薄壁煙風道有限元分析及設計計算優(yōu)化的程序實現.pdf

1、煙風煤粉管道是火力發(fā)電廠鍋爐設備的重要組成部分。利用煙風道排送煙氣是火力發(fā)電廠運轉的重要組成部分之一，影響著發(fā)電廠運行的可靠性。煙風煤粉管道一般是由鋼板和加固肋組成的矩形道體，煙道壁板厚度通常小于等于6mm，隨著鍋爐容量的增大，最大已增加到了10mm。煙風煤粉管道具有截面大，煙道壁板薄的特點<'[73]>，如果煙風煤粉管道及其加固肋設計不當不僅會耗費大量的財力，而且會帶來很大的安全隱患。 國內外火力發(fā)電廠煙風煤粉管道加固肋設計計

2、算方案不盡相同。我國初期一直沿襲(前)蘇聯(lián)的以橫肋為主，縱肋為輔的設計計算模式，經實踐證明并不十分合理，改良設計后，提出了橫肋為主，適當考慮內撐桿承受內外荷載，按照薄板大撓度塑性變形模式來進行道體面板計算，并以此為基礎對加固肋和內撐桿進行控制設計計算。 本文首先采用經典理論分析方法將現有的煙風煤粉管道設計計算模式進行力學理論分析，即采用薄板大撓度彈塑性彎曲變形理論對煙風煤粉管道的實際受力情況進行解析，找到沿襲至今并有所改進的設計

3、模式的理論基礎。在理論分析的基礎上，利用有限元方法通過ANSYs有限元分析軟件對煙風煤粉管道標準道體的局部及整體按照實際工作情況建模，進行有限元數值模擬計算。將經典理論解法與有限元數值解進行對比，對現有的標準道體加固肋設計計算方案經驗公式進行分析。 針對現有的設計計算模式中將板及其加固肋分別進行控制計算而沒有考慮到板和肋的共同作用，本文采用船舶及航空中經常采用的加勁板理論對煙風煤粉管道面板及其加固肋進行綜合分析，提出了管道壁及其

4、加固肋共同工作的理論，研究四邊固定矩形加勁板的力學性能。 對于大容量的鍋爐系統(tǒng)中的異形道體，原有設計理論存在許多局限性。本文通過有限元分析方法，應用ANSYS有限元分析軟件，按照實際設計情況，對常見的異形道體進行有限元數值模擬分析，找出異形道體的不利受力位置，及其受力特點，指導異形道體的工程設計。由于異形道體內部氣流流向復雜，道體對氣體流動產生一定的阻力，本文采用計算流體動力學的方法對異形道體內部氣流的流動阻力進行簡要的計算分析

5、。 煙風煤粉管道的加固肋設計長期以來一直采用手算的形式，浪費了大量的人力和時間，本文根據現有的加固肋設計計算流程，結合數值計算的結果編制了標準道體和異性道體加固肋設計優(yōu)化程序，將設計過程程序化，簡化設計流程。 在有限元分析及實際工程的基礎上提出關于道體加固肋在設計選材方面存在的規(guī)律性，通過對不同加固肋間距對應的不同型鋼的用鋼量對比，提出在加固肋設計過程中加固肋型號的最優(yōu)選擇，以達到即安全適用又經濟的目的。研究成果對煙風煤