提高管道系统可靠性
管道支架用于固定工艺管线,防止有害振动。对防振应用来说,管夹的作用在于减小振动。这主要取决于支撑的刚度和位置。
图表1 套管式卡箍和柱型支架 |
图表2 具有单楔块和混凝土闸墩的管夹 |
图表3 具有双楔块和梁式支架的管夹 |
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图表4 欠佳的支架设计 |
管道支架系统的刚度取决于以下两点:
图表1到图表3展示了典型的管道支撑系统。管夹系统的精确刚度对于判断管道固有频率非常重要,而管道固有频率会决定高幅振动是否发生。管道固有频率会随着支架之间空隙的大小、以及支架自身刚度的变化而变化。
管道支架还会影响管道应力分析(也称为管道柔性研究或热学分析)的结果。同样的刚度值,可以用于判断管道固有频率,也可以用于柔性研究,来判断管道应力和变形、约束力的反作用力和设备管口载荷。
业内普遍存在的问题 是由管道支架刚度的不正确假设引起的。当前许多工程公司的做法是,假设管道支架是刚性的(比如,1E12 lb/in)。实际上,管夹和支架系统有一些柔性(比如1E5 - 1E6 lb/in)。这意味着,管道工程师的假设的刚度,比实际安装的刚度高100万倍。
不正确的刚度假设会造成(昂贵的)代价,比如:
这些问题通常由于以下两个问题引起:
为设计良好的支架,第五版的API618标准,对支架刚度给出了尝试性的行业指导标准,建议了最小刚度值。然而,该标准并没有针对不同类型的管夹设计和不同的支架结构设计,公布各自的刚度值(比如混凝土闸墩、梁支架,或高架柱)。
该项目需要调研不同类型的管夹和支架设计的刚度。将对刚度计算对安装变化的敏感度、以及管道固有频率对管道刚度的敏感度,进行简要的调研。
项目具有两个成果:
许多天然气厂和压缩机站饱受管道支架设计欠佳之苦。不正确的管道刚度假设每每被使用,并造成昂贵的振动和应力问题。获取精确的刚度值,将极大提高管道系统的可靠性。
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