超臨界鍋爐汽水分離器變工況應(yīng)力與壽命分析.pdf

1、超臨界鍋爐采用直流運(yùn)行方式，具有啟動(dòng)速度快、變負(fù)荷能力強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)，適與參與調(diào)峰運(yùn)行。鍋爐頻繁啟停和負(fù)荷變化導(dǎo)致部件應(yīng)力波動(dòng)頻繁，加速壽命損耗，影響機(jī)組安全運(yùn)行。本文以超臨界鍋爐的主要厚壁金屬承壓件—汽水分離器為研究對(duì)象，開(kāi)展變工況運(yùn)行條件下的應(yīng)力變化與壽命損耗研究工作，對(duì)汽水分離器及其它高溫承壓金屬部件的壽命管理具有重要的參考價(jià)值。
　　 本文基于汽水分離器變工況運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，對(duì)啟動(dòng)過(guò)程的濕態(tài)、干濕態(tài)轉(zhuǎn)化和干態(tài)運(yùn)行過(guò)程的

2、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)在役的超臨界鍋爐汽水分離器的幾種典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　 本文選取某1000MW機(jī)組汽水分離器為研究對(duì)象，建立了其瞬態(tài)溫度場(chǎng)、瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型和有限元模型。確定汽水分離器在冷態(tài)啟動(dòng)、熱態(tài)啟動(dòng)和溫態(tài)啟動(dòng)及停爐過(guò)程等典型工況下的邊界條件，施加約束條件和初始條件模擬了汽水分離器的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)。得到了汽水分離器關(guān)鍵部位的溫度變化規(guī)律和壁面溫差變化規(guī)律，找到熱應(yīng)力最大值位置及變化規(guī)律;分析了

3、機(jī)械應(yīng)力的分布規(guī)律，得到機(jī)械應(yīng)力與工質(zhì)壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系和機(jī)械應(yīng)力集中指數(shù);對(duì)汽水分離器在溫度載荷和壓力載荷共同作用下的的總應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析，得到了總應(yīng)力的分布和變化規(guī)律，為開(kāi)展汽水分離器的應(yīng)力監(jiān)測(cè)提供了參考依據(jù)。
　　 將有限元方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合，建立了基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽水分離器動(dòng)態(tài)應(yīng)力軟測(cè)量模型。確定工質(zhì)壓力和汽水分離器金屬壁面溫度為模型輸入變量，危險(xiǎn)點(diǎn)的總應(yīng)力為模型輸出變量。通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，確定模型的結(jié)

4、構(gòu)參數(shù)。應(yīng)用電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的預(yù)測(cè)精度和泛化能力，為汽水分離器的應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)和壽命評(píng)估提供理論依據(jù)。
　　 本文基于非線性連續(xù)損傷力學(xué)理論，考慮多軸應(yīng)力的影響，建立了汽水分離器的疲勞壽命、蠕變壽命及疲勞—蠕變壽命分析的非線性多軸連續(xù)損傷模型。對(duì)各種工況下的壽命損耗進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)模型結(jié)果進(jìn)行比較。汽水分離器的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)會(huì)加速材料損傷的累積，使用壽命比常規(guī)模型計(jì)算結(jié)果低。分析汽水分離器使用周期內(nèi)的載荷譜，利用非