蒸汽管道支吊架问题的有限元分析

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1、摘要火力发电厂汽水管道支吊架状态界常时，会改变管道的应力分布，影响管道的安全性。本文讨论了支吊架偏移问题产生的原因及其对管道应力的影响，管道支吊架设计是管道设计的重要任务之一。受影响的管道因素有：工作参数、管材与规格；管件各元件及保温自重；支吊架配置、类型及型号等。诸多原因中最重要的是支吊架的状态。其性能的好坏直接影响到管道及设备的安全可靠性。本文介绍了火电厂管道支吊架设计的合理步骤、管道支吊架分类及构成；并详细阐述了管道支吊架的设置选用及注意事项。简单介绍了有限元ANSYS的功能，并且利用软件对现实中出现的问题提出了合理可行的改造方案。关键

2、字：管道；支吊架；分析计算；ANSYS；有限元AbstractWhenabnormalsituationoccurstothesupportandhangerofstearnandwaterpipeinthermalpowerplant.Itwillchangethedistributionofthepipes,endangeringthesafetyofthem.Steam-waterpipesdesignisoneoftheimportanttasksofpipelinedesign.Pipingstressinfluencefactor

3、s:theoperatingparametersofpiping,tubingandspccifications;tubeweightofallcomponentsandinsulation;supportandhangerconfiguration,typeandmodelandsoon.Manyreasonsthemostimportantisthehangerstate.Itsperformancehasadirectimpactonthesafetyofpipelinesandequipmentreliabi1ity.Thispape

4、rintroducesthereasonablestepsofthedesignofsteam-weiterpipes,theclassificationandcompositionofstcam-watcrpipes,elaboratesthesetselectionandnoticeofstearn-waterpipesandintroducedtheAnsyssoftwarebrieflyoBesides,Iusedthesoftwaretomakeoutaprogramtoresolvetheproblem.Keywords:Pipe

5、line;rack;analysisandcalculation;ANSYS；Finiteelement引言（绪论）1第一章管道支吊架21.1管道支吊架的简介21.2支吊架的功能与类型21.3可变弹簧支吊架41.4恒力弹簧支吊架41.5支吊架布置设计基本原理51.6管道应力分析51.6.1第一应力分析51.6.2第二应力分析61.7管道支吊架的状态检验61.7.1支吊架状态检验目的61.7.2支吊架检查核对71.8支吊架设计中的注意问题和调整方法81.8.1设计中注意的问题81.8.2比较实用的调整方法9第二章热电厂的再热蒸汽管道支吊架的研究

6、142.1再热蒸汽管道支吊架的概况142.2再热蒸汽管道及支吊架布置示意图142.3热应力计算223.3.1再热蒸汽管道自重的计算153.3.2弹簧的重力承载153.3.3热态应力分析163.3.4热态下有限元分析182.4冷态下支吊架的计算232.5结果讨论242.6分析改进25结论26参考文献2728谢辞引言火力发电厂汽水管道的破坏原因有多种，但都可归结为管道的实际应力超过了其材料的承载能力。对于任何一个受力部件，只要其应力低于材料的实际强度，就不会发生破坏，而当应力达到或超过材料的强度时，再好的材料也会发生破坏。因此，确定汽水管道的安全

7、性时不仅要考虑其材料性能，述应考虑管道的实际应力情况。汽水管道的应力通常由内压、自重、热膨胀等产生，其中自重、热膨胀产生的应力主要取决于管道及支吊架的布置。在管道安装完毕后，管道布置和管道尺寸已经固定，因而其内压应力是确定的。但由于安装、运行及检修等多方面原因，管道、支吊架布置及载荷可能与设计要求偏离，特别是经过长期运行后管道的热位移与支吊架载荷可能发生大的改变，由此可能造成管道热位移受阻、支吊架损坏、脱空或压死等，使管道的局部应力增加，加速管道的损伤，影响到管道的安全性。管道是动力、石油、化工、电力等装置的重要组成部分之一。管道支吊架是管道

8、系统的重要组成部分。管道支吊架设计又是管道设计的重要任务之一。在设计中，合理布置和止确选择支吊架对管道和设备安全运行起到重要作用。管道支吊架设计不当，会使管道系统在