超臨界鍋爐汽水分離器變工況應力與壽命分析.pdf

1、超臨界鍋爐采用直流運行方式，具有啟動速度快、變負荷能力強等突出優(yōu)點，適與參與調峰運行。鍋爐頻繁啟停和負荷變化導致部件應力波動頻繁，加速壽命損耗，影響機組安全運行。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象，開展變工況運行條件下的應力變化與壽命損耗研究工作，對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值。
　　 本文基于汽水分離器變工況運行的動態(tài)數(shù)學模型，對啟動過程的濕態(tài)、干濕態(tài)轉化和干態(tài)運行過程的

2、動態(tài)特性進行分析，并對目前國內在役的超臨界鍋爐汽水分離器的幾種典型結構進行對比分析。
　　 本文選取某1000MW機組汽水分離器為研究對象，建立了其瞬態(tài)溫度場、瞬態(tài)應力場的數(shù)學模型和有限元模型。確定汽水分離器在冷態(tài)啟動、熱態(tài)啟動和溫態(tài)啟動及停爐過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)溫度場和瞬態(tài)應力場。得到了汽水分離器關鍵部位的溫度變化規(guī)律和壁面溫差變化規(guī)律，找到熱應力最大值位置及變化規(guī)律;分析了

3、機械應力的分布規(guī)律，得到機械應力與工質壓力之間的對應關系和機械應力集中指數(shù);對汽水分離器在溫度載荷和壓力載荷共同作用下的的總應力場進行分析，得到了總應力的分布和變化規(guī)律，為開展汽水分離器的應力監(jiān)測提供了參考依據(jù)。
　　 將有限元方法和人工神經網絡方法相結合，建立了基于Elman神經網絡的汽水分離器動態(tài)應力軟測量模型。確定工質壓力和汽水分離器金屬壁面溫度為模型輸入變量，危險點的總應力為模型輸出變量。通過對樣本進行訓練，確定模型的結

4、構參數(shù)。應用電廠運行數(shù)據(jù)驗證了模型的預測精度和泛化能力，為汽水分離器的應力在線監(jiān)測和壽命評估提供理論依據(jù)。
　　 本文基于非線性連續(xù)損傷力學理論，考慮多軸應力的影響，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。對各種工況下的壽命損耗進行計算，并將計算結果與傳統(tǒng)模型結果進行比較。汽水分離器的復雜應力狀態(tài)會加速材料損傷的累積，使用壽命比常規(guī)模型計算結果低。分析汽水分離器使用周期內的載荷譜，利用非