浅谈热力管道支架及补偿器的安装

郑直

(兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

浅谈热力管道支架及补偿器的安装

郑直

(兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

热力管道输送的是热力介质，随介质温度的变化，管道有明显的热胀冷缩，如果限制了管道自由胀缩，管道产生轴向推力或拉力将破坏固定支架或支撑结构，也可能对其他管道造成危害，因此，支架和补偿器的设置成为热力管道的生命线，在热力管道的安装、运行和维护中要重点检查其工作状态，确保热力管道的安全运行。

热力管道；支架；补偿器

1 热力管道的特性

热力管道除具有一般内压管道的特性外，管道输送热介质时,还具有明显的轴向应力和轴向位移，需正确使用各种固定支架及采取补偿措施来吸收应力和抵消位移。若没有合理的补偿，管道伸缩会受阻，在管道内部引起很大的内力，会破坏焊缝、引起或加速焊缝应力腐蚀，损坏管件、支架、阀门及仪表等部件，因此热力管道的重中之重是热力补偿器和支架的设置和安装。常见的补偿有自然补偿和补偿器补偿。自然补偿的补偿量小且管道产生横向位移大，因此采用补偿器进行补偿是行之有效的途径。

2 热力管道支架的受力分析

2.1 主固定支架的受力分析

通常情况下，主固定支架设置在热力管道的端点处、各项分支点处、各型号阀门的加设点处，需要承受来自各方的力，如内压推力、各类摩擦力、波纹管膨胀节在不断位移过程中产生的力等，这就要求设计人员对其受力情况进行严格管控，全面、客观、详尽的考虑到一切可能影响其受力值的因素，并通过反复分析与比对，掌握其实际受力值及受力类型。

2.2 次固定支架的受力分析

次固定支架也是固定支架的重要组成部分，对热力管道的正常运转具有积极作用。技术人员在具体安装的过程中，可选择铰链型或复式万能型波纹管膨胀节，以达到承载内压推力的作用，此后加设次固定支架，能有效分担剩余的荷载力，为热力管道安全稳定运行打下坚实的基础。

3 热力管道支架的安装

3.1 对于固定支架的安装

固定支架作为一种承重支架，对承重点的管线有着全面的要求，它作用于热力管道中，限于安装在不允许有任何移动的部位，除了承受热力管道以及其他附件、流体与保温材料以外，固定支架还要承担热力管道中各个方向的位移推力与力矩，所以，这就要求固定支架的本身要具有充足的强度与刚性。安装固定支架要本着最基础的原则，两个膨胀弯之间只能有一个固定支架。一般情况下，固定支架基本应该设置在两个膨胀弯的中间部位，在安装上要保证与热力管道间紧密连接，禁止发生相对的运动。

3.2 滑动支架发生位移的方向

滑动支架可以作用于水平管线中，比较靠近弯头的部分，它是承重管道中用来支撑自重的，对于管线只有一个方向是有限制的作用，对于热力管道其他两个方向的热位移往往不加限制，所以在热力管道支撑面上就可以进行自由的移动。安装好膨胀弯与固定支架之后，就需要对各个膨胀弯间的热力管道支架进行一个判断，在发生膨胀的过程中，热力管道支架以固定支架为中心，向膨胀弯的方向发生自然膨胀，同理在膨胀弯的另一端，热力管道的热膨胀也向着膨胀弯的方向发生自然膨胀，在膨胀到最后的阶段中，两个膨胀弯之间的热力管道的全部热膨胀由膨胀弯的变形进行吸收，而滑动支架则随着热力管道的热膨胀向着相应的方向进行位移。滑动支架热力管道中应用最为广泛的一种支架。它的作用同样是热力管道自重的一个支撑点。且滑动支架限制管子径向的位移，这样就使得管子在支架上进行位移的过程中，不会发生偏移的状况。

3.3 吊架的安装

热力管道中的吊架常被作用于常温管道、无垂直热位移、热位移值很微小的热力管道的吊点，它除了承受热力管道所分配的重量以外，还允许管道进行少量水平方向的位移，对于热力管道的向下位移方向有着限制的作用。一般情况下，吊架的实际荷载是不容易准确进行测定的，所以在热力管道中不常被使用。

3.4 支架的安装

支架的安装位置应当要精确，且平整与牢固，与热力管道的接触紧密。且支架的标高应当要准确，对于特殊要求的管道，如有坡度要求的热力管道所安装的支架高度要满足坡度的相关要求。而对于不发生热移动的热力管道，吊架的吊竿应当要垂直安装，对于有发生位移的热力管道吊杆的安装位置要在与之相反的部位。

