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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. 北侖發電廠 3. 上海交通大學		點擊數：	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. 北侖發電廠　浙江　北侖　315800;
3. 上海交通大學,上海　200030)
摘　要:應用ANSYS軟件對某鍋爐分隔屏式過熱器的應力進行了分析計算,并用Goodman圖解法評估分隔屏
的安全性,發現屏晃動單側值在0. 5 m內,即應力幅值在57. 3 MPa以內時,過熱器屏是安全的。若屏晃動單
側值超過0. 6 m,應力幅值超過70MPa,從鍋爐長期運行角度來看,有一定風險。這個結果對鍋爐安全監督具
有實際指導意義。
關鍵詞: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、前
后墻對沖燃燒和尾部煙道擋板調溫的方式。鍋爐
的過熱器系統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,
從結構分析角度來看,這種設計的屏式過熱器在
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,引起屏式過熱器發生大
幅度的晃動,據現場目測單側晃動值達到0. 5 m
以上,頻率為0. 5 Hz左右,在事故狀態時(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
種隱患主要表現在兩個方面,一是在頂棚過熱器
和屏式過熱器的結合部,由于晃動,在結合部分產
生一個交變應力,形成疲勞破壞;二是晃動引起結
合部件之間產生磨損,會引起爐管爆裂,造成停爐
事故,從而引起巨大的經濟損失。
為了搞清楚由于懸掛的屏式過熱器的晃動而
產生的交變應力對鍋爐運行安全隱患所帶來的危
害,本文采用結構分析和有限元分析相結合的方
法進行分析計算,以此為根據對鍋爐的安全性進
行評估。
1　基本物理模型
結構應力分析采用ANSYS通用計算軟件包。
其靜力分析的控制方程是
KU = F
式中　K———結構剛度矩陣;
U ———位移向量;
F ———力向量。
計算結果可以得到每個節點上應力狀態的全
部分量,然后利用Von Mises公式求得節點上的
等效應力。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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