600mw超临界锅炉高温过热器出口联箱寿命分析

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1、华北电力大学（保定）硕士学位论文600MW超临界锅炉高温过热器出口联箱寿命分析姓名：贺林博申请学位级别：硕士专业：动力工程与工程热物理;工程热物理指导教师：李斌2011-04摘要摘要高温过热器出口联箱在运行过程中承受着较大的工作压力和最高的工作温度，和锅炉的其它厚壁部件相比，更容易发生损伤。高温过热器出口联箱作为锅炉最为重要的厚壁部件之一，其寿命的长短直接影响着整个锅炉乃至整个机组的性能，而联箱寿命的损耗主要取决于它所承受的应力。在机组运行过程中，温度和压力的快速波动会使联箱的应力发生很大变化。在温度较高的情况下，应力的频繁变化不仅会使联箱产生

2、疲劳损伤而且会使联箱发生蠕变损伤，联箱在疲劳和蠕变的交互作用下，缩短了其使用寿命。本论文利用ANSYS软件对600MW超临界锅炉高温过热器出口联箱进行了寿命分析。首先，根据联箱结构的对称性，以联箱与任意一组蒸汽引入管构成的组合结构的二分之一为计算模型，根据现场测得的温度数据，计算得出了联箱的瞬态温度分布，并以此为基础，得到了联箱的热应力场。同时，根据实测的内压数据，计算得到了联箱在变负荷运行过程中的机械应力场，并最终得到了联箱的总应力场。在应力场计算的基础上，运用基于弹性分析的疲劳-蠕变损伤分析方法，计算了联箱的寿命损耗。研究结果表明：在变负荷

3、运行下，联箱壁面温差的变化趋势和热应力的变化趋势是一致的；机械应力和联箱内蒸汽压力的比值是一个固定不变值；总应力与内压的比值在运行的后半部分，热应力很小时才是一个固定值；总应力中机械应力占得比重较大；最危险点在联箱内壁，位于筒体和接管的相贯线上（即节点56）；联箱单次运行的疲劳损耗和蠕变损耗在此材料的包络线内。本文的工作为以后电厂承压部件的寿命管理工作提供了理论支撑。关键词：超临界锅炉，有限元，过热器联箱，应力分析I华北电力大学硕士学位论文AbstractComparingwiththeotherthick-wallcomponentsinbo

4、iler,thehigh temperaturesuperheateroutletheaderworksunderthehigherpressureandthe maximumtemperatureduringtheoperation,ismoreinclinedtodamage.Asoneof themostimportantthick-wallequipmentsintheboiler,theheaderhasanimpacton theperformanceoftheentireboileroreventheunit.Thelifelos

5、softheheader mainlydependsonthestresseswhichitisbearing.Duringtheprocessofaltering load,thevariationofthepressureandtemperaturemakethestressesoftheheader greatlychange.Inthecaseofhightemperature,bigvariablestressesinfrequentnot onlymaketheheaderfatiguedamagebutalsocreepdamag

6、e.Becauseofthe interactionbetweenfatigueandcreep,theheader’sservicelifebecomesshort. Inthepaper,theANSYSsoftwarewasadoptedtoanalyzetheservicelifeofthe hightemperaturesuperheateroutletheaderina600MWsupercriticalboiler. Primarily,halfofthecombinationwhichismadeupoftheheaderand

7、thesteam inletpipeswastakenasthecalculationmodelaccordingtothesymmetrical structure.Andthen,thetransienttemperaturefieldwascalculatedaccordingtothe realoperationdata,Basedonthetemperaturefield,thethermalstress,the mechanicalstressandthetotalstresswereobtained.Thelifelosswere

8、workedout bythemethodoffatigue-creepdamageanalysiswhichisonthebasisofelasti