【电气论文范文】供热管网管道支架载荷分析与优化设想

紫影蓝星惹

来历：知乎
摘要
鼎新开放后我国经济快速成长，随着集合供热奇迹的扩大，集合供暖越来越遭到广大公众的接待，居民冬季用热为主的集合供暖面积在比年递增，已经成为首要一种供暖方式。集合供热作为城市公共办事功用中重要的一项工作，对人们的生发生活起着关键的感化，供热管道的受力分析和计较，为管道施工进程中供给技术支持，保证了管道的平安，也为此后管道系统平安运转奠基了根本。是以，对供热管道系统的受力分析以及相关设想，就成为管道工程中必不成少的环节。本文主如果对供热管道系统的受力停止分析和并探讨，并提出一种设想方式，可用于管道支架、支座的计较与校核。
经过对供热管网的自然抵偿、方形抵偿器以及球型抵偿器等多品种型的抵偿形式停止了分析、研讨，经过对自然抵偿L型抵偿停止受力分析，而且经过工程案例考证了L形和Z形抵偿器的短臂计较，方形抵偿器和波纹抵偿器的弹性力计较。经过计较及分析，对分歧抵偿器以及系统分歧的抵偿设想结构，停止了分析探讨。
经过对管道荷载停止分类和计较及活动支架在强度和刚度下间距的比力，优化管道支架及根本设想，并对供热管网的管道支架停止分类和受力分析，操纵MIDAS CIVIL软件对牢固支架和活动支架应力分析停止数值模拟，分析比力得出两者在不异荷载感化下其位移和弯矩是分歧的。
经过对供热管道设想的优化，应用MATLAB GUI设想出两个图形用户界面，一个界面是管道抵偿器的查询系统，经过在此系统中输入管径和抵偿量等一些其他数据便可以获得L型抵偿器短臂L1和单管方形抵偿器L和H的长度及L型、Z型、方形抵偿器的弹性力，另一个界面是管道支架选型系统，在此系统中输入横梁长度、根基风压、标志高度等一些其他参数便可以获得管道活动支架、活动支架根本、牢固支架和牢固支架根本的型号，可供管道工程设想职员参考。
关键词:供热管道；抵偿器；支架；受力分析；软件。
第一章绪论
1.1、研讨布景与研讨目标和意义。
1.1.1、研讨布景。
为节俭能源，庇护情况，促进生产，改良群众生活[1]，成长我国城镇集合供热奇迹，城阛阓中供热是国家节能减排计谋的首要组成部分之一，而且集合供热有很多上风，城阛阓中供热管网系统[2]，将供热各环节有机连系在一路，实行兼顾化治理，实现了热量操纵率的最大化，以往很多地域到冬季采暖时都是经过熄灭煤炭获得热量，这类方式不单净化情况，而且对热能形成了很大的浪费，集合供热管网系统上线后，以往的用于排放废气费烟的大烟囱已被撤除，提升了情况质量，热量操纵率也获得大幅提升，保障了小区24小时供暖水平，别的对供热管道系统的受力分析便于对供热质量停止管控进步集合供热工程设想水平，做到技术先辈，经济公道，平安逸用。
供热管网的扶植、平安运转及保护都很重要。首先，管网是毗连热源和热用户的唯一介质传媒通道，起着输送热量的感化。常规的热力管道敷设可分为有地上排挤和地下直埋和地沟敷设。各自敷设方式的优弱点和受力特点以下：
排挤敷设依照高度的分歧，分为高管架敷设、中管架敷设和低管架敷设，大都用于城市边沿和地形复杂的产业厂区，优点是无需大面积开挖沟槽，施工周期短，不受地下水和湿陷性土层的影响，弱点是受风、雪荷载影响，支架承受的荷载分为垂直荷载、轴向水平荷载和横向水平荷载，垂直荷载包括管道、管道介质自重、冰雪和积灰荷载等，轴向水平荷载包括抵偿器的反弹力、不服衡内压力和管道移动的磨擦反力，横向水平荷载主如果风荷载；地沟敷设依照地沟内助行通道的设备情况可分为通行地沟、半通行地沟和欠亨行地沟，一般用于不答应开挖、检验的路段，城市街道和居住区内，优点是能满足计划的要求，不影响城市美妙，弱点是地沟内轻易进水，本钱高，保护量大；直埋敷设是将供热管道间接敷设于土壤中，也是今朝最为常用的一种方式，优点是工程造价低，利用寿命长，施工周期短，保护量小，弱点是检验比力麻烦，管道对牢固点的感化力包括管道热胀冷缩受约束发生的力、内压发生的不服衡力和活动端位移发生的力。
