文章编号:CN23-1249(2008)01-0073-05支吊架零部件重量及吊零方式对弹簧选型和管道应力分析的影响李国斌,张书俊,刘玉春(长沙优易软件开发有限公司,湖南长沙410013)摘要:本文通过大量的计算,分析了支吊架零部件重量及吊零方式对管道位移、载荷、应力、模态频率和弹簧型号的影响。结果表明,冷态吊零比热态吊零具有更小的OPE运行应力和SUS持续应力;一次应力计算获得的弹簧载荷整定值约比准确值低6%;使用两次应力计算可获得精确的弹簧整定值;一次计算加上支吊架零部件重量再重新计算弹簧也能获得比较准确的整定值。关键词:弹簧选型;热态吊零;冷态吊零;支吊架设计;管道应力分析;零部件重量中图分类号:TU4文献标识码:BInfluenceofHangerComponentWeightandLoadDesignMethodtoSpringSelectionandPipeStressAnalysisLiGuobin,ZhangShujun,LiuYuchun(UESoftCorp.,Changsha410013,China)Abstract:Thepaperanalyzesinfluenceofhangercomponentweightandloaddesignmethodforpipenodemovement,noderestraintload,nodecodestressandpipesystemmodalfrequency.TheresultshowthattherearelowerstressofSUScaseandOPEcasebycoldloaddesignmethodthanbyhotloaddesignmethod.Springinstallationloadcalculatedoncebynormalpipestressanalysisissmaller6%thanitstruevalue.Exactinstallationloadmayberecalcaulatedbyrunningpipestressanalysisroutinetwice.oraddingcomponentweight.Keywords:springdesign;hotloaddesign;coldloaddesign;supportdesign;pipestressanalysis;componentweight收稿日期:2007-07-19作者简介:李国斌(1965-),男,1988年毕业于华中科技大学热动专业,主要从事火力发电厂热机设计和三维工厂设计管理系统软件的开发研究管理工作。0引言支吊架是管道系统的重要组成部分,它们承受管道荷载、限制管道位移、控制管道振动[1]。随着大容量、高参数工艺设备的不断发展,各类工厂的管道尺寸相应增大,管道支吊架零部件重量也不断增加,而按照传统的管道设计流程,并未考虑支吊架零部件重量对支吊架弹性件选型及管道系统造成的影响[2],以致大量弹簧或恒力弹簧安装时需要不断调整,使弹性件工作在非设计状态,严重者造成弹簧压并或提前失效,也使管道各支吊点工作载荷或安装载荷发生转移,引发支吊架第1期锅炉制造No.12008年1月BOILERMANUFACTURINGJan.2008脱载或过载,从而引起管道应力增大造成裂纹或破损,严重威胁机组或设备安全。1支吊架零部件重力模型使用常见的管道应力分析软件如CAESA2RII[3]或AutoPSA[4]可以计算出支吊点弹簧型号。当考察支吊架零部件重量对弹簧型号的影响时,使用ANSYS来分析管道与支吊架组成的整体结构系统,无疑是精确的。但从工程应用的角度看,在目前阶段这是不现实的,因为需要消耗大量的建模时间和分析时间。因此,需要寻求简化模型方案。按照传统的管道设计流程,首先进行管道布置,再对管道进行应力分析,应力分析满足要求以后,可以获得各支吊点的荷载、位移、应力和弹簧的型号,然后就开始进行管道支吊架设计。支吊架设计完成以后,支吊架零部件规格和重量都计算出来了。从静力分析的角度看,支吊架零部件重量可视为作用在约束节点的集中载荷,它对弹簧选型和应力分析都会产生影响,那么是否需要再次把这些重量加载到管系进行分析以获得更准确的结果呢?这样就引出了3种方法:第1种(简称常规法)是目前我们只进行一次应力分析的常规做法;第2种(简称2次法)是在做完一次应力计算之后,把计算出的支吊架零部件重量再次加载到管系重新计算一遍应力;第3种(简称重选弹簧法)是常规应力分析之后,把弹簧载荷加上支吊架零部件重量,再次人工选择一遍弹簧,由于人工计算支吊架零部件重量并再次选择弹簧是一个十分繁复的过程,我们借助支吊架设计软件AutoPHS[5]来简化工作。2例题分析下面我们主要对比三种方法在弹簧型号上的差异,并比较方法2和方法1在管道支吊节点位移、荷载、应力及管系模态频率上的差别。我们使用AutoPSA8.0和CAESARII4.5作为主要的管道应力分析工具,而使用AutoPHS7.0计算支吊架零部件重量。本文对三个工程例题进行了分析。分析的方法是:对计算的管系,在某个节点处施加一个集中载荷F...
