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鍋爐過熱器運行安全性分析

文檔作者：朱松強1 ,桑如波2 ,黃津津3 ,忻建華3 文檔來源： 1. 浙江省能源投資公司 2. 北侖發(fā)電廠 3. 上海交通大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年05月04日
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第33卷　第8期
2005年8月華東電力Vol. 33　No. 8
Aug. 　2005
　　經(jīng)驗交流　鍋爐過熱器運行安全性分析
朱松強1 ,桑如波2 ,黃津津3 ,忻建華3
(1. 浙江省能源投資公司,浙江　杭州　310006; 2. 北侖發(fā)電廠　浙江　北侖　315800;
3. 上海交通大學(xué),上?！?00030)
摘　要:應(yīng)用ANSYS軟件對某鍋爐分隔屏式過熱器的應(yīng)力進行了分析計算,并用Goodman圖解法評估分隔屏
的安全性,發(fā)現(xiàn)屏晃動單側(cè)值在0. 5 m內(nèi),即應(yīng)力幅值在57. 3 MPa以內(nèi)時,過熱器屏是安全的。若屏晃動單
側(cè)值超過0. 6 m,應(yīng)力幅值超過70MPa,從鍋爐長期運行角度來看,有一定風(fēng)險。這個結(jié)果對鍋爐安全監(jiān)督具
有實際指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:鍋爐;過熱器;晃動;爆管
中圖分類號: TM621. 2　　文獻標識碼: B　　文章編號: 100129529 (2005) 0820062203
Opera tion safety of bo iler superhea ter
ZHU Song2qiang1 , SANG Ru2bo2 , HUANG J in2jin3 , X IN J ian2hua3
(1. Zhejiang Energy Invest Company, Hangzhou 310006, China; 2. Beilun Power Plant, Beilun 315800, China;
3. Shanghai J iaotong Univ. , Shanghai 200030, China)
Abstract: The stress on the pendant superheater of a boiler is analyzed and calculated usingANSYS software, and the
safety of the screen is assessed by Goodman diagramming method. If the single2side swinging range of the screen is
below 0. 5 m, i. e. the stress amp litude iswithin 57. 3MPa, the superheater screen is safe. If the single2side swing2
ing range exceeds 0. 6 m, the stress amp litude will exceed 70MPa, which is risky for the superheater from the view
of long term operation of the boiler. The study result p rovides guidance for safety supervision of boilers.
Key words: boiler; superheater; swing; p ipe exp losion
　　某引進型機組鍋爐采用單爐膛、平衡通風(fēng)、前
后墻對沖燃燒和尾部煙道擋板調(diào)溫的方式。鍋爐
的過熱器系統(tǒng)中的輻射屏式過熱器管屏之間沒有
定位管來保持其之間的距離,即在頂棚過熱器以
下部分的屏式過熱器(達16. 2 m)處于懸掛狀態(tài),
從結(jié)構(gòu)分析角度來看,這種設(shè)計的屏式過熱器在
剛度上顯得不足。在運行過程中,由于煙氣通過
屏式過熱器時,在屏式過熱器的兩邊不可避免地
存在壓力差和壓力波動,引起屏式過熱器發(fā)生大
幅度的晃動,據(jù)現(xiàn)場目測單側(cè)晃動值達到0. 5 m
以上,頻率為0. 5 Hz左右,在事故狀態(tài)時(臨近爐
管泄漏,蒸汽流打在過熱器屏上) ,晃動值則更
大。這種晃動給鍋爐的安全運行帶來了隱患。這
種隱患主要表現(xiàn)在兩個方面,一是在頂棚過熱器
和屏式過熱器的結(jié)合部,由于晃動,在結(jié)合部分產(chǎn)
生一個交變應(yīng)力,形成疲勞破壞;二是晃動引起結(jié)
合部件之間產(chǎn)生磨損,會引起爐管爆裂,造成停爐
事故,從而引起巨大的經(jīng)濟損失。
為了搞清楚由于懸掛的屏式過熱器的晃動而
產(chǎn)生的交變應(yīng)力對鍋爐運行安全隱患所帶來的危
害,本文采用結(jié)構(gòu)分析和有限元分析相結(jié)合的方
法進行分析計算,以此為根據(jù)對鍋爐的安全性進
行評估。
1　基本物理模型
結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析采用ANSYS通用計算軟件包。
其靜力分析的控制方程是
KU = F
式中　K———結(jié)構(gòu)剛度矩陣;
U ———位移向量;
F ———力向量。
計算結(jié)果可以得到每個節(jié)點上應(yīng)力狀態(tài)的全
部分量,然后利用Von Mises公式求得節(jié)點上的
等效應(yīng)力。VonMises公式為:
　σeq =
2
2
·
　(σz -σr ) 2 + (σr -σ; ) 2 + (σ; -σz ) 2 + 3τ2
rz
式中　r, z, ; ———表示徑向、軸向和切向。

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