管道支吊架是與管道緊密聯系在一起的結構，是管道重要的組成部分之一。管道支吊架設計不當，在運行中會使管道其他組件易于損壞，更嚴重的是會使轉動設備受損，直至被迫停運。因此，該問題在工程設計中不可忽視。正確設計管道支吊架，對于改善管系振動、適應管系變形等有著重要的作用與意義。
一、管道支吊架的分類與結構組成
管道支吊架的種類很多，按功能和用途可分為4大類8小類，詳見表1。從管道支承的結構及連接關系等方面考慮，管道支吊架有管部附著件、連接配件、特殊功能件、輔助鋼結構及生根件等組成。
表1 管道支吊架的分類
大分類小分類
序號名稱用途序號名稱用途
1承重支吊架用來承受管道的重力及其它垂直向下荷載的場合1剛性支吊架無垂直位移的場合
2可調剛性支架無垂直位移、安裝誤差嚴格的場合
3彈簧支吊架有垂直位移的場合
2限制性支吊架用來阻止、限制或控制管道系統熱位移的場合4固定支架在固定點處不允許有線位移和角位移的場合
5限位支架限制某一方向位移的場合
6導向支架允許管道有軸向位移、不允許有橫向位移的場合
3恒力支吊架用于垂直位移大、希望保持管道在冷、熱狀態下支吊點的荷載不能變化很大的場合
4防振支架用于限制、緩和往復式機、泵進出口管道和由地震、風壓、水擊、安全閥排出反力引起的管系振動7減振器需要彈簧減振的場合
8阻尼器緩和往復式機泵、地震、水擊、安全閥排出反力等引起的油壓式振動
二、管道支吊架位置的確定方法
1.確定管道支吊架位置的要點與要求
應滿足管道最大允許跨度的要求，有壓力脈動的管道，要按所要求的管道固有頻率來決定支架間距，避免發生共振;有集中荷載時，支架應在靠近集中荷載的地方設置，以減少偏心載荷和彎曲應力;在敏感設備(泵、壓縮機)附近設置支架，以防止設備嘴子承受過大的管道荷載;往復式壓縮機的進出口管道或者是其它有強烈振動的管道，應單獨設置支架且要落地生根，以避免振動傳遞;除振動管道外，應盡量利用已建構筑物的梁柱作支架的生根點，并考慮生根點所能承受的荷載，生根點的構造滿足生根件的要求;要求作更詳細應力分析的管道，其支架位置根據分析決定，基于維修方便，管道支吊架應設在不防礙管道與設備的連接和檢修的部位;管道的支撐點在直立方向無位移時應采用剛性支吊架，有位移時應采用可變彈簧支吊架，位移量大時應采用恒力彈簧支吊架;沿直立設備布置的管道，第一個管架應設置承重支架，其后應分別設置導向支架。
2.典型配管的支架位置的確定方法
針對容器類設備上部接管的支架位置的確定，通常的作法是，每根管道都有一個滑動承重架，當垂直管段較長時，可增加一個導向架，支架均生根在設備上。
塔類設備管道的支架位置的確定方法是，塔類管道通常支承在塔壁上，第一個支架盡時靠近設備管口，以減小設備口和支承點的相對熱膨脹位移，減小熱脹的反力。如果第一個支架至管口的管道柔性不夠，可改變管道走向適當增加管道的柔性;如果第一個承重架荷載過大時，可另設第二個承重架，但第二個承重架應選用彈簧架。
泵管道的支架位置的確定情況是，泵的管道布置方式有很多種類，如RS-1支架通常可作成可調節高度的承重架。再如，DS-1是限位架，要使泵進口水平管的軸線保持無偏移，泵口不至于承受過大的彎矩。RS-2支架為滑動架，應注意支架至彎頭的距離不易過小，否則將會脫空。DS是水平向限位架。此外，對大型水泵出口要注意止回閥關閉時的推力作用，在止回閥和切斷閥附近應有堅固的支架，以承受水擊及重力荷載。
