工程設計人員在管道設計中面臨的主要問題之一是,當管道輸送熱流體或冷流體時,當管道壁的金屬溫度升高或降低時,管道會垂直或水平移動,導致管道支撐點發生位移。如果是剛性支架,則會防止管段位移或管段與支架分離,這會導致管道中的力和應力過大,管道系統會將這些力或應力傳遞給固定支架和連接設備或旋轉機械泵,對這些設備的安全構成威脅,這可能導致污染、泄漏和爆炸等事故。
在目前的管道設計中,有許多設計方法可以有效地解決管道的熱位移問題。例如,增加彈簧支架、在管道上放置膨脹節或預拉伸管道,其中使用彈簧支吊架是管道設計中常用的方法之一。
彈簧支吊架目前主要分為兩類:可變彈簧吊架和恒力彈簧吊架。彈簧向支撐點移動后,彈簧被壓縮或拉伸,支撐點處的應力發生變化。在支撐點處作用在管上的載荷被重新分配到相鄰的支撐點。
彈簧支吊架的可變負載變化率允許大于6。當要求的負載變化率不大于6時,應選擇恒力彈簧支架。彈簧支吊架的特點是,當管道發生垂直位移時,其荷載保持不變,即理論上安裝荷載為零。
彈簧支吊架是一種以指定位移向懸掛物體施加恒定張力的裝置。用于懸掛化工廠和發電廠的氣體、水、煙霧和空氣管道系統;懸浮式化石燃料發電站的鍋爐本體和燃燒器;吊裝電氣化鐵路導線、承力導線等。當荷載(即懸掛構件)在溫度變化過程中發生數十至數百毫米的熱脹冷縮位移時,彈簧支吊架相應收縮并施加恒定張力,以免產生額外荷載。因此,彈簧支吊架框架起到支撐重量、平衡介質反作用力、消除附加應力、保證系統平穩運行的作用。彈簧支吊架的特點之一是管道垂直連接。