管架设计入门

中国成达公司工程室 管架入门 第 1 页 共 14 页 管架设计入门 目 录 1. 适用范围 2. 管道应力知识简介 3. 管架分类 4. 《管架设计规定》简介 5. 典型图例 6. 通过设备布置来优化管架设计的典型图例 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 2 页 共 14 页 1. 适用范围 本文适用于用中国成达工程公司的《管架设计规定》完成的详细工程设计， 供资历较浅的管道设计人员阅读。 管架的设计对年青的管道设计人员来说通常是个难点，但只要认真对待， 掌握管架的基本类型及管架设计的基本原则，了解简单的应力知识。你就会发现， 管架设计不是想象的那么难。 首先，管架的设计与管道的设计应该是同时进行的，管道的支撑是管道设 计时必须考虑的一个因素，这样到后期做管架设计时就不会出现管道难于支撑的 情况，整个管道设计过程将更加顺利。 其次，掌握管架设计的基本原则： 1）支撑管道载荷，防止管系某点产生过量变形（由于本文只针对非应力 管道，建议尽量不做固定管架）。 2）严格保证管架间距不超过管道基本间距。（基本间距可查阅《管架设计 规定》附 1 装置内管道基本跨距 附 2 装置外管道基本跨距） 3）管架生根尽量采用土建结构梁柱，亦可用地面或大管（尽量避免采用 管道支撑管道）。 4）管架设置不得有碍于操作及人员通行，便于设备、管道的拆卸、检修。 另外管架的设置主要考虑管道的热胀冷缩——稳定性、柔性。 对于初次做管架的设计人员总是觉得管架设计很困难，问题在于：一是不 知道何处该做管架；二是不知道选用何种管架。因应力管道交管机专业人员做管 架，非应力管道考虑起来就相对简单些，简单点说就是将管子支承着，不掉下来； 不晃动，当然也不能将管子固定死了，后面将举些实例说明。公司《管架设 计规定》我们俗称红皮本，此规定相当于目录，管架的选择以此为准。另外还有 管架详细设计图即施工图，如果看了红皮本不清楚再看施工图就行了。 2. 管道应力知识简介 2.1 管道位移量的计算 图 2.1 是一根空间走向的管道，假设 A 点固定，D 点自由，则 D 点的总 位移量 Y2=ΔX2+ΔY2+ΔZ2 管道的位移计算公式 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 3 页 共 14 页 Δ（位移）=ΔT .L .α ΔT——温差（管道的设计温度减去环境温度，通常环境温度定为 21℃） L——管长度 α——膨胀系数（当设计温度≤200℃时，碳钢、铬钼钢α=1.2，不锈钢 α=1.4） 2.2 管道柔性判断 如果 管线的膨胀可自身吸收，满足柔性要求。 其中：D——管道外径 mm Y——总位移量 mm L——管总长 m U——两端点的直线距离 m（图 2.1 指 AD） 例：如图 2.2 管外径为 89 mm，材质为碳钢，设计温度为 100℃，判断管 道柔性。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 4 页 共 14 页 ΔX=0.79×3×1.2=2.844 mm ΔZ=0.79×1×1.2=0.948 mm =89×3 /(4-3.16)2=318﹥208.3管道柔性不够 若 AB=2000mm 则 =155﹤208.3 管道柔性够 2.3 如何增大管道柔性 2.3.1 改变管道增大柔性 图 2.3.1-1中 O点为管道的几何重心, H为几何重心到两固定点连线的垂直 距离,H越大管道的柔性就越好。由此图 2.3.1-2的补偿弯在 L上加 1000mm比在 高度 H上加 1000mm增加的柔性大。 2.3.2 设置固定点增大柔性 如图 2.3.2 在管道上设置固定点分段来增加柔性，如 C处。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 5 页 共 14 页 3. 管架分类 3.1 管架本体分类 3.1.1 结构部分：支架、吊架 图 3.1 设计原则：怎么方便怎么做，既能支又能吊的，选用吊架，这样不挡道。但 须考虑相应的予焊件、土建予埋件条件及点载荷条件。 3.1.2 功能部分：管托、导向架 图 3.1 管托：用于保温保冷管 导向架：用于长度达到须设置导向架的管道，防止其摆动。 轴向限位架：非应力管极少用。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 6 页 共 14 页 3.2 按功能分管架类型 3.2.1 承重架 （1）刚性架（用的较多的有 B类 D类 F类 G类） （2）可调承重架 （高度可调） （3） 弹簧支架 3.2.2 限制性管架 A 导向限位 B 轴向限位 C 固定架 4.《管架设计规定》简介 4.1 管架类型 A类—标准件 B类—刚性支吊架 C类—弹簧支架 D类—悬臂、三角架 E类—导向架 F类—支腿 G类—托架 J类—管托 K类—轴向限位架 4.2 常用的各类管架用途介绍 4.2.1 A类 A1、A2用于 DN≤3″的管道，如公用工程站的管道可选用 的角钢加 A1b。 A9用于 DN≤3″的穿平台的管道。 4.2.2 B类 B2、B7吊杆承重架用于单根小管 L≥1000mm的管道。 B12、B13视土建结构不同普遍使用，单根小管、多根并排管均可使用。 