CAESAR弹簧支吊架选型

弹簧支吊架的分类及选用弹簧支吊架是用于支撑和承载管道、风管、电缆槽等设备以及附属设备的一种装置。

根据弹簧支吊架的特性和用途不同，可分为多种不同类型的弹簧支吊架。

下面将详细介绍弹簧支吊架的分类及选用。

一、按照弹簧支吊架的用途分类：1.弹簧支吊架：用于支持和悬挂水平或近水平的管道、风管、电缆槽等设备。

根据不同的要求，可以选择不同类型的弹簧支吊架，如单管夹、双管夹、桥式吊架等。

2.弹簧卡箍：用于固定和连接管道或风管等设备，具有良好的承载能力和防震能力。

通常使用U型钢和弹簧夹具结合在一起，可选用不同规格和型号的卡箍。

3.弹簧支吊架滑动支座：用于支撑和承载管道或设备，并能够在管道伸缩时产生滑动作用，从而减小管道因热胀冷缩引起的应力。

弹簧支吊架滑动支座通常由上、下滑动支座和弹簧组成。

4.弹簧支吊架阻尼支座：用于减小管道或设备在地震等外力作用下产生的振动和冲击力，保护管道和设备的安全。

弹簧支吊架阻尼支座通常由上、下滑动支座、阻尼器和弹簧组成。

二、按照弹簧支吊架的结构分类：1.卧式弹簧支吊架：适用于水平或近水平安装的管道、风管等设备。

卧式弹簧支吊架通常可以承受较大的负载，可根据实际需要选择不同规格和型号的弹簧。

2.竖式弹簧支吊架：适用于垂直安装的管道、风管等设备。

竖式弹簧支吊架通常较小，可以在有限的空间中实现管道或设备的支撑。

3.悬臂式弹簧支吊架：适用于需要单点悬挂的管道、风管等设备。

悬臂式弹簧支吊架具有较强的可调节性和灵活性，可以根据实际需要对悬挂点进行调整和变换。

4.混凝土弹簧支吊架：适用于混凝土结构中的管道、风管等设备。

混凝土弹簧支吊架通常由固定座、弹簧和轴承组成，可提供较大的承载能力和稳定性。

三、按照弹簧支吊架的选用原则进行分类：1.负荷条件：根据管道或设备的负载情况，选用合适规格和型号的弹簧支吊架。

负载越大，需要选择承载能力越强的弹簧支吊架。

2.倾斜角度：根据管道或设备的倾斜角度，选择合适的弹簧支吊架类型。

弹簧支吊架设计规定1. 范围 (1)2. 一般规定 (1)3. 常见错误 (2)4. 实例 (3)1. 范围本标准规定了弹簧支吊的选型方法及设计原则本标准适用于用计算机进行详细应力分析后,程序选定弹簧后,设计人员根据国内弹簧系列确定弹簧型号,对经验判断直接选定弹簧,可参照执行。

适用于石油化工装置中各种形式的弹簧选用。

2. 一般规定2.1 管系中应尽可能采用刚性承重,在垂直位移引起管系柔性不够时,可选用弹簧支吊架。

2.2 弹簧选择应根据程序计算报告上弹簧表进行选择,确定一台或多台并联,安装荷载和弹簧刚度及位移范围。

2.3 弹簧选定时,应考虑各种工况下可能出现的位移情况，取最大位移选弹簧。

当可能出现有向上位移和向下位移工况时,应在型号上标示出向下和向上位移的位移量。

2.4 一般水平管设弹簧支或吊时应选用一台弹簧,垂支管选弹簧支或吊时可选用2台、4台或台并联。

2.5 若垂直位移量或载荷较大,或选用可变弹簧荷载转移较大时,应选用恒力弹簧。

2.6 选用弹簧支时,若水平位移（横向位移）大于40?时，应考虑选带四氟垫顶面的弹簧支，当介质温度大于450?时可设带滚动机构的弹簧支，并设防止弹簧支滑离管托的措施。

