恒力弹簧选型及恒力弹簧支吊架的设计与安装.pdf
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1、2 0 0 4 年第5 期 华 中 电 力 第1 7 卷 恒力弹簧选型 及恒力弹簧支吊架的设计与安装 刘瑜 。 徐 传 海 ( 中南 电力设 计 院 , 湖 北 武 汉4 3 0 0 7 1 ) 摘 要 : 通过分析 恒力弹簧支吊架) ( GB 1 01 8 1 - 8 8 ) 应用问题 实例 , 得知 5种( P UB、 P HC 、 L HB 、 L HC和 L HD型1 恒 力弹簧 存在问题, 应该禁止选用并从国标 中删除。另外, 结合分析介绍了恒力弹簧支吊架的设计与安装时需要注意主要事项。 关键 词 : 恒 力弹簧 ; 支 吊架 ; 设计 ; 安装 ; 注意事项 中 图分类 号 : T
2、 M6 2 1 7 2 文献 标识 码 : B 文章 编号 : 1 0 0 6 6 5 1 9 ( 2 0 0 4 ) 0 5 一 O O 4 O 一 0 4 C o n s t a n t S p r i n g T y p e s e l e c t i o n&C o n s t a n t Ha n g e r s De s i g n i n g a n d I n s t a l l a t i o n L I U YuXU Ch u a n h a i 1 恒 力弹 簧 支 吊架 问题 实例 目前 ,我 国主 要 根 据 恒 力 弹 簧 支 吊架 f G B1 0 1 8 1 8
3、 8 ) 进行恒力弹簧的选型和恒力弹簧支吊 架的设计与安装 , 以保证温度高 、 垂直热位移大的管 道( 诸如 : 大容量 火力发电机组 的主蒸汽 、 再热热段 、 再热冷段 、 送 粉等管道) 在 冷热态的运行 过程中合理 变形及位移 , 以避免支吊架 的荷载转移 、 减少管道的 应力并降低管道对设备接 口的作用力与力矩。 一 些 电厂设 计 时 按 GB 1 0 1 8 l 一 8 8选用恒 力弹 簧和设 计 的恒 力 弹簧 支吊架 , 在 机组投 运后 , 吊架 的恒力弹簧发生严重 的“ 翘尾 ” 与卡死 现象 使恒力 弹簧 吊架无法正常运行 。 主蒸 汽 、 再 热热段 、 再热冷 段
4、管道“ 下 沉” 严重 , 影响这 些高温管道及 其机组 的 安全运行 ( 注 : 文 中的恒 力弹簧 支 吊架 与 GB 1 01 8 1 8 8中的恒 力弹簧 支 吊架 的含义 不 同,它包 含恒力 弹簧 、 管 部 、 根 部 、 连 接 件 等 , 而 G BI O 1 8 1 8 8中的 恒力 弹簧支 吊架在文 中被称为恒力 弹簧) 。 图 l 是华 中地区某 3 0 0 MW 机组主蒸汽管道 串 联两个 P H C型f 单 孑 L 耳板 、 水平式恒 力弹簧) 恒 力弹 簧吊架 。 从 图中可以看出 , 两个恒力弹簧的尾 巴均上 翘( 下面的恒力弹簧 比上面的恒力 弹簧严重) ,
5、上面的 恒力弹簧已经卡死 , 在冷热态过程中运行很不正常 。 2 恒力弹簧的型式与工作原理 2 1 恒 力弹 簧的型式 在 GB 1 0 1 8 1 8 8中 , 恒力弹簧( 符号 为 H) 分 为 收 稿 日 期 : 2 0 0 40 61 5 作者 简介 : 刘 ( 1 9 6 6 一 ) , 男, 高级工程师, 长期从事火电厂热机设计 40 图 1某 3 0 oM W 机 组 主 蒸 汽 管 道 恒 力 弹 簧 吊 架 图 三种类 别( 弹簧罩 筒水平 组装 即平式 , 符号为 P; 弹 簧 筒垂 直组装 即立 式 , 符号 为 L; 弹簧 罩 筒垂 直组 装 并 作为 支 座式 , 符
