弹簧支吊架在化工管道设计中重要意义

摘要：在本文中，笔者结合工作讲述了弹簧支吊架的几种类型，并结合应用的工程实例，相应的分析了在化工管道设计使用弹簧支吊架的时候需要注意和改进的地方。 关键词：弹簧支吊架；管道应力；意义

中图分类号：u260.331+.4 文献标识码： a 文章编号： 弹簧支吊架是在架设管道时必不可少的一个部分，如果支吊架设计的不好，就会导致架设出来的管道的应力超标，而且，支吊架的架设防止管道安装的变形，进一步保证设备在使用过程中的安全性。

传统的支吊架有一种刚性支吊架，这种支吊架适合于无垂直热位移的场合，因为如果垂直热位移比较大的时候，应用支吊架就会引起支吊架的脱空，起不到支吊架原有的作用，所以，在某一些情况下，笔者认为必须使用弹簧支吊架。

弹簧支吊架可以分为两种，一种是可变的弹簧支吊架，另一种是恒力弹簧支吊架。一般情况下，恒力弹簧支吊架使用在受力条件非常严格，或者是支吊点的位移很大的情况下。因此，大部分使用较多的是可变的弹簧支吊架。下面对这种支吊架进行详细的探讨。 一、可变弹簧支吊架的型式

现阶段，我国对于可变弹簧支吊架使用标准中的规定，支吊架的位移必须控制在30，60,90,120mm四个范围之间，每个范围有25个编号，负载大小的范围是1—217381n，在使用时，温度也必须

控制在-20—200℃之间。而且依据场地的安装的过程不同，也可分为七种类型，分别用a，b，c，d，e，f，g来表示。

a种类型的弹簧是指上螺纹悬吊型，它的特点是在弹簧的顶部有一圈阴螺纹，能够和上面的螺纹吊杆连在一起，而下面则使用松紧螺母和管道部分连在一起。这种是比较适合于地方相对宽大的的地方。

b种类型的弹簧是指单耳悬吊型，它的特点是在弹簧的上面有一个单耳吊板，这样就可以和在根部焊接的u型吊板连在一起，下面同样是使用松紧螺母和管道部分连在一起。这种主要是使用在空间不足的的地方。

c种类型的弹簧是指双耳悬吊型，它的特点是在上面有两块单耳吊板，它的使用方法和b类弹簧是很相同的。

d种类型的弹簧是指上调节搁置型，这种弹簧它是放置在梁的上面，主要是依靠上不得螺母来进行调节。这种类型主要适用于上下空间比较狭窄的地方。

e种类型的弹簧是指下调节搁置型，这种类型和d种类型的弹簧是差不多的，同样是放置在梁的上面，但是顶板的部分是封闭的，可是却是使用下面的螺母来进行调节，这种类型的使用和d型是相同的。

f种类型的弹簧是指支撑搁置型，这种类型是支架型弹簧，它放置在管道的下面，从下面向上支撑管道。它的底部是和支架的底部连在一起的，载荷柱的上部则使用聚四氟乙烯板连在一起。使用这

种材料的目的是要减少材料之间的摩擦力，而且它适合于用在任何方位的水平有位移的地方。

g种类型的弹簧是指并联悬吊型它是由两个相同的e种类型的弹簧到放，并且使用横担连在一起。而且一般的横担结构是由双槽钢构成的。这种弹簧的使用会节省下来很多的空间。 二、设计弹簧式需要注意的几个问题 1、载荷变化率

载荷变化率是在工程的设计中必须要考虑到的问题，它的主要的计算公式为：载荷变化率=（工作载荷-安装载荷）/工作载荷×100%。 结合经验，笔者认为需要将载荷变化率控制在25%之内，这是因为要防止过多的载荷转移。也就是说，要尽可能的避免弹簧从安装转到操作状态时载荷过大的问题，相应的它会转移到相连的设备中。但是在现在的一些规定中并没有详细的说明，但是根据一些实际的经验，可以将这种载荷变化率适当的放宽到35%，而相对于一些比较重要的管道和位置，这些地方的载荷变化率还是必须要控制在25%之内。适当的放大载荷变化率的范围，符合节约成本的合理性。