地上排挤铺设，系统机关简单了然，出现故障时便于检验和保护，平安性杰出。其管道的牢固方式多采用牢固支座或支架。抵偿器根据管径及伸长量情况，可采用：自然抵偿和方形抵偿器，其特点为：自然抵偿方式可以操纵本身的曲折管段来抵偿管段的热伸长，方形抵偿器由4个90°的弯头组成，依靠弯管的变形抵偿管段的热伸长。
地下管沟敷设的技术成熟，顺应管道较多的场所，其管道的牢固方式多采用牢固支架，抵偿器凡是采用套筒抵偿器、波纹抵偿器，其特点为：套筒抵偿器的抵偿才能大，占地小，造价低，波纹抵偿器按抵偿方式分为横向、轴向和铰接等形式。
地下直埋敷设是近年大量采用的一种敷设技术，合适于管道较少的情况，其敷设方式又可分为有抵偿敷设和无抵偿敷设，其特点：无抵偿系统要设想部分自然抵偿器，以及要停止预热后埋设，有抵偿系统也要只管操纵自然抵偿，再加上分歧范例的抵偿器。
有抵偿直埋敷设常采用直埋型牢固支座，也是我们研讨的重点，采用抵偿器时要保证管道在最高温度下，抵偿器留有不小于20mm的抵偿余量，轴向抵偿器和管道轴线要在一条水平线上，间隔抵偿器12m内的管道不应有变坡和转角。
直埋敷设保温层采用聚氨酯硬质泡沫塑料，这类的材料吸水率低、传热系数等特点，削减了管道整体的热损失，直埋管道利用寿命要比地沟敷设长很多，地沟敷设管沟一旦积水，全部管道系统很轻易收到很大破坏，而且附加很多工程量，是以从经济效益和社会效益上来说，直埋敷设城市快速成长起来。
1.1.2、研讨目标和意义。
住房和城乡扶植部办公厅于2013年拔取了我国北方的15个省市最为研讨工具，对集合供热的情况展开了周全的观察和分析，针对换查成果停止统计分析可以发现，当前各个地方对供热的需求越来越大，由国家统计局数据显现，2014年全国集合供热面积61.12亿平方米，蒸汽管道长度1.25万千米，热水管道长度17.47万千米，到2016年全国集合供热面积73.87亿平方米，蒸汽管道长度1.22万千米，热水管道长度20.14万千米，停止今朝到2018年，供热面积达87.80亿平方米。
鼎新开放四十多年以来，我国集合供热已经具有相当大的范围，随着集合供热范围的逐步扩大，供热管网的敷设遍及了全国大都个城市，管道的敷设方式有地上和地下之分，管网的管径巨细和压力也每年都在改变，为了保证管网能终年平安的运转，我们的工程设想职员在设想管道的时辰就要挑选合适的抵偿器满足管道中的抵偿量，和选用合适的管道支架去支持管道以及配件的重量，很多供热管道工程由于对抵偿量计较的不够和对管道支架受力分析不是很正确，致使管道部分管段出现损坏，严重影响了管道的一般运转和居民的冬季取暖，是以管道的运转平安成为了管道设想专业重要关心的题目。
在管道工程设想中，需要设置各类管道牢固或支持装配，为方便设想环节，进步工作效力，本研讨应用matlab软件的GUI建造出一个抵偿器、管道支架选型的用户界面，方便设想职员及施工职员，按照工程设想需要来选用合适管道抵偿器和管道支架。
1.2、国内外研讨现状
1.2.1、国内研讨现状
1.2.2、国外研讨现状
1.3、本文首要研讨内容
第2章管道抵偿量及管道抵偿方式的选用与计较
2.1、供热管道抵偿量的计较.
