中国成达工程公司工程室 管架
入门
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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
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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
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
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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。
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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。
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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。
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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
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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
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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
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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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