6、 号 为 z ) 、 五 种 生根 方式 f A、 B、 C、 D、 E, 支座式 只有 A、 B两种管 部连 接方式I 共 1 2 种 型式 , 详见表 1 。 表 1恒 力弹簧 的型 式 类别 型式 支 吊架 的固定 方式 和管道 、 设 备 的支 吊形 式 平 式 P H A 客 耋 袭 薯 板 用 双 拉 杆 与 支 承 构 件 连 接 悬 吊 下 面 的 P H B里 定 框 顶板 用单 拉杆与 支承 构 件连接, 悬吊 下 面的 管 道和 设备 P I -I r 固定 框 架顶 板用 单孔 耳板 -q支承构 件 连接 ,悬 吊下 面 的管道 和设备 P H 。 喜 框 架 底 板
7、安 装 在 支 承 构 件 上 悬 吊 下 面 的 管 道 和 pH F 固定框 架顶 板用 双 孔耳 板 与支 承构件 连接 ,悬 吊下面 一 的管道 和设 备 维普资讯 http:/ 第 1 7卷 恒 力弹簧 选 型及 恒 力 弹簧 支 吊架的设 计 与安 装 2 0 0 4年第5期 接 上 表 类 别型式 支吊架 的 固定方式 和管 道 、 设 备 的支 吊形式 立 式 L H A 暑 薹 蓑 罂 板 用 双 拉 杆 与 支 承 构 件 连 接 , 悬 吊 下 面 的 L H B 罂 薹 妻 墨 板 用 单 拉 杆 与 支 承 构 件 连 接 , 悬 吊 下 面 的 IH r 固定框 架
8、 顶板 用单 孔耳 板 与支 承构 件连 接 ,悬 吊下 面 的管 道和设 备 L H 。 盖 霪 誓 用 单 孔 耳 板 与 支 承 构 件 连 接 悬 吊 下 面 的 管 T HF固 定框 架顶 板用 双孔 耳 板与 支承 构件 连接 ,悬 吊下 面 的管 道和 设备 座 式 z H A 萋 罩 筒 底 板 安 装 在 支 承 构 件 上 , 悬 吊 下 面 的 管 道 和 z H B 萋 罩 筒 底 板 安 装 在 支 承 构 件 上 支 撑 上 方 的 管 道 和 2 2 恒力弹簧的工作原理 G B1 0 1 8 1 8 8中的恒力 弹簧是按 力矩平衡原理 设计 的 , 恒力弹簧 的结
9、构 图见图 2 ( 图示 为平式) 。 图 2恒 力 弹 簧 支 吊 架 典 型 结 构 图 1 一 载 荷 ; 2 - 位 移指 示 牌 ; 3 - 调 整 螺 栓 ; 4 一 回 转 框架 ; 5 -生 根螺 栓 ; 6 一 固定 框 架 ; 7 - 拉 板 ; 8 - 滚 轮 ; 9 -拉杆 螺 栓 ; 1 0 一 弹 簧 ; 1 1 一 主 轴 ; 1 2 一固定销轴 ; 1 3 一吊杆螺栓 ; 1 4 一 螺母 ; l 5 一 松 紧螺 母 ; l 6 一 载 荷螺 栓 工作 原理见示 意 图 3 恒力 弹簧的 曲杆 臂 O A 在水平线上下 3 0 。 范 围内旋转 即曲杆 A O
10、B的旋转 范 围为 6 0 。 恒 力 弹 簧支 吊架 的 设 计垂 直位 移 为 2 O As i n 3 0 。 。 当 曲杆臂 O A由上 3 0 。 向下旋转到 0 。 再 向下旋转 到下 3 0 。 时 支 吊架 荷载力 臂 由小变 大再 恢 复原值 , 力矩 也 由小变大再恢复原值 。 曲杆臂 O B 随 曲杆臂 OA同角度旋转 拉 板 B C随之移动 并偏 转 弹簧被 压缩 弹簧力 变大 作用 在 曲杆臂 OB上 的拉力 变大 但拉 力 的力臂 变小 , 在 曲杆 臂 O B长 度 、 拉板 B C长度 、 弹簧 自由长度 、 弹簧初 始压缩 长 度f 曲杆 臂 O A在水 平线
