZH 201ZH 220,ZH 301ZH 320,共60种规格;ZH 1、ZH2、ZH3弹簧在最大工作荷载下的绝对变形量分别为75、150、225mm 。表1弹簧支吊架分类类型适用场合可变弹簧支吊架简易式弹簧支吊架整定式弹簧支吊架管道有垂直位移且承载力随管道垂直位移有一定的变化恒力弹簧支吊架平式、立式、座式管道垂直位移较大或需要限制转移荷载的支吊点2基于热态吊零原则的弹簧选型弹簧选型与吊零方式密切相关。吊零分热态吊零96和冷态吊零。所谓吊零,就是管道吊点在对应的热态或冷态

6、时由于管道自身重力荷载而产生的垂直位移为零。热态吊零时,弹簧工作荷载等于分配荷载(分配荷载包括分配给该支吊点的管道、阀门、保温、输送介质以及管道支吊架的重力;管道处于冷态时,弹簧荷载即安装荷载等于分配重力荷载和弹簧附加力的矢量和。由于热态吊零时管系中支吊架承受的自重力比较均匀,所以电厂管道的弹簧选型常常基于热态吊零原则。目前,普遍采用CAESAR II 应力分析软件对弹簧支吊架进行选型。基于热态吊零原则的弹簧选型是一个“逆向”过程,其过程如图1所示 。图1基于热态吊零原则的弹簧选型过程3弹簧属性及选型计算图2所示为单板整定压缩弹簧热位移向下的5种状态 。图2单板整定压缩弹簧热位移向下的5态由图

7、2及相关定义可得到弹簧各参数的计算式。荷载变化系数C =|p 2-p 1|p 2×100%=1k p 2×100%(1垂直向下时=2k L 2k =2L 2(热态吊零=(1垂直向上时=2L 2-2(热态吊零(1安装荷载p 1=p 2±1×k(热位移向上取“+”,向下取“-”(热态吊零(2绝对压缩值=p 1k (热态吊零(3安装相对压缩值0=-p 0k =p 1-p 0k(热态吊零(4工作高度H 2=H 0-p 2k(热态吊零(5安装高度H 1=H 2±1(热态吊零,热位移向上取“-”,向下取“+”(6工作荷载范围内的最大变形量(即最大工作变形量

8、L =L 2-L 1=2C -L 1(当1垂直向下时=2(1+1C -L 1(当1垂直向上时(7式(1式(7中,p 1为安装荷载,即冷态整定荷载,N ;p 2为工作荷载,N ;p 0为工作荷载范围的最小荷载,N ;1为管道垂直热位移,mm ;2为单个弹簧吸收的最大热位移,mm ;L 1为最小工作荷载时绝对变形量,即预压缩值,mm ;L 2为最大工作荷载时绝对变形量,mm ;H 0为自由高度,mm ;k 为弹簧刚度,N /mm ;C 为荷载变化系数。图3为弹簧热位移状态显示,图4为弹簧选型流程。选型过程中,对于一般管道C 取为0.35,对于主要管道,其不宜大于25%。此外,垂直热位移较大时,应考虑选用恒力支吊架。97 图3 弹簧热位移状态显示图4弹簧选型流程4配套吊杆选型考虑到吊杆成本较低,但由于安装调试不当吊杆过载时有发生,如果吊杆出现断裂将造成严重后果。此外,管道热位移将导致管道双吊架受力不均或者单侧脱载,因此建议在设计重要管道的弹簧双吊杆支吊架时,按单侧承受相应支吊点的全部荷载设计。如遇到弹簧表中的吊杆不能承受吊架结构荷载时,应直接给出吊杆直径。5弹簧支吊架选型的其它注意问题(1对于有坡度要求的管道(如为防止汽轮机进水,要求顺着气流方向设置有坡度的抽汽管道等,要核实管道在热态运行状态下也能满足相应坡度要求。(2弹簧支吊架并不是越多越好