2.7 较长垂直管上选用弹簧吊时,在不影响垫变形前提下,应考虑在适当方向1加限位支架。

2.8 采用弹簧支时，一般应在弹簧底部用螺栓固定在支架或其它生根件上，弹簧顶面保持滑动。

2.9 当水压试验或两相流管道上开停工非正常操作下可能出现较多液相时,出现弹簧支架点的荷载超出弹簧工作荷载的1.5倍时，应考虑设承载装置（保险杠）。

2.10 当管径较大、管托重量较大，或设备管系受力要求苛刻时，弹簧选型时应考虑管托（吊环）、吊杆重量。

2.11 弹簧选用时，公称位移量应比计算位移大20?，且应大于20?。

计算位移量应考虑由于水平位移引起的弹簧垂直位移的增加。

2.12 当管系中多点采用弹簧时，应将保温容重、介质密度、中间设备（如过滤器、电加热器、换热器）、安全阀、调节阀重量精确考虑。

电厂管道的弹簧支吊架选型郑钢【摘要】电厂弹簧支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,对整定式弹簧选型计算公式、选型流程,以及配套拉杆选型做了介绍,建议在遇到弹簧表中的吊杆不能承受吊架结构荷载时,应直接给出吊杆直径.【期刊名称】《热力发电》【年(卷),期】2010(039)007【总页数】3页(P95-97)【关键词】电厂管道;弹簧支吊架;整定式弹簧;热态吊零;荷载变化系数;热位移;吊杆【作者】郑钢【作者单位】国核电力规划设计研究院,北京,100094【正文语种】中文【中图分类】TK264.9在电厂的汽水管道设计和安装中,为使管道应力在合理的范围内,常常会选用弹簧支吊架。

表1为弹簧支吊架的不同分类及其应用场合。

电厂管道支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,即:ZH 101～ZH 120,ZH 201～ZH 220,ZH 301～ZH 320,共 60种规格;ZH 1、ZH2、ZH 3弹簧在最大工作荷载下的绝对变形量分别为75、150、225mm。

弹簧选型与吊零方式密切相关。

吊零分热态吊零和冷态吊零。

所谓吊零,就是管道吊点在对应的热态或冷态时由于管道自身重力荷载而产生的垂直位移为零。

热态吊零时,弹簧工作荷载等于分配荷载(分配荷载包括分配给该支吊点的管道、阀门、保温、输送介质以及管道支吊架的重力);管道处于冷态时,弹簧荷载即安装荷载等于分配重力荷载和弹簧附加力的矢量和。

由于热态吊零时管系中支吊架承受的自重力比较均匀,所以电厂管道的弹簧选型常常基于热态吊零原则。

目前,普遍采用CAESAR II应力分析软件对弹簧支吊架进行选型。

基于热态吊零原则的弹簧选型是一个“逆向”过程,其过程如图1所示。

图2所示为单板整定压缩弹簧热位移向下的5种状态。

由图2及相关定义可得到弹簧各参数的计算式。

工作荷载范围内的最大变形量(即最大工作变形量)式(1)～式(7)中,p1为安装荷载,即冷态整定荷载,N;p2为工作荷载,N;p0为工作荷载范围的最小荷载,N;λ1为管道垂直热位移,mm;λ2为单个弹簧吸收的最大热位移,mm;L1为最小工作荷载时绝对变形量,即预压缩值,mm;L2为最大工作荷载时绝对变形量,mm;H0为自由高度,mm;k为弹簧刚度,N/mm;C为荷载变化系数。

CAESAR II是COADE公司(已被INTERGRAPH 公司并购)的一款优秀管道应力分析软件。

编辑本段1．管道应力分析的原则管道应力分析应保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、管道支承或端点附加位移造成应力问题。

编辑本段2．管道应力分析的主要内容管道应力分析分为静力分析和动力分析。

静力分析包括：1）压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算——防止塑性变形破坏；2）管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算——防止疲劳破坏；3）管道对设备作用力的计算——防止作用力太大，保证设备正常运行；4）管道支吊架的受力计算——为支吊架设计提供依据；5）管道上法兰的受力计算——防止法兰汇漏。

动力分析包括：l）管道自振频率分析——防止管道系统共振；2）管道强迫振动响应分析——控制管道振动及应力；3）往复压缩机（泵）气（液）柱频率分析——防止气柱共振；4）往复压缩机（泵）压力脉动分析——控制压力脉动值。