2.2、供热管道抵偿方式的选用与计较
2.2.1、自然抵偿.
2.2.2、方形抵偿器
2.2.3、波纹抵偿器.
2.2.4、套筒抵偿器
2.2.5、球形抵偿器
2.3、本章小结.
第3章管道支架的受力计较与分析.
3.1、荷载的分类及计较.
3.1.1、垂直荷载
3.1.2、水平荷载.
3.2、管道支架答应跨距的计较
3.2.1、强度条件下管道支架的答应跨距.
3.2.2、刚度条件下管道支架的答应跨距.
3.3、管道支架结构抗震设想.
3.3.1、地震影响系数
3.3.2、管道支架结构根基周期
3.3.3、管道支架刚度计较.
3.3.4、截面抗震验算
3.4、管道支架根本设想
3.4.1、根本范例
3.4.2、根本埋深
3.4.3、根本的偏心距
3.4.4、根本底面的压力计较
3.4.5、管墩设想.
3.5、管道支架分类及设想计较.
3.5.1、支架的分类
3.5.2、支架的设想计较
3.6、本章小结
第4章管道抵偿器和支架选型系统的GUI界面设想
4.1、MATLAB软件先容.
4.2、M ATLAB/GUI界面.
4.2.1、设想原则
4.2.2、设想步调
4.2.3、图形界面
4.3、管道抵偿器查询系统.
4.3.1、主界面
4.3.2、L型抵偿器的选用界面
4.3.3、L型抵偿器弹性力计较界面
4.3.4、Z型抵偿器弹性力计较界面.
4.3.5、单管方形抵偿器的选用界面
4.3.6、单管方形抵偿器弹性力计较界面
4.4、管道支架选型系统.
4.4.1、活动管架选用界面
4.4.2、活动管架根本选用界面
4.4.3、牢固管架选用界面
4.4.4、牢固管架根本选用界面
4.5、本章小结
结论
随着我国集合供热奇迹在飞速成长，保证管道系统一般战争安的运转成为了重中之重，我们就要对供热管道系统停止受力分析及优化设想，本文主如果从管道抵偿和管道支架两个方面来停止研讨，经过对这两方面的研讨得出一下结论：
（1）管道在停止热抵偿的时辰，要正确的公道的挑选抵偿方式和抵偿器，按照具体的工程现真相况拔取，特别是对L型抵偿的短臂的计较和各个抵偿器的弹性力的计较，计较稍有过失就会致使全部管道系统的损坏，总结了各类抵偿器的选用与计较方式，在今后的工程抵偿器设想中可以更好的挑选最公道抵偿方式。
（2）管道在停止受力分析时，要留意牢固支架的受力分析，管道荷载停止分类和计较、管道间距的计较、管架在抗震中的设想、管架根本的计较也是保证管道系统一般运转的关键，确保全部管道系统的受力平安牢靠。
（3）操纵计较机软件MIDAS CIVIL可以对管道支架停止应力分析和数值模拟，方便快速的分析管架内力的具体情况，操纵计较机软件提早模拟支架的受力情况，防患于已然。
（4）将管道抵偿器的选用计较和管道支架的受力计较方式连系计较机软件MATLAB，做出图形用户界面，经过此界面可以对管道抵偿停止查询和对管道支架停止选型，可供工程设想职员设想参考。
参考文献

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