当加载弹簧支吊架零部件重量(以下简称重量)之前和之后,对于冷态吊零。
1、SUS工况节点位移增加很少,一般增加值在1 mm以内,少数增加值超过1 mm但最大不超过5 mm,平均位移增加值约为0.7 mm,方向向下;可见冷态吊零下重量对SUS位移影响很小。
2、SUS工况节点应力增加很少,弹簧支吊架应力变化幅度例题2 最大不超过6.39% ,平均增加值低于1.8%;例题1最大不超过0.3%;可见冷态吊零下重量对SUS应力影响很小。
3、SUS工况除重量节点外,支座反力变化都比较小,一般节点载荷超过1000N的点相对变化率在9%以下,个别节点因载荷分配不均,相对变化率可达479%;考虑重量的弹簧节点,荷载增加值与施加的集中载荷F1相等或非常接近,若定义相对误差= (荷载增加值/集中载荷F1 - 1 )x100%,则相对误差一般为2 - 8%,平均值为5.7 %。
4、OPE工况支吊架节点位移一般略有增加,个别略有减少,弹簧支吊架例题2变化幅度最大不超过0.8%,平均变化幅度为0. 03% ,平均改变< = 0. 01 mm;可见冷态吊零下实际重量对OPE位移基本无影响。例题1节点6因为加载重量太大达到10 kN,致使位移从5.593 mm减少到2.083 mm。
5、OPE工况节点应力基本不变,应力变化幅度例题2最大不超过0.5% ,平均变化幅度为0.03%;例题1绝大部分节点变化在1. 5%以下,只有节点12应力变化达到2.9%;可见冷态吊零下重量对OPE应力影响很小。
6、OPE工况除重量节点外,弹簧支吊架支座反力增加都比较小,一般节点载荷超过1000N的点相对变化率在9%以下,个别节点因载荷分配不均,相对变化率可达95%;考虑重量的弹簧节点,荷载增加值与施加的集中载荷F1相等或非常接近,相对误差一般在1 - 9%之间,平均值为5.1 %。
7、弹簧支吊架弹簧型号的变化:冷态吊零选择的弹簧表其变化规律与热态吊零相同。
8、自然振动模态频率:改变微弱,支吊架相对改变值< 0.3%。
当加载弹簧支吊架零部件重量(以下简称重量)之前和之后,对于热态吊零,
1,OPE工况节点位移不变;可见重量对OPE位移无影响。数据详见附件热态吊零结论. xls工作表OPE位移。
2,OPE工况节点应力不变;可见重量对OPE应力无影响。数据详见附件热态吊零结论. xls工作表OPE应力。
3,OPE工况除有重量的节点外支座反力不变;有重量的节点加载F1之后荷载增加,增加值正好等于施加的集中载荷F1值,即重量值;变化率与该点载荷及重量有关,一般为2 ～8%,平均值为5. 6%。其中有几个支吊点之间跨距很不均匀,导致载荷很小,如28节点载荷原来只有2 594N,该点变化率甚至高达32%。
4, SUS工况节点位移略有增加,但增加值一般不大,弹簧支吊架最大增加不超过5. 3 mm,位移平均增加值为0. 8 mm,方向向下;可见重量对SUS位移影响不大。数据详见附件热态吊零结论. xls工作表SUS位移。
5, SUS工况除重量节点外,支座反力增加都比较小,例题1一般节点载荷超过1000N的点相对变化率在9%以下,个别节点因载荷分配不均,相对变化率可达33%;考虑重量的弹簧节点,荷载增加值与施加的集中载荷F1相等或非常接近,若定义相对误差= (荷载增加值/集中载荷F1 -1) x100%,则相对误差一般为2～8% ,平均值为5. 2 %。数据详见弹簧支吊架附件热态吊零结论. xls工作表SUS载荷。
6, SUS工况应力变化很小,绝大部分节点应力增加在1. 5%以下,只有例题2节点4应力增加达到8. 17% ,一般为1～3% ,平均值为1. 9%;可见重量对SUS应力影响不大。数据详见附件热态吊零结论. xls工作表SUS应力。
7,弹簧型号的变化:例题1节点6因为重量太大,弹簧型号从ZH108 改变到ZH112,且载荷参数变化;其它6个节点没有加载F1,弹簧型号、载荷参数不变。可见重量对其他弹簧节点规格无影响。我们特别关注例题2,因为它是按实际管系支吊架重量处理的。在例题2中, 33个弹簧节点只有4号、24号从恒力弹簧变成TD120, 17号从TD90变成TD120, 27号从TD120变成TD90,其它28个吊点弹簧规格均未改变。弹簧支吊架弹簧的选型热位移均不变,弹簧的工作载荷或安装载荷有变化,改变值正好等于加载的集中力F1,因为F1一般比节点载荷小得多,故一般不至于引起弹簧型号的变化。可见重量对弹簧规格影响不大。尽管弹簧热位移不变,型号一般也不改变,但弹簧要承受零部件重量,载荷增加一个重量值,导致弹簧工作载荷、安装载荷变化,平均值约为6% ,一般不超过10% ,个别最大有达到47%的,因此弹簧工作点改变。可见,如果不考虑零部件重量计算出来的弹簧,弹簧支吊架弹簧现场安装时必须进行调整,调整载荷量理论上一般为支吊架零部件重量值,即大约6%。
8,自然振动模态频率:例题2中,在加载F1前后,管系自振模态1阶频率均为0. 282Hz, 2阶从0. 641Hz增加到0. 643Hz, 3 阶从0. 807Hz增加到0. 808Hz,变化非常微弱。这主要是弹簧型号基本没有变化,因而弹簧刚度变化很少,故自振频率也变化很小。注意,这里把支吊架零部件重量作为集中力考虑,忽略了零部件质量分布对模态频率的影响。
工程界对弹簧支吊架热态吊零和冷态吊零的作用有不同看法,文献[ 2 ]认为热态吊零对管道运行状态比较有利,文献[ 1 ]认为冷态吊零便于安装,比较合适。华东电力设计院陈耀兴高工曾经研究过冷态吊零的静力计算结果,发现各节点应力与热态吊零相比有的增大,有的减小。我们的弹簧支吊架计算结果继续支持这一发现,并且在例题2 中,使用冷态吊零,与热态吊零相比,无论是OPE工况,还是SUS工况,无论是加载F1或者不加载F1,平均应力总是下降的,这实际上说明冷态吊零总是减少应力的,于是可以认为弹簧支吊架冷态吊零总是有利的。例题2计算数据到底是一个偶然的结果还是一个必然的规律,需要今后进一步地研究。
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