2、冷态吊零及热态吊零的比较

在对弹簧的设计中，一般都是使用吊零分配法，也就是说按照每一个支吊点的垂直位移为零的条件来对支吊架荷重进行分配。而吊零分配法也分为两种，一种是热态吊零，一种是冷态吊零。 热态吊零是指需要在弹簧支吊架在热态时，它所承受的压力应该

和冷态时它所承受的压力相等。按照这样的原理，来确定弹簧支吊架的受力，可以在使用过程中承受的自重力能够均匀的分布在各个部分，但是在热态时，还会经常出现个别的总载荷会因为位移载荷的变化，而引发各部分的作用力不在均匀的分布，而且分布的会严重的不合理。所以，也有一些工程采用冷态吊零的方式。冷态吊零主要是指弹簧支吊架在冷态时承受的管道分给它的载荷。和上面的热态吊零是相反的，这种情况下各个部分的承受力是很不均匀的，所以它的总载荷是随机分配的。

在实际的使用中，笔者认为需要通过相关的计算公式，并且结合经济合理的因素，根据实际情况来选择不同的吊零方式。 3、理论安装载荷和实际安装载荷

再用一些特定的计算公式计算时，它会同时计算出理论安装载荷和实际安装载荷。理论安装载荷的定义是在安装前就必须要达到的载荷，一般情况下，这种工作在弹簧出场的时候就已经被规定出来了。通常，在这个位置不会产生水平位移的时候，这就是冷态状态下管道的载荷。但是因为冷态下的载荷是不均匀的，所以在某个位置就会产生静载荷。这个静载荷的产生，会随着位移的改变，使得弹簧相应的伸长或者是压缩，也会使得载荷板的读数发生变化。 综合来说，在下面几种情况时，必须要重视实际载荷：（1）因为不平衡的冷态载荷的分配，带来的法兰分配问题，进而在成安装的困难，这是需要施工人员在安装的现场进行调试。（2）由于安装弹簧附近的管道的荣幸或者是刚性很大的的时候，使得冷态状况下的

载荷不平衡。（3）在管道中装满的时候，一般亲光下都是在管道空的时候安装上的，所以我们必须要知道空的情况下的载荷情况。 三、使用弹簧架时需要注意的问题

1、对于进行了水压试验的管道，弹簧的安装必须要在管道安装完成而且水压试验也完成之后，在管道正式使用之前。而且我们所选择的弹簧和一些零部件以及整体的支架结构必须也要能够够承受住水压试验带来的载荷。所以，我们必须要考虑到水压试验带来的载荷。

2、在弹簧架处于冷态或者是热态的时候，管道上所附加的零部件的重量一定要将其加入到计算载荷里面。尤其是对于一些比较大的管道，它的零部件的会非常多，相对的重量也会很大，如果弹簧的参数没有考虑进去，就会使得弹簧的安装载荷变小，使得管道的重量的分配不均匀。

3、对于一些转动的设备，为了要让管道法兰和机器法兰之间的间距符合验收的标准，所以可以再安装的时候不使用定位装置，而且相应的将载荷进行改变。

4、当管道的载荷超过了弹簧的所能承受的压力的时候，我们可以使用多个弹簧相连接。如果管道很大的时候，我们也可以用多个弹簧来进行支撑，这样就会提高稳定性。注意的是，当弹簧连接在一起的时候，必须使用相同的弹簧。

5、弹簧的使用也不能无节制的使用，如果弹簧使用的过多，就会使得管道的刚度缺少约束，从而使得管道在使用时非常的不稳

定。而且弹簧使用的时间过久就会失效。所以，对于弹簧的使用，在满足管道的刚度要求的情况下，尽可能的少使用弹簧架。 四、总结

弹簧支吊架在管道的设计中有着很重要的作用，我们一定要合理的选择和使用弹簧支吊架，这样不仅会提高管道的柔性，满足管道各部分的受力要求，以此来提高整个管道的可靠性。所以，在设计的时候，我们必须要清楚地了解各种类型弹簧的特点，根据具体的地点和空间来选择不同的弹簧，并且做出符合经济的合理性的决策。 参考文献：

[1] 唐永进．压力管道应力分析[m]．2版．北京：中国石化出版社，2010．

[2] 王怀义，管道安装设计便查手册[m]．北京：中国石化出版社，2003．