發(fā)電站蒸汽管道支管及接管座溫度場和熱應力分析.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，嚴重影響了發(fā)電機組的安全運行。本論文進行模擬實驗并有限元方法，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)化管道結構、改進管道布置和調整運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)濟價值。 根據(jù)電站實際工況建立小型實驗臺，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)生波動的原因以及管內冷凝水回流的區(qū)域，測出應力集中區(qū)域。 依據(jù)傳熱學理論，確定了一種適合于工程實際應用的邊界條件，運用具有強大工程計算能力的通用編譯平臺Matlab，進行工程計算編程，實現(xiàn)了電站蒸汽管道換熱系數(shù)的算法。編程的計算結果與傳統(tǒng)的擬合法經(jīng)驗公式的計算結果一致，驗證了工程編程算法正確性，同時，工程編程算法較傳統(tǒng)算法具有簡便、快速的優(yōu)點。 采用有限元分析程序工具ANSYS模擬實驗平臺管道的溫度場分布狀況，所

3、獲得的結果與實測相吻合。依據(jù)ANSYS的研究結果，建立了電站蒸汽管道的有限元計算模型，結合在電站實測的相關初始數(shù)據(jù)進行計算求解，求解出電站機組啟動階段和并網(wǎng)使用階段的蒸汽管道管壁的溫度場、溫度梯度和熱應力的分布狀況，預測出電站在啟動后6小時時，蒸汽管主管與支管交界的接管座處將短時出現(xiàn)243MPa最大熱應力值，超過管材12Cr1MoV的許用應力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

4、致蒸汽管壁材料產(chǎn)生蠕變，萌生出熱裂紋。 根據(jù)金屬材料持久強度的經(jīng)驗公式推導出電站蒸汽管道材料12Cr1MoV的理論平均壽命公式，并計算得到接管座處應力集中區(qū)域的平均理論壽命，壽命預測結果與電站實際情況相符。 本文在電站管道結構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，降低其熱應力，延緩管道接管座處產(chǎn)生熱裂紋。研究結果對電站安全檢測及技術進步有著積極