冷態(tài)吊零、熱態(tài)吊零

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1、所謂吊零，是指按每個支吊點處管道自重產生的垂直位移為零的條件來分配支吊架荷重。按吊零分配荷重的優(yōu)點是管系的自重應力分布比較均勻，且這樣的計算機程序開發(fā)比較方便。但是,按吊零分配荷重也有一定的缺點:1)當管系上支吊點的間距很不均勻時,各支吊點荷載會有較大幅度的不均,甚至在某些支吊點上支吊力出現(xiàn)負值(即脫空,又稱失重)。而支吊點的間距不均,是不可避免的,有時則是需要的,例如在閥門等集中荷載的兩側,或在設備、三通的附近等等。又如管道與設備的連接處,為了減少設備承受管道重量的荷載,往往在緊靠設備處設置支吊架

2、。一般來說,設備的剛性是較大的,在作管系計算時,總是將設備作為一個剛性端點來處理。此時,若按吊零分配荷重,則在設備上將受到一個數(shù)值很大的力F,因為AB跨自重產生的彎矩M,需要彎矩F×OA為來平衡,距離OA很小時,力F很大,這樣,就不能達到減少設備荷重的目的。如果支點A不吊零而略微下沉，則彎距M將大大減少,力F也應很快地減小了。這不但說明吊零的分配原則在這種情況下是不合適的,而且說明在這種情況下支點A不能采用剛性支吊架,而必須采用彈簧支吊架。2)它不能滿足某些特殊要求的支吊力需要。例如為了減少出口管道

3、對水泵的荷重,希望垂直管的重量盡量由彈簧吊架來承擔,這時就不能用吊零分配荷重了。由于管道在整個使用過程處于熱和冷兩種狀態(tài)的交替之中,因此上述的荷重分配可以在冷狀態(tài)實現(xiàn),也可以在熱狀態(tài)實現(xiàn)。在冷狀態(tài)實現(xiàn)吊零荷重分配稱為冷態(tài)吊零；在熱狀態(tài)實現(xiàn)吊零荷重分配稱為熱態(tài)吊零。當管道由一個狀態(tài)(冷或熱狀態(tài))變到另一個狀態(tài)(熱或冷狀態(tài))時,由于支吊點位移(由冷到熱或由熱到冷),將使彈簧支吊架的支吊力發(fā)生變化,支吊力的改變量為P‘Δ(Δ為支吊架的位移,P’為彈簧的剛度)，稱為彈簧附加力。顯然,如果支吊架按熱態(tài)吊零分配

4、荷重,即管道在工作狀態(tài)下各支點正好承受分配給它的荷重,管系上將不出現(xiàn)彈簧附加力；而如果分配的荷重在冷狀態(tài)下實現(xiàn)，則管系在工作狀態(tài)下將承受彈簧附加力，從而增加管系在工作狀態(tài)下的應力，這對于處于高溫高壓下工作的管道將是不利的。因此，在一般情況下，應使分配的荷重在熱狀態(tài)下實現(xiàn)(熱態(tài)吊零)。當?shù)趿愫芍胤峙湓跓釥顟B(tài)下實現(xiàn)時,則分配的荷重即為各支吊架的工作荷重,而冷狀態(tài)下的荷重則由該支吊點的“工作荷重+彈簧附加力”來確定。當采用冷態(tài)吊零分配荷重時,則冷態(tài)下的荷重為各支吊架的工作荷重(也稱基本荷重),而熱態(tài)下的荷

5、重則由該支吊點的“工作荷重+彈簧附加力”來確定。.由彈簧附加力引起的管系應力一般在管道整個應力中所占的份額相當小,而且它與管道其它應力疊加時,可能使總的應力增大,也可能使總的應力減小。文獻[4]對管道靜力計算程序采用熱態(tài)吊零與冷態(tài)吊零兩種分配荷重方法進行對比計算,通過兩個典型例題計算結果,冷態(tài)吊零最大應力點的二次應力與熱態(tài)吊零相比,有三點增大,最多增大4.903MPa,變化率為9.45%,占二次應力的許用應力范圍的2.62%；有兩點減小,最多減小8.24MPa,變化率為4.28%,占二次應力的許用應

6、力范圍的4.04%。因此,很難說彈簧附加力對管道是不利的或是有利的,要視管系的具體情況而定。前述給定荷載的分配荷重方法,實際上也是在某些支吊點上增大支吊架附加力,以求管系各支吊點荷重分配更為均勻合理,或減小管道對某些設備的推力或力矩。而冷態(tài)吊零便于安裝調整，容易控制管道在初期冷態(tài)下對設備的推力和力矩的優(yōu)點是顯而易見的。