發(fā)電站蒸汽管道支管及接管座溫度場和熱應(yīng)力分析.pdf

1、發(fā)電站蒸汽管道的支管連接部位以及與之相連接的支管接管座處出現(xiàn)的熱疲勞裂紋，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。本論文進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)并有限元方法，獲得蒸汽管道支管及接管座管壁溫度場和熱應(yīng)力的分布規(guī)律，闡明熱疲勞裂紋產(chǎn)生的原因；從優(yōu)化管道結(jié)構(gòu)、改進(jìn)管道布置和調(diào)整運(yùn)行方式等角度提出防止熱疲勞裂紋產(chǎn)生的措施，提高管道的安全性、可靠性，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 根據(jù)電站實(shí)際工況建立小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測得接管座處管壁溫度隨蒸汽溫度和流量變化的趨勢，以此確定管

2、壁溫度產(chǎn)生波動(dòng)的原因以及管內(nèi)冷凝水回流的區(qū)域，測出應(yīng)力集中區(qū)域。 依據(jù)傳熱學(xué)理論，確定了一種適合于工程實(shí)際應(yīng)用的邊界條件，運(yùn)用具有強(qiáng)大工程計(jì)算能力的通用編譯平臺(tái)Matlab，進(jìn)行工程計(jì)算編程，實(shí)現(xiàn)了電站蒸汽管道換熱系數(shù)的算法。編程的計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)的擬合法經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果一致，驗(yàn)證了工程編程算法正確性，同時(shí)，工程編程算法較傳統(tǒng)算法具有簡便、快速的優(yōu)點(diǎn)。 采用有限元分析程序工具ANSYS模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)管道的溫度場分布狀況，所

3、獲得的結(jié)果與實(shí)測相吻合。依據(jù)ANSYS的研究結(jié)果，建立了電站蒸汽管道的有限元計(jì)算模型，結(jié)合在電站實(shí)測的相關(guān)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算求解，求解出電站機(jī)組啟動(dòng)階段和并網(wǎng)使用階段的蒸汽管道管壁的溫度場、溫度梯度和熱應(yīng)力的分布狀況，預(yù)測出電站在啟動(dòng)后6小時(shí)時(shí)，蒸汽管主管與支管交界的接管座處將短時(shí)出現(xiàn)243MPa最大熱應(yīng)力值，超過管材12Cr1MoV的許用應(yīng)力159.6MPa，并接近于材料的屈服極限值254.8MPa。蒸汽管的接管座處長期出現(xiàn)這一現(xiàn)象，導(dǎo)

4、致蒸汽管壁材料產(chǎn)生蠕變，萌生出熱裂紋。 根據(jù)金屬材料持久強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式推導(dǎo)出電站蒸汽管道材料12Cr1MoV的理論平均壽命公式，并計(jì)算得到接管座處應(yīng)力集中區(qū)域的平均理論壽命，壽命預(yù)測結(jié)果與電站實(shí)際情況相符。 本文在電站管道結(jié)構(gòu)方面提出了改造措施，在放空管和疏水管處安裝電磁閥控制下的旁路支管引流管內(nèi)冷凝水，改善蒸汽管道管壁的溫度場的分布狀況，降低其熱應(yīng)力，延緩管道接管座處產(chǎn)生熱裂紋。研究結(jié)果對(duì)電站安全檢測及技術(shù)進(jìn)步有著積極