11、上 3 0 o 时) 以及 弹簧 刚度 取 值合 适的情 况下 理 论上可使弹簧所 产生的拉力矩 等于支吊架荷载力矩 。 一心 I V V Y A I S V V Y V I 图 3恒 力 弹 簧 工 作 原 理 不 慝 图 其实 G B1 0 1 8 1 8 8所 提供 的恒 力弹 簧在 理论 上无法 保证 曲杆 臂 O A在任 一个 角 度上 能使 弹 簧 所 产生的拉力矩都等于支 吊架 的荷 载力 矩。 恒力 弹 簧设 计时 在给定支 吊架荷 载和设 计垂直位 移后 曲杆臂 O A仅取 上 3 0 。 、 上 1 5 。 、 0 。 、 下 1 5 。 、 下 3 0 。 五 个位 置
12、由力矩 相 等列 方程 组求 取 曲杆 臂 O B长 度 、 拉 板 B C长 度 、 弹簧 自由长度 、 弹簧 初始压缩 长 度以及弹簧刚度 。这样 支 吊架荷 载只有五个位 置 相等 , 其余 位 置则不相 等 , 但 在规定 的允许偏 差范 围内。 实 际上 转轴 O旋转存在着摩擦力 。当管道的 支 吊点 向上移动 时 摩擦力矩 与支 吊架荷载力矩 同 向 使恒 力 弹簧 的荷 载变 小 : 当管 道 的支 吊点 向下 移动 时 摩擦 力矩 与支 吊架荷 载矩反 向 使 恒力 弹 簧的荷载变大。 这样 , 恒力 弹簧 的荷载不恒定 。 因此 , G B1 0 1 8 1 8 8规定恒定度
13、6 O o 荷载偏差度 5 O o 。 3 恒力弹簧问题分析 对于 G B1 0 1 8 1 8 8恒力 弹簧存在 的问题 为便 于叙 述 用 图 4所 示 的在 两 个 拉 杆 之 问 串联 一 个 P HC型恒力 弹簧 的 吊架 来分析 之 。在 恒力 弹簧罩 筒 内 弹簧力所产生 的力 矩可以平衡 吊架的作用力 矩 但对 于上拉杆 与单孔耳板 的连 接点 G而言弹 簧力 所产生的力矩是 内力矩 不参与平衡力矩 a W 只有 恒 力 弹簧 的 自重 力矩 b W1能 抵 消部 分力 矩 a W ,剩余 力矩将使 G、 H、 I 、 J四点趋成 一条直线 而 迫使恒力弹簧 的尾 巴上翘 。
14、也许设计 时可使设 计位 置f 曲杆 臂 O A在水 平 线上 3 0 。 或 下 3 0 。 处1 的 a W= b W1 或者 安装时可使 调试位置 的 a W= b W1 。但 由 于诸多原因( 例如 : 曲杆臂 O A偏离设 计或调试 位置 后 吊架荷载力臂和力矩会发 生变化 弹簧伸缩 引起 一 41_ 维普资讯 http:/ 2 0 0 4 年第5 期 华中 电 力 第1 7 卷 恒力弹簧 自重力臂 b变化 , 恒 力弹簧 的下拉杆一般 不在铅垂线上会使 吊架荷载力矩 偏离设计 值 , 吊架 荷载变化 , 吊架 动荷载 变化等) , 故 此平衡 只是一个 理想 的暂态平衡 。 图 4
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- 恒力 弹簧 选型 吊架 设计 安装
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