热力管道支架的设计及安装

杜亚洲　潘俊　王利聪河南龙宇煤化工有限公司 （河南永城　476600）

热力管道支架的设计及安装

杜亚洲潘俊王利聪
河南龙宇煤化工有限公司 （河南永城476600）

摘要介绍了大型化工装置及火力发电装置中高温热力管道支架的设计及安装，并给出了支架位移偏离量的计算方法。

关键词热力管道固定支架滑动支架热位移偏离量计算

绝大多数火力发电装置和大型现代化工企业都配置有锅炉，故其对应的蒸汽管道遍布全厂。蒸汽管道的安装是所有管道安装中的重点及难点，对于不熟悉高温蒸汽管道安装的人员来说，最难把握和控制的是管道支架在安装和使用时的位移。如果固定支架设计位置不当或支架安装时未考虑热位移量，甚至预偏移量与位移量相反，极有可能导致管道支架从管廊上滑落，导致事故的发生。

1　影响支架位移的几个因素

热力管道的安装涉及到大量的管道元件，其中影响支架位移量的通常有四种：膨胀弯、固定支架、导向支架、滑动支架。

1.1膨胀弯的设置

通常，为了吸收管道在受热过程中的膨胀量，热力管道在安装时会设置大量的膨胀弯（文中所提膨胀弯均指π型膨胀弯），其设置方案在管道应力计算时统一考虑。一般情况下，在直管段以30～50m的间隔设置一个膨胀弯为宜，间隔过小则浪费材料，增加施工成本，也容易造成压力及温度的损失；间隔过大则导致支架位移量较大，容易造成支架受力较大甚至滑落。

1.2固定支架的设置

固定支架的设置是热力管道安装的重中之重，若设置不当或未设置极易导致管道支架滑落等事故的发生。固定支架起到将管道膨胀量分段控制的作用，避免整段管道的膨胀量集中到一起，它与膨胀弯共同控制管道的热位移，两者相辅相成，缺一不可。在管道投用前，必须严格检查固定支架的设置是否合理，安装和固定是否严格遵循要求，否则极易导致管道支架整体滑落的事故。

1.3导向支架

导向支架是控制管道位移方向的一类支架，通常在蒸汽管道进汽轮机前的一段上使用，用于控制管道向指定方向膨胀，避免机组与管道间产生过大的应力，引起机组振动过大。

1.4滑动支架

滑动支架主要用来支撑管道，并随着管道膨胀做自由运动。支架预偏移量的控制就是针对滑动支架而言的，因为它随着管道移动，所以一旦其位移量过大，就会导致支架从管廊上滑落，酿成事故。

1.5不同材质管道的热膨胀

管道支架的位移主要受管道热膨胀的影响，不同材质的管道，其在不同温度下的热膨胀系数均不同，因此热膨胀量也就不一样。表1给出了几种常见热力管道的线膨胀系数，通过该系数可以计算出管道及支架在不同温度下的大致位移量。

2　固定支架的设置及其位移的控制

2.1固定支架的设置

固定支架设计的最基本原则是：两个膨胀弯之间有且仅有一个固定支架。一般来说，固定支架的位置设置在两个膨胀弯的中间，其安装必须保证与管道紧密连接，不得发生相对运动。

2.2滑动支架的位移方向

膨胀弯、固定支架均确定以后，需要判断各个膨胀弯之间的管道支架的位移方向。如图1所示，由于固定支架3的存在，发生热膨胀时，管道以固定支架3为中心向膨胀弯处自由膨胀；同样，在膨胀弯的另一边，管道的热膨胀也向膨胀弯方向自由膨胀，最终两膨胀弯之间管道的热膨胀全部由膨胀弯的变形来吸收，滑动支架2-1、2-3、2-4、2-5、2-6则随着管道的热膨胀向相应方向移动。

表1　常用钢材平均线膨胀系数

图1　滑动支架位移图示

2.3滑动支架位移量的粗略计算

金属的线膨胀长度计算公式为：

δ=α·L·△T（1）其中：α为钢材的线膨胀系数，mm·(mm·℃)-1；L为管道长度，m m；△T为安装及使用情况下的温度差值℃。

假设该管道正常操作温度为550℃，材质为12Cr1MoV，两膨胀弯之间的距离为40m，相邻支架的距离为6m。则各支架之间的热膨胀量就可以通过公式（1）计算出来。线膨胀系数α通过表1可以查出；管道长度为固定支架3至各滑动支架的距离，以向右为正；安装温度取20℃。则：

以滑动支架2-3和2-6为例，L2-3=-6 000 mm，L2-6=18000mm

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

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

由上述结果可见，两膨胀弯之间的距离越大，则管道距离固定支架越远的部位热膨胀越大，滑动支架的位移也越大。根据热力管道支架的安装要求，支架的预偏移量为总位移量的二分之一，同样以滑动支架2-3和2-6为例，则要求滑动支架2-3应向右偏移22.93 mm安装，滑动支架2-6应向左偏移68.78mm安装。其余滑动支架的安装亦同理。

3　结语

随着社会的进步、经济的发展，我国石油、化工、火力发电和冶金等工业均迅速发展，在实际工程中，作为管道支撑结构的管道支架使用越来越普遍。作为使用数量多、分布范围广的特种结构，管道支架结构设计的合理性、安装的科学性均具有重要意义。在设计中需要按照具体情况选用合适的管架型式并合理计算其预偏移量，以保证热力管道的安全使用。

参考文献（略）

中图分类号TQ 053.6

收稿日期：2014年12月

第一作者简介：杜亚洲男1990年生助理工程师主要从事化工设备的维护管理工作

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