大型空冷岛管件系统的结构强度有限元分析

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1、西北工业大学硕士学位论文大型空冷岛管件系统的结构强度有限元分析姓名：刘洪权申请学位级别：硕士专业：航空宇航制造工程指导教师：张卫红20070301西北工业大学硕士学位论文摘要随着我国西部大开发的发展和西电东送北通道的开通，我国北部地区的晋、陕、宁、蒙四省区的电力工业得到迅猛发展，而建设大型火力发电厂需要充足的冷却水源。这些地区的优势是煤炭资源丰富，而劣势是水资源匮乏，利用丰富的煤炭资源和有限的水资源发展火电工业，就需要采用新的冷却方式来排除废热。空冷技术因其技术逐渐成熟，节水效果显著，可调效果好，因此在我国山西、内蒙古等产

2、煤区新建单机容量为300MW以上机组的电厂均采用空冷技术。直接空冷系统的工作原理是将凉水塔取代，将汽轮机排汽管引至四十米以上的高度，进入带翅片的管束(相当于散热片)，通过管内始终循环，再利用循环中的空气和风机向上的引风来冷却，将蒸汽凝结成水，冷凝水从管束流至收集系统至冷凝水箱，将水反复使用。这种冷却方法被称为直接空冷技术，其结构由悬于空中的岛状钢结构及管网组成，简称：空冷岛。随着计算机技术、计算数学、计算力学和计算工程科学的发展，有限元分析方法越来越完善，并在工程结构分析、强度校核与结构设计中得到了大量广泛的应用。同时为了

3、使企业不断提高自己的设计研发能力，在产品开发的过程中，必须对产品进行可靠性分析和不断改进来达到最优的效果。这就为有限元分析方法在产品的设计开发过程中的应用提供了广阔的天地。在本课题中，通过对空冷岛管件系统的有限元建模和各种工况条件下的有限元分析，确定管件系统的危险部位和接口处的反力值，为工程设计人员提供设计参考和依据。同时根据有限元分析结果，对管件系统进行必要的优化设计，根据优化方案重新建立管件系统的有限元模型并进行有限元分析，对管件系统进行基于CAD和CAE的闭环设计，得到管件系统的最佳方案，更好的满足工程需求。同时开发

4、了管件系统的三通、折转和端盖等局部结构的有限元分析模块，为今后同类构件的设计开发提供便利。关键字：空冷岛，管件系统，有限元分析，工具开发西北工业大学硕士学位论文AbstractWithtlledeVelopmentofthestrategyofdeVelopingthewestemregionandthechuImeloftllediVersionofelectricityf两mt11ewestemtomeeastemregionsputintooperation，theelectricindustryofShanXi，S

5、haanXi，NingxiaandNeimengguproVincesinnlenorthemChinadeVelopedVeryquickly．ButalotofwaterwasneededtobuildtheheatpowerplaJlt．The敷Ivantageint11ereregionistherearelotsofcoal；thedisadVantageisthereisnotenoughwater．TodeVeloptheelectricindust巧withplentyofcoalaIldIimitedwa

6、ter，newcoolingsystemisrleeded．Becauseaircoolingsystemcallsavealotofwater，andtlletechnologyismaturenow，soitis谢delyusedinShallXia11dNeimenggupr0Vinces．Theoperationprincipleoftheaircoolingsystemistoleadt11egas丹ommeSteamturbinet0coolingfinwhichis40metershigh，men，coolt

7、11egasusingairoutsidemepipeand嘶nd舶mthecoolingf犯．Changethegastowater，aIldnowc01lecttllewatertocondensationalwatert越墩．Throughthereprocess，mal(et11egaScyCleinthepipeanduset11ewatertimea盘ertime．ThistecllllologywaScalledaircoolingsystem．Becausethestructureoft11eaircool

8、ingsystem100kslikeasteelmakeisland，soitalsocanedairc001ingisland．Today，theFEAmethodhasbecomeperfectwiththedeVeIopmentofcomputertechlology’computationalm