基于导热反问题方法的锅炉厚壁部件在线寿命分析

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1、摘要钢制圆筒形厚壁承压容器是最常见的承压设备之一，广泛应用于电力、化工等行业。在运行过程中，不仅要承受由内压引起的机械应力，还要承受因筒壁温度场分布不均而产生的热应力。本文改进了利用反推法求解厚壁承压部件温度场的数学模型，用Fortran语言编写了相应的温度场计算模块：在温度场计算结果的基础上，用有限元分析程序计算了该部件承受的热应力和机械应力；然后用雨流计数法对该部件的应力谱进行统计，得到了该部件的实际寿命损伤，同时编写了相应的计算模块。最后利用C群语言编写了相应的接口程序和界面，将反推法温度场计算模块、有限元应力场计算模块、雨流法寿命损耗计算模块和O

2、racle数据库结合起来，形成了完整的在线监测软件。该在线监测软件可实时采集数据，监测部件的温度场、应力场，计算其寿命损耗，并将数据实时存入数据库；同时可提供温度、压力超限报警，实时绘制等温线、等应力线，历史数据查询，实时曲线显示，监测点添加、修改、删除，数据导出等相关功能。利用本文开发的程序对某650t／h锅炉的汽包和再热器出口联箱进行了计算，得到了它们各个时刻的温度场、应力场，并计算了相应时间段各自的寿命损伤。结果表明，该程序运行稳定，计算结果准确，可满足实际现场的运行要求。关键词：厚壁部件；温度场；有限元：热应力；雨流法华北电力大学硕士学位论文Ab

3、stractSteelcylindricalthick．walledconfinedvesseliSthemostcommonpressureequipment，widelyusedinelectricpower，chemicalandotherindustries．Duringtheoperationprocess，itendureshighthermalstresscausedbyuneventemperaturedistributionandmechanicalstressduetotheinternalpressure．Amathematicmo

4、delforcalculatingthetransienttemperaturefieldofthickwallcomponentbasedontheinversemethodiSimprovedandacalculationmoduleiScompiledwithFortran．ThethermalstressandmechanicalstressofthethickwallcomponentiSderivedaccordingtotheFiniteElementMethod(FEM、andthelifeexpectancyofitiScalculat

5、edbytherainflowmethod．Finally．thetemperaturefieldcalculationmodule，finiteelementcalculationmodule，lifelOSScalculationmoduleanddatabasearecombinedwiththeC≠f．SOacompleteon—linefatiguelifeanalysissoftwareiSaccomplished．Thesoftwarecancollectedataonline，monitorthetemperaturefieldandst

6、ressfield．calculatethelOSSlifeofthecomponentandsavethedateindatabase．Itcanprovidetherelevantfunctions，suchas：over．temperatureandover．presswarningfunction；drawisothermandisostress；historicaldataquery；real．timedisplayoftemperatureanddataexport．Thissoftwarewastoappliedtothedrumandth

7、ereheateroutletheaderofa650t／hboilerduringavariableloadoperationprocess．Thetemperaturefieldandstressfieldofeachtimewereanalyzed．andthelifedamageofeachcommentwerecalculatedduringthisprocess．Testresultsshowthatthesoftwarehadstableoperationperformance；andthecalculatedresultsareaccur

8、acyandcansatisfytheoperationalrequiremen