编辑本段3．管道上可能承受的荷载（1）重力荷载：包括管道自重、保温重、介质重和积雪重等；（2）压力荷载：压力载荷包括内压力和外压力；（3）位移荷载：位移载荷包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移、支承沉降等；（4）风荷载；（5）地震荷载；（6）瞬变流冲击荷载：如安全阀启跳或阀门的快速启闭时的压力冲击：（7）两相流脉动荷载；（8）压力脉动荷载：如往复压缩机往复运动所产生的压力脉动；（9）机械振动荷载：如回转设备的振动。

编辑本段4．管道应力分析的目的1）为了使管道和管件内的应力不超过许用应力值；2）为了使与管系相连的设备的管日荷载在制造商或国际规范（如 NEMA SM-23、API-610、API-6 17等）规定的许用范围内；3）为了使与管系相连的设备管口的局部应力在 ASME Vlll的允许范围内；4）为了计算管系中支架和约束的设计荷载；5）为了进行操作工况碰撞检查而确定管于的位移；6）为了优化管系设计。

弹簧吊架的选择弹簧规格（编号）的选用：1、当管道运行时位移方向向上，则可从表内的中线和上粗直线之间查到工作载荷，再按位移量向下查到安装载荷。

2、当管道运行时位移方向向下，则可从表内的中线和下粗直线之间查到工作载荷，再按位移量向上查到安装载荷。

3、在选择弹簧号时，不论管道运行时位移向上或向下，均要使工作载荷和安装载荷处在表内的上下粗直线之间。

当位移量较小时，工作载荷和安装载荷可能均处在中线和某一粗直线之间，按上述情况选用的弹簧号其载荷变化率不超过25%，所选择的弹簧号即为合格。

载荷变化率的计算公式如下：载荷变化率=|工作载荷−安装载荷|工作载荷×100%≤25%式中：管道位移向上时，安装载荷=工作载荷+位移量×弹簧刚度；管道位移向下时，安装载荷=工作载荷-位移量×弹簧刚度。

若弹簧载荷变化率大于25%，则应减小弹簧刚度选用大一档的工作位移范围，查得安装载荷，再验算载荷变化率。

当查得安装载荷落在上下粗直线范围之外时，同样采用减小弹簧刚度选用大一档的工作位移范围，查得安装载荷，再验算载荷变化率。

当无法满足载荷变化率小于等于25%时，可选用恒力弹簧支吊架。

弹簧选择举例：⑴某一管道工作荷载为8225 N，运行时位移向上，计算位移量为10 mm，试选择弹簧。

a 查表1B，确定该吊架位移范围为0—30 mm；b 在表1B的中线和上粗线间查得编号13的吊架工作荷载为8225 N；c 以8225 N对应的0—30 mm刻度值，向下10 mm查得安装载荷为9721 N;d 验算载荷变化率：（8225－9721）／8225 ×100％＝18.2％＜25％e 故选用位移范围为0—30 mm，编号为13的弹簧。

⑵某一管道工作荷载为2020 N，运行时位移向下，计算位移量为40 mm，试选择弹簧。

a 查表1B，确定该吊架位移范围为0—60 mm；b 在表1B的中线和下粗线间查得编号7的吊架工作荷载为2018 N最接近2020 N；c 以2018 N对应的0—60 mm刻度值，向上40 mm查得安装载荷为1480 N;d 验算载荷变化率：（2018－1480）／2018 ×100％＝26.7％＞25％e 故换大一档位移范围0—90 mm，也可计算得：安装载荷＝2018－40×8.967=1659 N;f 再验算载荷变化率：（2018－1659）／2018 ×100％＝17.8％＜25％g 故选用位移范围为0—90 mm，编号为7的弹簧。

AutoPSA与CAESAR II在弹簧选型中的比较张书俊李国斌陈百炼(长沙优易软件开发有限公司湖南长沙410013)摘要：结合实际的工程例题，比较了AutoPSA与CAESAR II在弹簧选型方面的异同。