安全閥管道的支架位置的確定，其情況是，安全閥的管口承受外載引起的彎矩要求盡量小，以免閥體變形影響閥的性能。設置支架時除考慮承受管道的重力荷載外，還應注意泄放流體時產生的反力及其方向。安全閥出口管第一個支架的生根點不應生根在柔性大的剛結構上，同時支承點的垂直向熱位移應盡量小。在溫度較高的管道上，閥出口水平段應足夠長，避免支架脫空。安全閥突然開啟，容易產生振動，特別是大口徑、大壓差的安全閥應注意防振，出口管為氣液兩相時，更要注意防振和避免水擊。
關于控制閥組管道的支架位置的確定，其情況是，控制閥組通常在管道的彎頭下面設置支架，對于常溫的管道可采用固定架，對于有熱脹的管道，應根據柔性分析的要求，將一個架設置成固定架，另一個架設置成滑動架或導向架。如果閥組很長，僅在閥組兩端支撐，會使閥組中間下垂較大，應在中間增加一個支架，中間支架最好采用可調式支架，以便安裝。中間架也可設置成固定架，熱脹時向兩端位移。
三、管道支吊架設計中應注意的問題
1.節省彈簧架
彈簧架比普通支架貴，在長期工作狀態下還有失效問題，不如剛性支架耐用可靠，過多的設置彈簧支吊架還會使管系各點位移方向失去控制，管系穩定性差，容易產生偏斜和振動，因此設計中應盡量減少彈簧架的設置。
2.減小管道與支架間的相對位移
管道與支架間的相對位移在管道支架設計中非常重要。如透平機的蒸汽管道，低點為管徑較小的冷凝水排出管，若在A點設支于地面的支架，彎頭處設彈簧支座，這樣會因蒸汽主管垂直管段很長又向下膨脹，而冷凝水管在A點支于地面剛性較大，阻礙彈簧向下移動，這樣易造成機器損壞，或導致其運行不正常。因此，應將支于地面的支架改在從主管上生根。由于支架隨主管一起升降，主管能夠自由向下膨脹，這樣管徑較小的冷凝水管與支架間垂直向相對位移就會減至很小。
3.放空管道的支架，設計時要求計算反力及傾覆力矩，核算放空管的強度
放空管末端部型式不同，對支架的設置要求亦不同。絕大多數常壓設備及管道，包括水平力為平衡的三通式，多用于壓差較大或要求排氣垂直向上，它們在設置支架時都要考慮風荷載的影響。末端帶彎頭，對排氣要求確定方向，但放空時會產生水平力。如果支架設置不合適，出口與支架的距離過大，噴氣反力又大時，放空管可能會發生傾斜，因此管道支架設計時要求計算反力及傾覆力矩，核算放空管的強度。
4.防止管道振動
剛性圓鋼吊架連續安裝多個時，管道的橫向阻力很小，容易引起擺動和振動，從防止管道振動的角度出發，管架選型時應盡量不用圓鋼吊架，或者不連續使用圓鋼吊架。往復式壓縮機對管道振動的防止更為突出，除考慮支架間距與固有頻率的關系外，還要避免在樓面上、梁上設支架，以避免把管道的振動傳遞給建筑物，因此要求配管時把管道的支架生根在地面基礎上。調節閥組除考慮支承重量外，還要考慮管道熱膨脹以及承受振動的力。當閥門進出口壓差大時，或液體管道減壓過程產生氣體時，均易產生劇烈振動。兩相流的管道還應考慮水錘的可能性。如果熱脹力允許，宜在調節閥的出口側設固定架，進口側設滑動架，必要時在調節閥出口側的垂直管段上設導向架。
四、結 語
綜上所述，管道支吊架在管道設計中尤其重要，管道支吊架的設置主要是承受管系的自重和外載，避免產生過量撓度，控制管系的一次應力在允許使用范圍之內。此外，基于使管系適應位移的需要，控制管系二次應力和綜合應力不應超過允許界限，以使管系的端點推力在許用范圍之內，從而達到保護設備之目的。
