作者:Angelique Geehan
2010年12月21日
管道系统的每个部件都有自己的工作。为了确保系统能够正确有效地运行，设计人员需要彻底考虑每个组件的设计，从安装条件(冷)到系统运行条件(热)。管道支架的一个要求对每次管道运行都至关重要，即它们能够适应在运行过程中产生的管道位移或移动，而不会给整个系统增加过大的压力。无论是在管道内部还是在系统周围的环境中，温度、负载或任何其他影响作用力的操作特性的变化都是运动的结果。
在一个过程中，预测每一个可能的运动的大小和方向是很复杂的，但这样做是至关重要的。如果管道支架的设计不能很好地适应所有的运动，那么最终的系统可能会恶化或失效。
设计师必须始终记住，运动可以在三个维度上发生:轴向，横向(垂直于管道，但与管道在同一平面上)和垂直(通常平行于管道支架，在连接管道和结构元件的平面上)。如果不考虑这些移动，除了可能浪费、损坏或丢失的任何劳动力和材料外，还可能导致耗时和昂贵的改造或维修。此外，设计师必须考虑到，如果只检查工艺周期中组件的开始和结束位置，任何特定的支撑可能会比反映的移动更多。换句话说，中间运动的程度可以而且经常超过净运动。
管道支撑组件可以根据其接合程度(主动或被动)和功能(承重、导向或锚定)进行分类。
我们指定支撑配置，其主要功能始终是主动的，而被动支撑配置只是在正常操作期间跟随管道的运动。然而，恶劣天气、冲击、异常振动或地震事件等干扰会激活这些被动支撑，然后将其作为主动锚固装置。
管道支撑功能包括承重、导向或锚定。承载支架将支撑管道的重量，同时允许在所有三个维度上可能的移动。导向器将支撑管道的重量，同时限制管道在两个维度内的移动。锚将完全限制管道在三个维度上的运动，同时承受重量、侧力和推力载荷。
主动支撑部件
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鞋子:用作锚、轴承和导向。制造中使用的材料通常与管道材料(例如，碳钢，不锈钢，铬钼或“铬钼”)相匹配，也可能取决于操作温度。
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衣架:用于支撑管路重量。严格的衣架由不允许垂直运动(在连接管道和结构钢底座的轴上)但允许横向或轴向摆动的部件组成。春天衣架允许垂直运动和横向或轴向摆动。吊架通常由碳钢结构附件(例如，耳板，梁夹)，碳钢杆或杆组件以及由与管道相匹配的材料制成的管道附件(例如，夹具，夹板，滚轮)组成。
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Struts:用于拉伸或压缩以承受管道力。允许的移动由支柱的方向(悬挂、水平或垂直)决定。由连接到碳钢制造的夹紧元件(例如，轭架，夹板)的端支架组成。
- 左右括号:主要用于抑制除受支撑的管道重量以外的力。部分管道运动可以通过改变支撑的方向来调节，就像摆动支柱一样，摆动支撑弹簧线圈允许通过压缩和减压进行额外的运动。通常由一个碳钢结构附件、一个碳钢弹簧线圈和一个由与管道相匹配的材料制成的管道附件组成。
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定制的支持:包含特定于项目或行业的组件的类别。例子包括定制的框架，管道将休息和多管道通道组件。有时被称为随机衣架。
无源支撑部件
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阻尼器:用于抑制管道在一个轴上发生不必要的突然运动。在正常工作条件下，缓冲器只是“跟随”管道的运动，但是当受到冲击载荷时，缓冲器(可以是机械的或液压的)被激活，然后起到刚性约束的作用。作为缓冲器设计的一部分，所提供的冲程量决定了在正常条件下允许的管道运动量。
设计人员必须考虑到，根据整体尺寸、方向和装配的配置，上述支撑配置都允许一些移动。例如，悬挂器组件可以适应平移运动，产生的摆动角度最大为+/- 4度。这意味着设计人员可以通过在设计中加入更长的支撑组件来适应更大的管道运动，而不是引入额外的支撑组件。
当由标准组件组成的主动式和被动式支撑组件不能满足特定的系统要求时，设计人员可以添加辅助组件，这些辅助组件旨在扩展这些支撑在正常操作期间可以容纳的运动范围。
辅助组件
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旅行者用于将施加在吊架(一种主动支撑物)上的力与管道的运动一起传递到水平面上。单横行器在一个水平面上平移力;双水平行程器平移两个平面上的力。由一个从中心伸出的凸耳的矩形盒子组成，通常固定在结构钢和管道支撑组件的其余部分之间。通常由碳钢制成。
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辊:用于将管道上支撑位置的力转换到管道系统中的新位置。包括附在主动支撑部件上的滚动机构;另一端可以直接与管道接触，也可以通过连接在管道上的鞍座连接。通常由碳钢制成;用聚氨酯制造减少了组件的总重量。
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滑动板(滑动支承板):用于减少轴向和横向运动时的摩擦。摩擦力的减少有助于减少在管道移动过程中主动支撑部件的应力。由碳钢粘合到聚四氟乙烯(PTFE)制成，25%玻璃填充，用于在低于400ºF的环境中运行的系统。也可以使用石墨，Bronzphite®，或海洋盐结合钢。
下面是一个例子，说明了在给定的热循环中彻底审查与管道挠曲相关的所有运动的必要性。在初始(冷)位置，液压缓冲器通过端支架连接到固定结构钢上，通过三螺栓夹连接到管道元件上，安装在1英寸的气缸位置，总行程可达6英寸。总体分析表明，管道的最终操作(热)位置将要求缓冲器延长4.5英寸(这可以由液压缓冲器缸的剩余行程容纳)。
在投入使用后，缓冲器的密封件被损坏，这表明气缸在某一时刻被完全收回或伸出。对管道位置的检查表明，根据最初的设计规范，它是正确的。
然而，对管柱系统进行更彻底的检查后发现，在达到完全工作状态之前，管柱的运动造成了缓冲器总长度应该减少(收缩)1.5英寸的情况。但是，由于缓冲器的初始设定值只允许最大1英寸的收缩，一旦达到完全收缩位置(零延伸)，持续的管道运动就会使缓冲器承受超出其能力的压力，从而损坏支撑组件。
为了解决这个问题，原来的缓冲器被替换为一个总可用冲程为12英寸的缓冲器，允许将初始设定值增加到3英寸的气缸延伸位置。这种新的缓冲器设计可以适应所有管道挠曲贯穿整个工艺周期。
管道支架的最佳使用
•熟悉制造商标准化协会标准实践58和适用于您项目的任何其他行业或公司特定代码，例如美国机械工程师协会B31.1的动力和B31.3的工艺工程(两者都参考MSS SP-58)。制造商和安装团队也应该熟悉这些标准，以及如何适应适用于您的项目的任何特定要求。
•收集和使用良好的数据:了解管道系统在整个运行周期内将处理的全部负载和移动，并记住现实世界中的移动发生在所有三个维度上。
•注意其他可能影响管道负荷的因素，如温度、重量、物质状态和外部条件。