考虑到热态吊零、冷态吊零以及各种弹簧选取方式，探讨了AutoPSA弹簧设计的基本功能。

针对管道的多工况运行状态，AutoPSA提供了多载荷工况弹簧支吊架设计方法。

AutoPSA全面支持不规则弹簧表，可以处理支吊架脱空现象。

在弹簧支吊架选型中，AutoPSA选型准确、适用范围广、使用简单方便，能够满足电力、石化、化工、建筑等行业的工程应用。

算例表明AutoPSA与CAESAR II分析结果非常吻合，并在某些功能上超越了后者。

关键词：弹簧选型；热态吊零；冷态吊零；多载荷工况设计；不规则弹簧表；支吊架脱空中图分类号：TU4 文献标识号：BPipe hanger spring design comparison betweenAutoPSA and CAESAR IIZHANG Shu-jun LI Guo-bin CHEN Bai-lian(UESoft Corp., Changsha 410013 China)Abstract: t he hanger spring design of AutoPSA and CAESAR II is compared with some actual engineering examples.T he pap er provided result about basic analysis such as hot load design, cold load design and several spring selected methods. Considering multip le op erat ing cases of pip e system, mult iple load case design is adopted in AutoPSA. Aut oPSA is accurate and universal, thus suitable for engineering applicat ion in power, oil and gas, chemical indust ry, et c. T he results of evaluat ed examp les demonstrat e t hat AutoPSA is comparable with CAESAR II, and exceed the latt er in some domain.Keywords: Spring design; Hot load design; Cold load design; Mult ip le load case design;Irregular spring table; Z ero weight load1 引言支吊架是管道系统的重要组成部分，支吊架的设计是管道设计中的重要环节。

电厂管道的弹簧支吊架选型摘要：弹簧支吊架选型对管道极为重要，弹簧支吊架在电厂管道系统中的应用十分普遍，它利用弹簧弹性力对管道进行重力支撑，允许一定范围内的管道位移。

本文对电厂管道的弹簧支吊架选型进行了分析。

关键词：电厂管道；弹簧支吊架；选型在电厂管道装置的管道设计时,不仅要考虑满足工艺流程的要求,还要考虑设备、管道及其组成件的受力状况和管道应力分析,以保证装置长周期安全运转。

在管道应力分析中,正确设计弹簧支吊架是一项重要的工作。

弹簧支吊架选型正确,布置合理,不仅使所设计的管系美观,而且能确保管道和设备安全、装置开车成功和长周期运行。

一、弹簧支吊架的分类和功能在电厂的汽水管道设计和安装中,为使管道应力在合理的范围内,常常会选用弹簧支吊架。

表1为弹簧支吊架的不同分类及其应用场合。

电厂管道支吊架一般采用第三代系列整定式弹簧,即:ZH101～ZH120,ZH201～ZH220,ZH301～ZH320,共60种规格;ZH1、ZH2、ZH3弹簧在最大工作荷载下的绝对变形量分别为75、150、225 mm。

表1 弹簧支吊架分类二、弹簧选型理论对弹簧选型存在影响的因素有很多，这里主要对荷重分配、弹簧附加力、glif与CaesarII软件的选择进行简单的分析。

关于荷重分配对弹簧支设计的影响：吊架并不在计算管系基本体系之内，计算管系的基本体系有管道和刚性支吊架。

对于刚性支吊点只能干预其变形条件，弹簧支吊点的支吊力可以通过调节弹簧来人为制定。

虽然荷重能够随意分配，但这只能达到静态力量的平衡和结构变形的目的，却无法做到将荷重进行合理的分配。

吊零分配是按照变形条件来进行荷重分配，需要支吊点所在地管道重量产生的垂直位移为零。

吊零分配加定荷载分配是，一些支吊点所在地管道重量产生的垂直位移为零，还有一些人为增加支吊点定量的荷载。

对定荷支吊点设以恒定值，就能够计算出所有支吊架所分配的荷重。

弹簧附加力的吊零原则是指，管道在冷态到热态弹簧的位移，弹簧支吊架的变化为弹簧的附加力。

CAESARII软件在弹簧支架设计中的应用弹簧支吊架主要解决管道有垂直位移时的支撑和减小敏感设备管口的受力问题，弹簧支吊架的合理设置和正确选择，对管系的安全平稳运行起着决定性的作用。

文章应用CAESAR II 管道应力分析软件，以液化天然气超低温管道为例，讲解快速设计脱空管道弹簧支架方法，并对管道进行应力分析校核，管道应力及支架受力满足要求，弹簧选择合理。

