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1、第31卷第6期四川电力技术Vol.31,No.62008年12月SichuanElectricPowerTechnologyDec.,2008电厂静电除尘器结构强度有限元分析12张宏雁,周松(1.四川电力试验研究院,四川成都610072;2.四川省电力工业调整试验所,四川成都610016)摘要:采用有限元方法对重庆九龙电厂的锅炉静电除尘器灰斗进行强度校核,为除尘器灰斗的安全性评定提供了科学的依据。关键词:除尘器灰斗;有限元分析;强度校核;安全性评定Abstract:Thestrengthofelectrostaticprecip
2、itatorhopperofboilerinChongqingJiulongPowerPlantischeckedbythefiniteelementmethod,anditprovidesthescientificbasisofsecurityassessmentforprecipitatorhopper.Keywords:precipitatorhopper;finiteelementanalysis;strengthchecking;securityassessment中图分类号:TM223文献标识码:B文章编号:1003
3、-6954(2008)06-0023-042005年4月9日,霍林河煤电集团鸿骏铝电公司自备发电厂发生一起锅炉静电除尘器灰斗脱落事件。事故发生后,经检查初步认定,电除尘器底侧承重梁设计不合理,梁腹板与槽钢连接采用搭接式断焊,造成承重梁强度严重不足,加之安装施工焊接存在质量缺陷,如灰斗与底侧承重梁连接处焊接存在多处未焊透,加强槽钢在灰斗外侧四角处未连接等,致使灰斗强度满足不了满灰工况的承载能力导致变形失稳脱落。图2静电除尘器三维空间模型图1重庆九龙电厂发电机组静电除尘器灰斗图3加强筋、横撑和斜撑等梁结构1静电除尘器结构静力有限元计
4、算利用有限元方法,计算分析重庆九龙电厂静电除尘器结构的强度。1.1板梁混合结构有限元模型图2所示为建立的静电除尘器的三维空间模型。模型中包括了灰斗、壳体和内顶盖等。灰斗上部有承受主要载荷的底梁,内有角筋和管撑等,参见图3。加强筋图4灰斗·23·第31卷第6期四川电力技术Vol.31,No.62008年12月SichuanElectricPowerTechnologyDec.,2008外面是侧板和挡板,见图4。顶部纵横梁板结构,见静电除尘器在考虑自重、灰斗满灰并施加阴极板图5。和阳极板等效载荷时整体的变形如图9所示,灰斗满灰和无灰
5、两种工况下灰斗的局部变形如图10所示。灰斗满灰时顶梁的局部变形如图11所示。计算结果表明,在灰斗满灰的情况下,结构的最大位移为14.01mm,发生在顶盖下用于悬挂阴极和阳极板的小横梁上,参见图12。在灰斗中没有炭灰的情况下,结构的最大位移为13.88mm,位置与前一图5顶部纵横梁板结构种工况相同。造成这一结果的原因可能与所施加的1.2位移边界条件阴极板和阳极板的重量偏大所致。有限元模型中,在6个灰斗底梁的端部施加竖向位比较图10中两图可见,灰斗满灰和无炭灰两种移约束,为了使结构成为静定结构,在其中一根底梁的工况下灰斗的变形差别较
6、明显,满灰时灰斗变形明显一个端部同时施加两个水平方向的位移约束,参见图6。大于无炭灰的情况。此外,在进风口和出风口处,由于模型中略去了进口侧板和出口侧板,在该两处横梁的弯曲变形相对较大,参见图9内部变形。2.2结构应力分布及分析图12所示为静电除尘器整体结构在灰斗满灰工况下的Mises应力分布;图13为灰斗满灰和无灰两种工况下灰斗的Mises应力分布图;图14为除尘器加强筋结构在两种工况下的Mises应力分布;图15图6静电除尘器有限元模型的位移约束则为顶部板梁结构局部在两种工况下的Mises应力分布图。计算结果表明,在灰斗满灰
7、和无灰两种工况下,除尘器整体结构的最大Mises应力相同,都出现在顶部用于悬挂阴极板和阳极板的小横梁的上表面,其大小为213.0MPa,见图15中所示。除尘器为钢结构,所有板和梁的材料均为A3钢,即现行标准的Q235。Q235的屈服极限为235MPa,破坏极限在335MPa到450MPa之间。表明结构的最大应力接近材料的图7除尘器承受的载荷屈服极限,但远小于其破坏极限。值得一提的是,用1.3载荷工况于悬挂阴极板和阳极板的小横梁出现的最大应力主除尘器承受的载荷见图7。要由阴极板和阳极板的重力作用所致。两种工况的1.4单元选择及网格
8、划分最大应力相同,印证了除尘器灰斗和壳体上下结构受除尘器的有限元网格划分如图8所示。结构中力是相对独立的。的各梁采用空间2节点空间梁单元进行离散,壳体和对于灰斗来讲,满灰和无灰两种工况下的应力大顶部各梁采用4节点一般壳单元进行离散,灰斗侧板小有较大的差异。比较图
