李永波

摘要：恒力弹簧支架在石油化工中起着减小和转移管道二次应力，保证管道安全运行的重要作用。研究了在保证恒力弹簧支架的横向稳定性的同时，通过结构上的巧妙设计，保持结构的紧凑性，从而改善所支撑管道和设备的稳定性。并对该结构的恒力弹簧支架的原理和荷载调整原量进行了分析。

关键词：恒力弹簧支架、防偏斜、合成力

中图分类号：TM621文献标识码：A

Structural Design of Anti-roll Constant Spring Support

Li Yong-bo

（Yangzhou Taike Piping Machineries Co.， Ltd.， Yangzhou 225000， China）

Abstract： Constant spring support plays an important role in reducing and transferring the secondary stress of pipelines and ensuring the safe operation of pipelines in petrochemical industry. It is studied to ensure the stability of the pipeline and equipment supported by maintaining the compactness of the structure through the clever design of the structure while ensuring the lateral stability of the constant spring support. The principle and constant amount of load adjustment of the constant spring support of the structure are analyzed.

Keywords： constant spring support， anti-roll， combined force

随着我国石化装置的高效化、大型化，竖塔设备或立管管道的垂直位移也越来越大，需要采用恒力弹簧支架作为支撑。此类设备或管道一般垂直高度较高，或在产生垂直位移的同时产生水平位移，这都对恒力弹簧支架的支撑稳定性提出了较高的要求（如图1），如果是采用单柱的支撑形式，很容易造成支撑的不稳定，影响管道和设备的安全。为了克服这种现象，结合大量工程实践，我公司设计出多柱并联支撑的结构来防止恒力弹簧支架的支柱在运行过程中产生偏斜。

在現场布置时，对恒力弹簧支架横向的尺寸有要求，如图2，尺寸A和尺寸B都不能过大。如果A尺寸过大，会导致恒力弹簧支架与邻近的恒力弹簧支架干涉，无法布置，周时也要节省更多的空间用于布置其他的构件及仪表等设备。B尺寸过大的话，会使耳式支座变长，不利于耳式支座的受力以及设备管道的稳定性。

我公司根据现场的实际需要，设计制造出一种恒力弹簧支架，能够很好地兼顾稳定防偏斜、尺寸紧凑的要求。其结构如图3。

这种结构的恒力弹簧支架，采用一个主承力弹簧和一个辅助弹簧的合力达到力的恒定。图中的螺纹支柱与内框架焊接固定。当管道或设备产生向下位移时，螺纹支柱带动内框架压缩主弹簧，同时内框架通过拉板带动滚轮向下移动。与滚轮接触的凸轮会推动滚轮压缩辅助弹簧。则螺纹支柱上的力就是主承力弹簧的反力与两侧凸轮对滚轮反力的合力。

Fh——恒力弹簧支架工作荷载

Fs1——主弹簧反力

Fs2——辅弹簧力

a——凸轮滚轮接触面的法线与水平线之间的夹角

在位移的前半部分，主弹簧的支撑力小于要求的工作荷载，凸轮对内框架提供一个方向向上的合力;当位移位于设计总位移的一半时，主弹簧的支撑力等于恒力弹簧支架的工作荷载，凸輪对内框架的反力完全沿水平方向，垂直方向上的合力为0;在位移的后半部分，主弹簧的支撑反力大于要求的工作荷载，凸轮通过滚轮对内框架形成一个方向向上的合力。这样，内框架通过螺纹支柱，始终输出一个恒定的支撑力，即为恒力弹簧支架的工作荷载。

这种原理的恒力弹簧支架，可以很方便地进行荷载调整。如图5，如果给主弹簧施加一定的预压荷载，则可以将恒力弹簧支架的工作荷载调大，最大荷载调整量可以达到原设计荷载的100%。但由于主弹簧的总压缩量是一定的，通过预压主弹簧来调整荷载的同时，恒力弹簧支架所能提供有效位移随之减小，在实际选用时，可根据需要灵活地控制恒力弹簧支架的荷载和位移。

主弹簧与辅助弹簧的布置方式最大限度地利用了竖向与横向的空间。4个螺纹支柱与外框架之间设有导向装置，同时位移指示销与内框架是刚性连接，指示销在图中的槽内位移时，也可以起到很好的导向作用。这种设置显著提高了恒力弹簧支架的横向稳定性与承受水平位移的能力。

总结：通过巧妙布置主弹簧与辅弹簧的相对位置，节约水平空间的同时，可以布置4个立柱支撑，有效防止恒力弹簧支架偏斜。通过特殊设计的凸轮，实现力的恒定和大范围的力的调节。

参考文献：

GB/T17116.1-2018 《管道支吊架 第一部分 技术规范》

GB/T17116.2-2018 《管道支吊架 第二部分 管道连接部件》