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【摘 要】本文对架空或地沟敷设的热力管道中固定支架的受力情况进行了分析，介绍了主固定支架承受音板力的情况及其在设计中的应用，通过计算压降和散热量损失在焓熵图上确定蒸汽末端状态参数的方法。
【关键词】热力管道；固定支架；蒸汽末端参数
0.前言
某热电厂供给的压力P=0.78～1.27MPa、温度t=280～300℃的过热蒸汽，通过热力管道完成向市内工业用户及冬季采暖用户的输送工作。下面对其中两个技术性的问题做一探讨。
1.固定支架承受的盲板力
对于架空或地沟敷设的热力蒸汽管道而言，以往的敷设方式多为两固定支架中间设一方形胀力弯，以其自身的变形来降低管道热伸长而引起的巨大的轴向热应力。对这种敷设方式的固定支架来说，其承受的轴向力，只有滑动支架的摩擦力和方形胀力弯的弹性力，在其固定支架沿管道轴向两侧作代数和。而固定支架两侧的弯头所引起的盲板力(P0A)总是相互抵消。即便是固定支架两侧管径不同，其盲板力也完全呈抵消状况，因此，从不考虑盲板力对固定支架的影响。这种方形胀力弯的补偿结构，最大优点是管道运行安全，不易出现任何故障。但它占地面积或空间大，阻力系数也较高。在目前路由紧张的情况下，当确定管道自然走向后，在其直线段上，不再人为设置方形胀力弯，而多用套筒补偿器或波纹补偿器作为管道轴向热伸长补偿装置。在这种管道敷设结构中，有的固定支架就可能承受盲板力。在此，对承受盲板力的固定支架称为主固定支架。下面以一个常见的管道设计为例，对主固定支架作受力分析。
主固定支架Ⅰ在管道轴向由左侧结构引起的向右的力有：套筒补偿器的摩擦力Pc、滑动支架摩擦力μq1 l1；由右侧结构引起的向左的力有：水平“L”直角弯的弹性力Px、滑动支架摩擦力μq2(l2+l3/2)cosα。另外重要的一项就是直角弯头引起的向右的盲板力P0A。
图例：——固定支架
——主固定支架
——套筒补偿器（或波纹补偿器）
图1 管道平面布置图
因此，主固定支架Ⅰ在管道轴向所受合力为：
F=Pc+μq1 l1+P0A-0.8［Px+μq2（l2+l3/2）cosα］ （１）
式中 λ——摩擦阻力系数；
l——管道长度；
d——管道内径；
ζ——局部阻力系数；
G——流量；
A——管道流通面积；
ρ——管道内介质平均密度。
当管道为DN400，蒸汽压力为1.0MPa时，P0A盲板力一项就达12t多。如果设计中未考虑盲板力，其固定支架强度满足不了实际荷载，就可能出现严重故障，如：水泥柱倾覆或滑移、钢结构溃垮，固定支架失灵，导致套筒补偿器被拉开或波纹补偿器被拉断，蒸汽外泄，危及人身安全。在管道运行事故中，上述现象造成的事故最多，也最为严重。固定支架2则不受盲板力，其结构要比主固定支架1小的多。
2.在焓熵图上确定蒸汽末端参数
蒸汽在管道输送过程中，已知始端参数P0t0，通过计算压降和热损之值，在焓熵图上确定末端蒸汽参数Pm、tm（当为湿饱和蒸汽时，Pm、tm只是一个独立参数，必须由另外一个参数即干度“x”来确定状态点），具有通用性，不受蒸汽状态的限制。焓熵图见图2
（1）首先计算压降，原则是依据阻力损失公式：
△P=（λl/d+Σζ）G2/2A2ρ （2）
（2）再计算蒸汽管段对周围环境的散热损失Q：
Q=qA（tp-t0）lj （3）
式中:lj——管段计算长度(m)；
q——管段单位热损失（kJ/m·h·℃）；
A——附加系数（1.15～1.3）；
tp——计算管段的蒸汽平均温度(℃)；
t0——周围空气温度。
而温降计算公式△t=Q/CpG，只适用始末端均为过热蒸汽的状态。而当末端进入湿饱和蒸汽区则失灵。在此，我们提出通过计算出的压降△P和散热量Q在焓熵图上确定蒸汽的末端状态参数的方法。即：
图2 焓熵示意图
始点参数为P0t0，状态点为0点，依计算出的△P值等焓节流至Pm，再在Pm压力线上垂直量出△h=Q/G之值，即可找到末端状态点m，从而可查出此点的tm及干度xm。若先作散热焓降△h=Q/G线，再作等焓压降△P线，会得到同样的末端状态点m。
另外，对于蒸汽管道中的孔板计量装置，其运行中压力、温度对设定压力、温度的补偿，即实际密度对设定密度的修正，对状态为过热蒸汽是适用的，而对湿饱和蒸汽来说则不能正确修正。因为只有压力、温度（实际是一个独立参数），而没有干度值，不能确定出实际的湿饱和蒸汽状态。
【参考文献】
［１］黄普,张燕,蔡治国,崔向玲.自力式压差控制阀在热用户系统的应用[J].煤气与热力.2008,(07).
［２］张燕.压力管道设计安装若干问题探讨[J].煤气与热力.2009,(01).