4 热力管道补偿器的安装

补偿器安装前的检查，按设计图纸的要求核对补偿器的规格、型号和安装位置。对补偿器进行外观检查，检查补偿器有无伤损、缺陷。检查产品安装长度是否符合管网设计要求。校对产品合格证。补偿器的安装位置除应符合设计要求外，在安装时还要根据补偿器的特性参数考虑是否进行冷拉或预偏装。方形补偿器安装应符合下列规定：1）方形补偿器水平安装时，伸缩臂应水平安装，水平臂的坡度应与管道坡度一致。2）方形补偿器垂直安装时，不得在弯管上开孔安装放气阀和泄水阀。3）方形补偿器安装前，应按设计要求进行冷拉。冷拉应在补偿器两侧同时均匀进行，并记录补偿器的预拉伸量。4）方形补偿器安装时，应防止各种不规范操作损伤补偿器。5）方形补偿器安装完毕后，应按设计要求拆除运输、固定装置，并按要求调整限位装置。旋转补偿器必须配对安装在立管上，在管道膨胀时推动立管做相反方向移动以吸收膨胀量，是一种新型的补偿器，其补偿能力较大，安全可靠，也叫做免维护旋转补偿器。旋转补偿器在安装时需要进行预偏装，预偏装方向与管道热膨胀方向相反，偏装量为补偿量的1/2。补偿器进行预偏装后，在运行时补偿器两端与滑动固定支架在发生横向位移后能够恢复到设计位置，保证了运行状态下热力管道与其他管道或构件的横向安全距离。旋转补偿器预偏装。波纹补偿器在安装时，应使用外力将波纹补偿器进行拉伸，拉伸作用力分两次逐渐增大，保证波节圆周面受力均匀，在拉伸到补偿量的1/2后利用自带的拉杆螺母或临时固定装置进行固定，待所有固定支架安装完毕且管道压力试验合格后方可松掉拉杆螺母或临时固定装置；波纹补偿器应与连接的管道同心，不得偏斜，波纹补偿器内套筒应顺着介质流向安装，防止介质冲刷补偿波，在波纹补偿器两端应安装导向固定支架，以保证补偿器很好地吸收管道的轴向位移。波纹管补偿器安装：波纹管补偿器安装应满足以下要求：1）波纹管补偿器应与管道同轴。2）有流向标记（箭头）的补偿器，箭头方向代表介质流动的方向，不得装反。3）波纹管补偿器无论是钢管焊接还是法兰连接的，通常采用后安装的方法。即在管道安装时，先不安装波纹管补偿器，在要安装的位置上先用整根直管直接过去，并按设计要求和补偿器生产厂对补偿器附近支架设置的要求安装好导向支架和固定支架，待支架达到设计要求，再开始安装补偿器。

5 常见问题的原因分析及相应处理

5.1 固定支架脱架

原因分析：固定支架未预偏装或偏装方向不正确；固定支架有效长度不满足热膨胀量的要求；某些固定固定支架固定不牢或被破坏而失效，造成位移量和位移方向重新分布。相应处理：应将滑动固定支架和导向固定支架向其膨胀方向的反方向预偏装其伸长量的1/2，核算固定支架的有效长度是否满足膨胀量要求，固定固定支架本身及其焊缝强度应满足固定固定支架承受的载荷。

5.2 波纹补偿器失效

原因分析：补偿器安装时冷拉超过允许值而失效；因固定支架脱架，在热介质停止运行时管道收缩受到限制而导致补偿器被拉坏；补偿器与连接的管道同心度偏差过大；相应处理：首先应保证补偿器的冷拉量不得超过补偿器冷拉的允许最大值，其次避免固定支架脱架，最后应保证波纹补偿器两端的固定支架高度一致且靠近波纹补偿器两端的导向固定支架间距符合设计要求的距离，避免管道在长期高温环境产生挠度超过补偿器的允许变形范围而破坏。

5.3 支撑结构被破坏

原因分析：因固定固定支架下的支撑结构刚度不够或是补偿器失效而导致支撑结构承受过大推力而破坏；因固定支架发生脱架，在停车时管道收缩，固定支架的位移被限制导致支撑结构被拉坏。相应处理：为防止支撑结构破坏，固定固定支架和支撑结构的刚度强度应满足要求，所有补偿器应正常工作，校核固定支架有效长度。

6 结束语

随着社会的不断进步与发展，我国在石油领域、化工领域与火力发电领域等等均得到了迅速的发展，而在实际的工作过程中，作为热力管道的支撑结构的管道支架已经越来越普及，而管道支架的设计合理性、安装的科学性均有重要的意义。且对于不熟悉高温蒸汽管道的安装与设计工作的人员来说，最难以掌握的部分其实就是支架管道的安装过程与在使用过程中发生位移的现象。一但固定支架发生位移或安装不当或是在安装的过程中没有充分考虑到热位移量，甚至就会就出现预偏移量与位移量相反，就会造成管道支架从管廊上掉落，从而产生安全事故。所以要完善热力管道支架的设计与安装工作，保证热力管网的质量，对于发展我国的社会生产力也有着重要的影响。

[1] CJJ/T81-2013城镇直埋供热管道工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] CJJ34-2010城镇供热管网设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

[3] 陆耀庆.适用供热空调设计手册第二版[Z].中国建筑工业出版社,2008,5.

[4] 03R411-1、2室外热力管道安装图集[M].北京：2003.

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