本文關(guān)鍵詞：火電廠主蒸汽管道的應(yīng)力分析和壽命評估

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【摘要】：火力發(fā)電廠中鍋爐的主蒸汽管道受主蒸汽高溫高壓的影響,長期在高溫引起的溫度載荷和高壓引起的壓力載荷下工作,其失效形式主要有疲勞失效,蠕變失效以及疲勞蠕變交互作用下引起的管道材料失效。一般情況下,電廠鍋爐高溫金屬部件的設(shè)計壽命在30年或者20萬小時左右,國內(nèi)某電廠2號機組自運行以來,機組累計運行已超20萬小時。本文以國內(nèi)某電廠主蒸汽管道為研究對象,對其進行應(yīng)力分析和壽命評估,對電廠的安全運行有重要的參考價值。本文基于CAESARII模擬了國內(nèi)某電廠主蒸汽管的管道布置情況,并進行應(yīng)力校核,對CAESARII建立管道模型的過程和注意事項進行了詳細描述,校核了主蒸汽管道的一次應(yīng)力和二次應(yīng)力,并找出了最大三維應(yīng)力的位置。本文選取國內(nèi)某電廠主蒸汽管道三維應(yīng)力最大處的彎頭為研究對象,建立了其瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場的數(shù)學(xué)模型和有限元模型。通過建立彎頭的幾何模型,劃分網(wǎng)格,根據(jù)主蒸汽管道彎頭在機組啟動時的設(shè)計參數(shù)(包括溫度時間變化規(guī)律和壓力時間變化規(guī)律)施加邊界條件等步驟,計算了彎頭的不同時刻的溫度場和應(yīng)力場。得到了彎頭的不同時刻溫度場分布,溫度隨時間變化規(guī)律,溫度梯度分布規(guī)律和溫度梯度隨時間變化規(guī)律。計算得出了不同時刻機械應(yīng)力場的分布云圖和機械應(yīng)力-時間變化曲線以及機械應(yīng)力與蒸汽壓力之間的對應(yīng)關(guān)系。得到了彎頭所受熱應(yīng)力的分布云圖和熱應(yīng)力-時間變化曲線。模擬了主蒸汽管道彎頭在溫度和壓力兩種載荷同時作用下的總應(yīng)力場,得到了總應(yīng)力不同時刻的分布云圖和總應(yīng)力-時間變化曲線,找到了總應(yīng)力最大值的位置,為主蒸汽管道的壽命評估提供了參考依據(jù)。文章介紹了主蒸汽管道的三種主要失效形式,即疲勞失效、蠕變失效以及疲勞蠕變交互作用引起的失效以及三種失效形式下的壽命評估方法；考慮主蒸汽管道在機組穩(wěn)定運行時失效主要由高溫蠕變引起,利用高溫蠕變的壽命評估方法對管道材料進行壽命評估。
【關(guān)鍵詞】：主蒸汽管道 應(yīng)力 溫度場 應(yīng)力場 壽命評估
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM621
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.1.1 課題的研究背景10-11
• 1.1.2 課題的研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國內(nèi)外管道應(yīng)力的研究11-13
• 1.2.2 主蒸汽管道壽命評估研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本論文的工作內(nèi)容14-15
• 第2章 管道應(yīng)力分析相關(guān)理論15-20
• 2.1 管道系統(tǒng)應(yīng)力分析理論15-17
• 2.1.1 管道系統(tǒng)應(yīng)力分析的有關(guān)內(nèi)容15-16
• 2.1.2 管道所受應(yīng)力分類16-17
• 2.2 管道彎頭應(yīng)力分析相關(guān)理論17-19
• 2.2.1 熱應(yīng)力17-18
• 2.2.2 機械應(yīng)力18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 第3章 主蒸汽管道的管系應(yīng)力分析20-30
• 3.1 CAESARⅡ管道應(yīng)力分析軟件簡介20-22
• 3.1.1 CAESARⅡ軟件的優(yōu)缺點20-21
• 3.1.2 CAESARⅡ應(yīng)力分析方法21-22
• 3.2 主蒸汽管道的建模22-25
• 3.3 主蒸汽管系應(yīng)力的計算25-29
• 3.3.1 靜力計算所需要輸入的相關(guān)數(shù)據(jù)25-26
• 3.3.2 CAESARⅡ輸出文件工況的組合26-27
• 3.3.3 靜力計算結(jié)果和分析27-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 主蒸汽管道彎頭溫度場的數(shù)值模擬30-38
• 4.1 有限元理論30-31
• 4.1.1 溫度場數(shù)學(xué)模型30-31
• 4.2 瞬態(tài)溫度場分析31-36
• 4.2.1 研究對象31
• 4.2.2 建立幾何模型31-32
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分32-33
• 4.2.4 施加載荷33-34
• 4.2.5 啟動過程中蒸汽管道彎頭的瞬態(tài)溫度場結(jié)果34-36
• 4.3 本章小結(jié)36-38
• 第5章 主蒸汽管道彎頭應(yīng)力分析38-49
• 5.1 機械應(yīng)力分析基礎(chǔ)39-44
• 5.1.1 機械應(yīng)力場數(shù)值模擬分析42
• 5.1.2 機械應(yīng)力計算模型42-43
• 5.1.3 結(jié)果分析43-44
• 5.2 熱應(yīng)力場分析44-46
• 5.2.1 熱應(yīng)力場分析計算模型44-45
• 5.2.2 結(jié)果分析45-46
• 5.3 總應(yīng)力場分析46-48
• 5.3.1 有限元模型46
• 5.3.2 結(jié)果分析46-48
• 5.4 本章小結(jié)48-49
• 第6章 主蒸汽管道的蠕變壽命評估49-56
• 6.1 主蒸汽管道的主要失效形式49-51
• 6.1.1 疲勞失效49
• 6.1.2 蠕變失效49-51
• 6.1.3 蠕變—疲勞交互作用失效51
• 6.2 主蒸汽管道的壽命分析方法51-54
• 6.2.1 疲勞壽命分析51-52
• 6.2.2 蠕變壽命分析52-53
• 6.2.3 蠕變—疲勞壽命分析53-54
• 6.3 主蒸汽管道的壽命評估54-55
• 6.3.1 等溫線外推法54-55
• 6.3.2 時間—溫度外推法55
• 6.4 本章小結(jié)55-56
• 第7章 結(jié)論與展望56-58
• 7.1 結(jié)論56-57
• 7.2 展望57-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果62-63
• 致謝63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 萬波;趙浩;;管道設(shè)計中的應(yīng)力分析[J];廣東化工;2013年05期

2 吳曉南;鮮燕;黃坤;胡鎂林;商博軍;;運行工況下隧道內(nèi)輸氣管道的應(yīng)力分析[J];油氣儲運;2012年12期

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本文編號：830490