［３］张燕,黄普,王佳,李昕.常压热水锅炉房设计运行的安全问题[J].煤气与热力.2008,(03).
【关键词】热力管道；固定支架；蒸汽末端参数
0.前言
某热电厂供给的压力P=0.78～1.27MPa、温度t=280～300℃的过热蒸汽，通过热力管道完成向市内工业用户及冬季采暖用户的输送工作。下面对其中两个技术性的问题做一探讨。
1.固定支架承受的盲板力
对于架空或地沟敷设的热力蒸汽管道而言，以往的敷设方式多为两固定支架中间设一方形胀力弯，以其自身的变形来降低管道热伸长而引起的巨大的轴向热应力。对这种敷设方式的固定支架来说，其承受的轴向力，只有滑动支架的摩擦力和方形胀力弯的弹性力，在其固定支架沿管道轴向两侧作代数和。而固定支架两侧的弯头所引起的盲板力(P0A)总是相互抵消。即便是固定支架两侧管径不同，其盲板力也完全呈抵消状况，因此，从不考虑盲板力对固定支架的影响。这种方形胀力弯的补偿结构，最大优点是管道运行安全，不易出现任何故障。但它占地面积或空间大，阻力系数也较高。在目前路由紧张的情况下，当确定管道自然走向后，在其直线段上，不再人为设置方形胀力弯，而多用套筒补偿器或波纹补偿器作为管道轴向热伸长补偿装置。在这种管道敷设结构中，有的固定支架就可能承受盲板力。在此，对承受盲板力的固定支架称为主固定支架。下面以一个常见的管道设计为例，对主固定支架作受力分析。
主固定支架Ⅰ在管道轴向由左侧结构引起的向右的力有：套筒补偿器的摩擦力Pc、滑动支架摩擦力μq1 l1；由右侧结构引起的向左的力有：水平“L”直角弯的弹性力Px、滑动支架摩擦力μq2(l2+l3/2)cosα。另外重要的一项就是直角弯头引起的向右的盲板力P0A。
图例：——固定支架
——主固定支架
——套筒补偿器（或波纹补偿器）
图1 管道平面布置图
因此，主固定支架Ⅰ在管道轴向所受合力为：
F=Pc+μq1 l1+P0A-0.8［Px+μq2（l2+l3/2）cosα］ （１）
式中 λ——摩擦阻力系数；
l——管道长度；
d——管道内径；
ζ——局部阻力系数；
G——流量；
A——管道流通面积；
ρ——管道内介质平均密度。
当管道为DN400，蒸汽压力为1.0MPa时，P0A盲板力一项就达12t多。如果设计中未考虑盲板力，其固定支架强度满足不了实际荷载，就可能出现严重故障，如：水泥柱倾覆或滑移、钢结构溃垮，固定支架失灵，导致套筒补偿器被拉开或波纹补偿器被拉断，蒸汽外泄，危及人身安全。在管道运行事故中，上述现象造成的事故最多，也最为严重。固定支架2则不受盲板力，其结构要比主固定支架1小的多。
2.在焓熵图上确定蒸汽末端参数
蒸汽在管道输送过程中，已知始端参数P0t0，通过计算压降和热损之值，在焓熵图上确定末端蒸汽参数Pm、tm（当为湿饱和蒸汽时，Pm、tm只是一个独立参数，必须由另外一个参数即干度“x”来确定状态点），具有通用性，不受蒸汽状态的限制。焓熵图见图2
（1）首先计算压降，原则是依据阻力损失公式：
△P=（λl/d+Σζ）G2/2A2ρ （2）
（2）再计算蒸汽管段对周围环境的散热损失Q：
Q=qA（tp-t0）lj （3）
式中:lj——管段计算长度(m)；
q——管段单位热损失（kJ/m·h·℃）；
A——附加系数（1.15～1.3）；
tp——计算管段的蒸汽平均温度(℃)；
t0——周围空气温度。
而温降计算公式△t=Q/CpG，只适用始末端均为过热蒸汽的状态。而当末端进入湿饱和蒸汽区则失灵。在此，我们提出通过计算出的压降△P和散热量Q在焓熵图上确定蒸汽的末端状态参数的方法。即：
图2 焓熵示意图
始点参数为P0t0，状态点为0点，依计算出的△P值等焓节流至Pm，再在Pm压力线上垂直量出△h=Q/G之值，即可找到末端状态点m，从而可查出此点的tm及干度xm。若先作散热焓降△h=Q/G线，再作等焓压降△P线，会得到同样的末端状态点m。
另外，对于蒸汽管道中的孔板计量装置，其运行中压力、温度对设定压力、温度的补偿，即实际密度对设定密度的修正，对状态为过热蒸汽是适用的，而对湿饱和蒸汽来说则不能正确修正。因为只有压力、温度（实际是一个独立参数），而没有干度值，不能确定出实际的湿饱和蒸汽状态。
【参考文献】
［１］黄普,张燕,蔡治国,崔向玲.自力式压差控制阀在热用户系统的应用[J].煤气与热力.2008,(07).
［２］张燕.压力管道设计安装若干问题探讨[J].煤气与热力.2009,(01).
［３］张燕,黄普,王佳,李昕.常压热水锅炉房设计运行的安全问题[J].煤气与热力.2008,(03).