标签：CAESAR II；管道；弹簧支架；应力分析引言管道设计中，当管道热胀或冷缩将使该支承点处有较大垂直位移时，使该点支架脱空或支架推力过大，刚性支架失去作用，该工况将造成管道一次应力增大或邻近支架（或设备）超载，或将使管道产生较大的二次应力，对管道和支吊架产生破坏，这时管道支承点处需要采用弹簧支吊架[1-2，5]；在与敏感机械设备相连接的管道处，为减少对设备管口处的受力影响，亦采用弹簧支吊架[1-4]。

CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件，内置国际上通用的管道设计规范，可进行管系在承受自重、压力载荷、热载荷、地震载荷和其它静态和动态载荷作用下的管道应力分析。

同时，软件内置了Sinopec（China）、ANVIL、LISEGA等弹簧库，允许在多个热工况下，选择冷态或热态吊零，使用标准或扩充的载荷范围，对弹簧进行自动选型设计，并从弹簧库中选择合适的弹簧支吊架。

文章以LNG超低温管道为例，应用CAESAR II软件，以Sinopec（China）弹簧标准，给出管道用弹簧支架的快速选型设计方法。

1 弹簧支吊架选用原则弹簧支架分为可变弹簧支架和恒力弹簧支架。

可变弹簧支架适用于支承点有垂直位移，用刚性支承会脱空或造成过大热胀推力的场合，可变弹簧会造成一定的荷载转移，为防止过大的荷载转移，要求可变弹簧荷载变化率小于或等于25%[6]。

可变弹簧支吊架设计时主要考虑弹簧的工作载荷、运行时的位移量和位移方向、管道的空间位置、弹簧的形式、工作范围位移、弹簧支吊架编号和安装载荷，在弹簧能够承受工作载荷、安装载荷，载荷变化率在满足要求的前提下，力求选用较小规格的弹簧。

一、概述可变弹簧支吊架是一种用于支撑和吊挂设备的装置，其设计和选择需符合相关的载荷和位移要求。

在工程设计中，为了选择合适的可变弹簧支吊架，需要根据实际的使用环境和设备的重量来确定其载荷和位移。

二、可变弹簧支吊架的分类根据不同的使用场景和功能需求，可变弹簧支吊架可以分为多种类型，如垂直载荷型、水平载荷型和复合载荷型等。

每种类型的可变弹簧支吊架具有不同的承载能力和位移范围，因此在选择时需要根据具体的需求来进行对比和评估。

三、载荷位移选用表的作用载荷位移选用表是根据可变弹簧支吊架的功能特点和使用要求，将其承载能力和位移范围进行了详细的分类和整理。

通过载荷位移选用表，用户可以直观地了解不同型号的可变弹簧支吊架的参数和性能，从而选择最适合自己需要的产品。

四、可变弹簧支吊架载荷位移选用表的构成(1) 型号：不同型号的可变弹簧支吊架具有不同的承载能力和位移范围，因此需要将其进行明确的编号和命名，以便用户进行区分和选择。

(2) 载荷范围：可变弹簧支吊架能够承受的最大载荷范围，通常以重量单位来表示，如kg或N。

(3) 位移范围：可变弹簧支吊架在承载载荷时能够产生的最大位移范围，通常以长度单位来表示，如mm或cm。

(4) 适用环境：不同的可变弹簧支吊架适用于不同的环境和场景，需要将其适用的环境进行明确的说明。

(5) 特殊说明：一些特殊功能和注意事项，如防腐、防震、防火等特殊要求，需要在选用表中进行具体的说明。

五、根据实际需求选择合适的可变弹簧支吊架通过载荷位移选用表，用户可以根据自己设备的重量、使用环境和功能需求，选择符合要求的可变弹簧支吊架。

在选择时，需要综合考虑载荷范围、位移范围和适用环境等因素，确保选用的产品能够满足实际的使用要求。

六、结语可变弹簧支吊架的选择对于设备的安装和使用具有重要的作用，选择合适的产品能够保证设备的安全和稳定。

通过载荷位移选用表，用户能够直观地了解不同型号的可变弹簧支吊架的参数和性能，从而进行准确的选择和应用。