图3-1 管道支吊架装置的类型 （图中管道装置类型编号与表1-1相同）
2、管道支吊架的构成 （1）管部结构
直接安装在管子上的部件称为管部，它是管道支吊装置中唯一不可缺少的部件。管部结构按其对管道的支承方式可分为：悬吊式、支承式和拉撑式三类，按其同管道的连接方式可分为：焊接式(一般用于介质参数不高的管道)和夹持式(推荐普遍采用的型式)两种；按其所连接管道的形状位置可分为：水平管道、垂直管道（立管）和弯头(管)三种。
（2）功能件
用于实现管道支吊装置主要功能的核心部件称为功能件。承重支吊架中的恒力弹簧组件、变力弹簧组件；限位支吊装置中的拉撑杆；振动控制装置中的减振器、阻尼器等都属于功能件。 （3）根部结构
将管道支吊装置固定到承载结构上的部件称为根部。通常情况下，尽量将管道支吊装置直接固定(生根)在承载结构上。这种生根部件也可看作根部结构的一部分，但通常将其归在中间连接件中，这样对于此类支吊装置就没有独立的根部结构。在多数情况下，尤其是混凝土建筑结构，管道支吊点偏离承载结构，需要添加辅助钢结构，才能实现支吊装置的生根固定。这种辅助钢结构就是支吊装置的根部结构。
辅助钢结构有梁、立柱和构架三类，其中最常用的有悬臂粱、简支梁和三角架三种。
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（4）连接件
用于连接管部结构与功能件；连接功能件与根部结构或连接管部结构与根部结构的部件均称为连接件。连接件大部分介于上述各类部件之问，故又称为中间连接件。这些连接件又都是刚性结构，也可称为刚性连接件 。
中间连接件按其连接方式可分为夹持式、焊接式、螺纹连接式、销(轴)孔连接式、埋(嵌)入式、滚滑式等类型。
3.支吊架的载荷
支吊架的载荷是指作用在支吊架的力和力矩，管道在工作过程中，有以下几种载荷作用于支吊架：
管子重量；阀门、法兰和三通等管件的重量；保温层的重量；管内介质的重量（一般只考虑液体的重量，气体的重量忽略不计）；弹簧支吊架作用于弹簧的附加力；弹簧支吊架的转移载荷；滑动支架的摩擦力；管道的热胀冷缩、冷紧或连接设备的热位移产生的力和力矩；介质产生的作用力，如排气管和安全阀产生的排放反力等。前四项为管道的自重。
通常把支吊架的载荷分为三类：工作载荷、安装载荷和结构载荷。
工作载荷：管道正常工作时（热态），按支吊架布置情况，分配给该支吊架的管道自重，称为该支吊架的工作载荷。对于不承受附加力和力矩的支吊架（如恒力吊架），工作载荷就是该支吊架的工作时的实际载荷。工作载荷是支吊架弹簧和恒力吊架选用时的载荷依据，也是计算支吊架其它载荷的基础。
安装载荷：管道处于安装状态时（冷态），支吊架承受的管道自重称为安装载荷。它与工作载荷的差别在于，管道在热态和冷态时的自重载荷的转移变化。例如，对于向下热位移的弹簧支吊架，安装载荷小于工作载荷；对于向上热位移的弹簧支吊架，安装载荷大于工作载荷；而恒力吊架的安装载荷和工作载荷等。安装载荷是确定弹簧支吊架的安装弹簧压缩值的依据。
结构载荷：修正后的工作载荷加上有关的附加力和力矩，称为支吊架的结构载荷。对附加力和力矩（除工作载荷以外的所有力和力矩），应根据不同支吊架型式和具体的使用条件分别考虑。
4.支吊架的热位移
管道由冷态到热态时，由于温度升高而膨胀，支吊架的支吊点产生相应的移动，这就是支吊点的热位移，并由此产生管道的热胀。管道的热胀，一般是受到制约的，于是管道引起热胀应力，大机组的高温管道热位移往往很大，导致管道局部位置的热应力超标，对设备
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的推力超过允许值。一般采取下面的一些方法使管道的应力合格。
采用专门补偿装置补偿，亦可由管系自身柔性产生弯曲和扭转变形实现自补偿。依靠管道自身补偿能力来吸收管道热伸长，在长管道中，热位移值可能很大。可采用弹性弯曲和扭转变形实现自补偿。
选择支吊架的型式时，根据支吊架的垂直热位移的大小和方向，确定刚性支吊架、弹簧支吊架或是恒力吊架。支吊架的弹簧压缩值不能超过允许值，且冷热态的载荷变化不能超过规定，这些都与热位移的大小和方向有关。
5.支吊架的间距
支吊架的间距关系到管道自重应力的大小和管道的变形，间距选择不当，也可能引起管道的振动，支吊架的间距，应能满足管道的强度和刚度条件，并能保证管道运行中的稳定。
