熱力管道支架的設計及安裝

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電裝置中高溫熱力管道支架的設計及安裝，并給出了支架位移偏離量的計算方法。

關鍵詞熱力管道固定支架滑動支架熱位移偏離量計算

絕大多數火力發電裝置和大型現代化工企業都配置有鍋爐，故其對應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。如果固定支架設計位置不當或支架安裝時未考慮熱位移量，甚至預偏移量與位移量相反，極有可能導致管道支架從管廊上滑落，導致事故的發生。

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、導向支架、滑動支架。

1.1膨脹彎的設置

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置大量的膨脹彎（文中所提膨脹彎均指π型膨脹彎），其設置方案在管道應力計算時統一考慮。一般情況下，在直管段以30～50m的間隔設置一個膨脹彎為宜，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固定支架的設置

固定支架的設置是熱力管道安裝的重中之重，若設置不當或未設置極易導致管道支架滑落等事故的發生。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，必須嚴格檢查固定支架的設置是否合理，安裝和固定是否嚴格遵循要求，否則極易導致管道支架整體滑落的事故。

1.3導向支架

導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生過大的應力，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，就會導致支架從管廊上滑落，釀成事故。

1.5不同材質管道的熱膨脹

管道支架的位移主要受管道熱膨脹的影響，不同材質的管道，其在不同溫度下的熱膨脹系數均不同，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，通過該系數可以計算出管道及支架在不同溫度下的大致位移量。

2　固定支架的設置及其位移的控制

2.1固定支架的設置

固定支架設計的最基本原則是：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方向移動。

表1　常用鋼材平均線膨脹系數

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，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℃。

假設該管道正常操作溫度為550℃，材質為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的部位熱膨脹越大，滑動支架的位移也越大。根據熱力管道支架的安裝要求，支架的預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應向右偏移22.93 mm安裝，滑動支架2-6應向左偏移68.78mm安裝。其余滑動支架的安裝亦同理。

3　結語

隨著社會的進步、經濟的發展，我國石油、化工、火力發電和冶金等工業均迅速發展，在實際工程中，作為管道支撐結構的管道支架使用越來越普遍。作為使用數量多、分布范圍廣的特種結構，管道支架結構設計的合理性、安裝的科學性均具有重要意義。在設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偏移量，以保證熱力管道的安全使用。

參考文獻（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備的維護管理工作

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