【摘要】：汽包是鍋爐最大的高溫厚壁承壓部件,在啟、停過程中承受著溫度分布不均引起的熱應(yīng)力和內(nèi)部壓力引起的機(jī)械應(yīng)力,頻繁的應(yīng)力變化將引起汽包的疲勞壽命損耗。因此研究汽包的疲勞壽命,對汽包疲勞壽命進(jìn)行在線監(jiān)測,控制啟停過程中溫度變化率在允許范圍之內(nèi),減小疲勞壽命損耗,對提高鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。如何在提高汽包溫度場和應(yīng)力場計算精度的同時又能保證較高的計算效率,是汽包壽命研究的關(guān)鍵。本文針對增壓鍋爐汽包外壁受熱的特點(diǎn),提出了基于導(dǎo)熱正反問題耦合解法的汽包瞬態(tài)溫度場計算方法。首先根據(jù)外壁受熱與否,分區(qū)域分別采用導(dǎo)熱正反問題求解溫度,兩部分交接耦合區(qū)域采用邊界耦合方式,將反問題解法求得的交界溫度值賦值給正問題解法作為已知邊界條件,從而實(shí)現(xiàn)正反問題耦合,得到整個汽包的溫度場。然后在此基礎(chǔ)之上,運(yùn)用有限元方法,采用平面八節(jié)點(diǎn)等參單元,按照平面應(yīng)變問題對汽包截面的瞬態(tài)應(yīng)力進(jìn)行求解分析。最后,基于雨流計數(shù)法,采用Miner線性累加疲勞損傷原理,對汽包疲勞壽命進(jìn)行計算,得到汽包的壽命損耗,指導(dǎo)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[Abstract]:Drum is the largest high-temperature and thick-wall pressure part in boiler. During the process of starting and stopping, it bears thermal stress caused by uneven temperature distribution and mechanical stress caused by internal pressure. Frequent stress changes will cause fatigue life loss of steam drum. Therefore, it is of great significance to study the fatigue life of the drum, monitor the fatigue life of the drum on line, control the temperature change rate within the allowable range during the start and stop process, reduce the fatigue life loss, and improve the safety and economy of boiler operation. How to improve the accuracy of the calculation of the temperature field and the stress field of the drum and at the same time ensure the higher calculation efficiency is the key to the study of the life of the drum. In view of the heating characteristics of the outer wall of a turbocharged boiler, this paper presents a method for calculating the transient temperature field of the drum based on the coupling solution of the heat conduction forward and negative problems. Firstly, according to whether the outer wall is heated or not, the temperature is solved by the positive and negative problem of heat conduction in the sub-region, and the boundary coupling method is used in the coupling region of the two parts. The boundary temperature value obtained by the inverse problem solution is assigned to the forward problem solution as the known boundary condition, so that the forward and negative problems can be coupled and the temperature field of the whole drum can be obtained. On the basis of this, the transient stress of the drum section is solved by using the finite element method and the isoparametric element with eight points in the plane, according to the plane strain problem. Finally, based on the rain flow counting method and the principle of Miner linear cumulative fatigue damage, the fatigue life of the drum is calculated, and the life loss of the drum is obtained, which guides the safe and economical operation of the boiler.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK223.13

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本文編號：2245921