介绍
压力容器是石油、天然气、石化、发电厂，甚至食品和制药行业中最重要的工业设备之一。这些容器用于储存或运输压力流体，由于其高灵敏度，必须符合设计和安全标准。
压力容器设计和运行中最重要的部分之一是支架。支架负责支撑容器及其内部流体的重量，将载荷传递到地基，并抵抗风和地震等外力。支架的正确选择和设计直接影响容器的安全性、使用寿命和成本。
在本文中，我们将介绍支撑的类型、用途、好处和设计技巧。
压力容器中支撑的重要性
支架的设计不仅仅是为了搭建一个支撑水箱的底座。它还有很多重要的作用，包括：
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罐体和流体的承重：支撑必须能够承受静态和动态载荷，而不会发生过度变形。
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防止移动：必须适当限制由内部压力、振动或温度变化引起的移动。
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将负载转移到地基：轴向力、剪切力和力矩必须转移到地基。
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增强对环境力量的稳定性：如风荷载、地震和热荷载。
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保持安全并减少压力：适当的设计可防止罐体内的应力集中。
压力容器中的支撑类型
1. 鞍座支撑
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卧式圆柱形罐最常用的支撑类型。
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通常使用两个鞍座：一个靠近中心，一个靠近水箱末端。
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设计应尽量减少罐壳的弯曲应力。
优点：
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均匀载荷传递至地基
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高强度
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适用于长罐
缺点：
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需要精确计算以防止接触点处的应力集中
2. 裙边支撑
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多用于立式压力容器或塔。
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它由焊接到水箱透镜末端的金属圆筒组成。
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裙部用螺栓固定在混凝土基础上，传递轴向和横向载荷。
优点：
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具有较高的抗轴向和横向载荷能力
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可在重型地基上安装
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适用于高水箱
缺点：
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建设成本相对较高
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增加罐体总高度
3. 底环支撑
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它适用于中小型立式储罐。
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它由焊接在罐底的钢环组成。
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荷载通过环均匀地传递到地基上。
优点：
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施工和安装简单
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均匀的负载分布
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成本比裙子低
缺点：
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承受严重横向载荷的能力有限
4.腿部支撑
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用于小型或低压罐 。
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它由几个焊接在水箱主体或镜头上的金属底座组成。
优点：
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简单又便宜
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适用于小型和轻型坦克
缺点：
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腿部与身体连接处应力集中
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限制携带重物
5. 凸耳/支架支撑
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用于小型、轻型卧式储罐。
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它由焊接到车身上并放置在支撑结构上的支架状部件组成。
优点：
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轻的
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适用于小型坦克
缺点：
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重型坦克的使用限制
支撑上的载荷
设计支撑时，必须考虑所有可能的载荷：
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静载荷：罐体重量+流体重量+辅助部件重量。
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动荷载：由泵、水锤或压力波动引起的振动。
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热负荷：由于热膨胀或收缩导致罐体长度发生变化。
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环境负荷：风、地震、雪和霜冻。
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管道力：将管道连接到喷嘴时产生的机械压力。
支撑设计要点
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支撑类型的选择应基于尺寸、工作压力、安装方向（水平或垂直）和环境条件。
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所用材料通常是具有足够抗应力的碳钢或合金钢。
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设计必须按照ASME 第 VIII 部分、API 650 和 EN 13445标准进行。
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设计中必须考虑热膨胀以防止产生额外的应力。
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支架与车身的连接焊接必须精确且高质量。
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在某些情况下，连接处会使用加强垫来减少应力。
实际例子
假设某工艺装置安装有一个长12米、直径2米的卧式压力容器，容器内充满的液体重量约为40吨。
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如果采用鞍座支撑，通常设计两个鞍座：
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第一个鞍座距离一端的长度约为四分之一。
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第二个鞍座与另一端的距离相同。
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这种布置可确保适当的负载分布并减少罐体内的弯曲应力。
不同类型支撑的优缺点
| 支撑类型 | 主要应用 | 好处 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 鞍 | 大型卧式储罐 | 强度高，载荷分布合理 | 需要精确的计算。 |
| 裙子 | 高架立式储罐 | 出色的抗横向载荷能力 | 成本更高 |
| 底环 | 小型立式罐 | 简单便宜，均匀负载 | 侧向载荷限制 |
| 腿 | 小型轻型坦克 | 便宜且易于安装 | 应力集中度高 |
| 凸耳 | 卧式轻型坦克 | 轻量且简单 | 应用限制 |
结论
支撑是压力容器设计中的关键部件。根据容器尺寸、运行条件和施加载荷，正确选择支撑类型，对系统的安全性和稳定性至关重要。
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卧式储罐鞍座
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塔和高立式储罐的裙边
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小型立式罐底环
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适用于小型和轻型坦克的支腿
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适用于特殊应用和轻型坦克的吊耳
最终，支撑设计必须基于精确的工程计算并符合有效的标准，以确保安全，同时优化施工和维护成本。