B10、B11、B14、B15常用于单根小管（DN≤3″），保温管、不保温管均可 使用，高度不宜过大。通常高度 L≥1000mm的宜选用 B1、B2 4.2.3 C类 弹性管架用于管道有垂直位移处的支架，如泵出口。 4.2.4 D类 4.2.5 此类支架尽量选用三角架 D5、D6 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 7 页 共 14 页 D1、D2 悬臂用于小管 。 D12、D13用于较大立管常与 F19或 E14、E15、E16组合使用。如高塔管道 的承重架或导向架。 D17可用于支撑类似公用工程站等一排竖直小管。 4.2.5 E类 可根据管径及管架结构部分的情况选用，导向管架的设置间距 查阅红皮本 P3 1 垂直管道管架最大间距 表 2 水平管道导向最大间距 E26 可用于泵入口管 如图 4.2.5 4.2.6 F类 主要用于离地面、平台较近的管道。 F1、F12 用于碳钢 F2、F13 用于不锈钢、铬钼钢等合金钢管 F6用于保冷管 F19 用于穿平台的大管承重，如果管道在平台边可用 F19+D2（2 个）如图 4.2.6-1 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 8 页 共 14 页 F22—F27 用于各种弯头支架如图 4.2.6-2，要求 DN/2≤DN1≤DN F1-F6 要求 DN/2≤DN1≤DN A≤1000mm，如果 A 过大则可加一个 G7、 G8。见图 4.2.6-3 4.2.7 G类 G1-G4用于单根管道，视情况选用 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 9 页 共 14 页 G8 用于一排多根距地面或平台较近的管道 4.2.8 J类 可直接焊到管道上的管托选 J1、J2、J5、J6，由于现在做的工程较大，钢结 构较大优选 J2、J6（L=450mm），J2、J6根据管径选用。 不适于直接焊 C.S管托的管道选 J3、J4、J7、J8，同理优选 J4、J8（L=450mm） L=450mm指管托长度。 4.2.9 K类 轴向限位，一般多用于管廊。 另外，一般情况下不选用支墩，管架直接置于地面上，如需要支墩，提条 件给土建做。 5. 典型图例 5.1 附塔管线 一般只在 A处做承重架，其余导向即可，如果管道太重可在 B处加弹簧支架 承重。塔上部管道均可按此法做管架。见图 5.1 5.2 放空管 只需在最下端做承重架，其余导向即可。见图 5.2 5.3 导向架的设置 在弯头、三通附近图 5.3-1中 1、2两个管架处宜设置承重架通常不设置导向 架。 一根直管不能设置两个固定架，图 5.3-2中 A、B只能设其一。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 10 页 共 14 页 5.4 主支管管架设置 不能用支管管架承受主管重（指主支管相差较大的情况）。 5.5 阀组 图 5.5 (1) 如果 L很大时加支架（这种情况少有） (2) 如果一端离设备很近，如图 5.5 B支架取消。 (3) 如果一端接热设备，B为弹簧支架，或者增加此端柔性—阀组离设备口 较远放置。 (4) A、B均可选用 F类管架。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 11 页 共 14 页 5.6 泵 泵的布置尽量靠近管廊或在厂房内，泵出口管可利用管廊或厂房的土建结构 梁做支架如图 5.6-1 A、B管架，否则在地面做支架如图 5.6-1 C管架 泵入口管支架如图 5.6-2 D 支架，D—可调支架选用 F 类+弹簧、刚性支架 选 F类或 E26。 图 5.6-3 配置管道，A处不能导向。 A、B、C、D管架建议采用可调支架，常温泵可采用刚性支架。 5.7 罐区 由于罐基础沉降，管道的支架设置可采用可调支架如图 5.7-1或如图 5.7-2在 罐基础上设支架 A，在距 A支架 L处设支架 B，A、B均用刚性架。L=管道基本 跨距 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 12 页 共 14 页 6. 通过设备布置来优化管架设计的典型图例 6.1 泵 如图 6.1泵布置在管廊下，泵入口管上管廊，管架设置 A 、B、 C、 D ， ΔY1=ΔY2+ΔY3 膨胀量抵消，管道的稳定性、柔性均满足要求。 6.2 压缩机透平 透平的管口背对管廊，通过本体的限位点设置管道的支架 A、B、C、D就能 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 13 页 共 14 页 满足透平蒸汽管道的应力要求。此管道为应力管道，必须交由管机专业应力计算 后做管架，此处只作了解。 6.3 合成塔与汽包 图 6.3-1 汽包支撑在混凝土框架上，混凝土框架与合成塔的膨胀不一致，A1 口的膨胀量为ΔY1，B1口的膨胀量为ΔY2=0，管道的膨胀量为ΔY。管架的设 计很困难。 图 6.3-2 汽包支撑在合成塔上，ΔY1=ΔY2膨胀量抵消，不用做管架，管道 就能满足应力要求。 中国成达工程公司工程室 管架设计入门 第 14 页 共 14 页 附加说明： 本文由公司工程室起草 本文主要起草人： 李玉 刘勋泽 校核人： 刘爽 吕 丽 审核人： 孙玉平