支吊架的强度条件：管道强度应按《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》（SDGJ-90）有关外载应力验算的规定计算，使管道的持续外载当量应力在允许范围内；并且单跨距管道按简支梁计算，管道自重引起的最大弯曲应力不应大于23.5MPa。
按照强度条件，均布载荷水平直管道的最大支吊架间距按下式计算：
Lmax?0.4336wq（3－1）
按照刚度条件,均布载荷水平直管道的支吊架允许最大间距用下式计算:
Lmax?0.21184EtIq（3－2）
式中: Lmax-支吊架的最大允许间距,m；
Et-钢材在设计温度下的弹性模数,KN／mm2；
I- 管子截面惯性距,mm； q-管子单位长度自重,KN/m。
水平90o弯管两端支吊架间的管道展开长度，不应大于水平直管上允许支吊架的最大间距的0.73倍。
二 、弹簧支吊架
通常所说的弹黄支吊架之所以又称为变力(可变)弹簧支吊架是相对于恒力弹簧支吊架而言。也就是弹簧支吊架的载荷随着所支吊的管道的位移而变化。
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图3－2 弹簧吊架结构
它由弹簧、壳体、压盖、载荷和位移指示器以及锁定装置等组成。带有“热”和“冷”状态位置标志的载荷和位移刻度板，可以清晰地显示出支吊架在热状态和冷状态时的载荷和位移值。这类弹簧支吊架在出厂前已按设计要求将载荷整定在冷态载荷位置，在安装运行时还可根据变化了的载荷加以调整。锁定装置在管道进行水压试验或其它需要时，将弹簧支吊架锁定成刚性支吊架来使用。
1.弹簧支吊架的工作原理
当管道的支吊点有垂直方向的热位移时，如果采用刚性支吊架，对向上热位移的支吊点，热态载荷就会大幅度下降，甚至悬空不吃力；而对向下热位移的支吊点，不但承受上位移支吊架的转移载荷，而且要承受较大的限位作用产生的管道热胀推力或力矩。这时支吊架本身和管道应力（包括自重一次应力和热胀二次应力）产生相应的有害影响。因此，有垂直方向热位移的支吊点，除了专门设置的限位刚吊外，一般应选用弹性支吊架，弹簧支吊架便是其中一种。
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在弹簧支吊架中，支吊架的载荷直接与弹簧力相平衡，而弹簧力等于弹簧刚度与压缩值的乘积。当支吊点产生垂直方向的热位移时，弹簧压缩值也发生改变，支吊架的载荷也就发生变化， 如能选择合适的弹簧，支吊架载荷变化就会限制在某一允许范围之内，不会发生刚性支吊架那样载荷大幅度变化或完全不吃力的情况。
弹簧支吊架的设计，目前多数采用热态吊零方案，即管道在热态时，弹簧支吊架的载荷等于分配给该支吊架点的工作载荷。因此，管道在冷态时（安装状态），弹簧支吊架的载荷（安装载荷）比工作载荷或大（上位移时）或小（下位移时）些。
弹簧的载荷和压缩值是有一定限度的。当单个弹簧不能满足热位移要求时，可以串联弹簧；当单个弹簧不能满足载荷要求时，可以并联弹簧。
弹簧支吊架工作中，有一定的载荷变化；热位移较大的支吊点，需串联多个弹簧，而串联数量是有限的。因此，对严格控制载荷变化和热位移很大的场合，弹簧支吊架将不能满足需要。但它具有结构简单的优点，所以应用还是非常广泛。
2. 弹簧特性和工作范围
弹簧使用特性参数主要有允许变形量、允许载荷和刚度。
弹簧压死时的压缩值（全压缩值或称极限压缩值）用λb表示，对应的载荷（即极限载荷）用Po 表示。
为了避免弹簧支吊架成为刚性支吊架（弹簧压死）。或是空不吃力，并保证压缩值与载荷之间为线性关系，弹簧工作时，不允许压缩值过大或过小。
最大允许变形量用λmax表示，对应的最大允许载荷用Pmax表示。λmax一般取（0.7~0.8）λb，现行支吊架标准中，λmax≈0.7λb。
弹簧最小允许压缩值用λmin表示，对应的最小值允许载荷用Pmin表示。λmin一般取（0.2~0.3）λb，现行支吊架标准中，λmin ≈0.3λb。
单位压缩值所需的力称为弹簧刚度，用P′表示。 P′=P/λ=Pmax/λmax=Pmin/λmin（N/mm）（3—3） 式中P为压缩力（应在Pmax 和Pmin范围之内）； λ为压缩值。
刚度的倒数称弹簧系数，用K表示（mm/N）。
弹簧在工作过程中，管道由冷态到热态时的载荷变化与支吊架工作载荷之比，称为载荷变化系数，用C表示。
C=|ΔP|/Pop=|Pop-Per|/Pop=Pˊ2ΔZt/Pop (3—4)
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