超临界机组运行中热电偶保护套

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1、超临界机组运行中热电偶保护套管的应力计算超临界和超超临界机组与亚临界机组相比，具有更高的效率，良好的运行灵活性和负荷适应性与显著的节能和改善环境的双重功效，以及净化咽气、降低煤耗率、减少污染排放等优点，因此，发展超临界和超超临界机组必然成为我国电力工业的发展方向。为了适应超临界和超超临界电站运行的需要，确保热电偶保护套管在高温高压和冲刷等条件下安全使用，其设计的理论计算依据就显得必不可少。１　超超临界机组工艺参数与保护管材质超超临界机组工艺参数，以1000MW机组为例，设计出口额定蒸汽压力25

2、.6Mpa，额定蒸汽温度565℃，流速91m/s。为适应如此高的温度和压力条件，管道材质采用P92和P91，热电偶保护管材质的选择考虑被测介质的压力、温度、流速、流体激振频率、输送介质的管道材质、以及保护管本身的耐温耐压能力、材料的焊接特性、热膨胀特性、振动频率等相关特性。在亚临界机组中，热电偶套管全部采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材质，热电偶更换十分方便，多年实践运行证明其可靠性。那么在超超临界机组上能不能也同样采用就需要解决一个问题，即不锈钢材质在超超临界参数下的耐温耐压特性，是否同样能够达

3、到其技术参数的要求。2保护管的机械强度计算方法对保护管的机械强度，是从四方面来考虑的：1）保护管在管道内，在流体流经之后产生的卡曼涡旋，其振动频率不得与保护管的固有频率相等，否则会发生共振导致断裂；2）保护管在管道内承受流体压力，必须要使保护管在结构上能承受这一压力；3）保护管的最大长度；4）流体流动压力产生的弯曲应力；5)压力容器内外压设计计算；6）压力容器失稳现象。图1.1AdL3/8BkfEfn2L2.1受迫振动的简谐力流体流经圆柱提将产生卡曼涡旋，须考虑次旋涡频率与保护管本身的固有

4、频率的比值，使其不产生共振。按图1.1设计的温度计套管尺寸，其自振频率由下列方程给出：kfEf公式（1）n2L式中，f：在使用温度条件下温度计套管的自振频率（次/秒）；nL：图1-1中给出的温度计套管长度（英寸）；E：在使用条件下，温度计套管材料的弹性系数（磅/平方英寸）；γ：在使用条件下，温度计套管的重度磅/立方英寸；K：表1.2中的常数。f表1.1温度计套管尺寸尺寸大元件名义尺寸小1/43/89/1611/167/8A(最小）13/1615/161-1/81-1/41-7/1

5、6B(最小）5/83/415/161-1/161-1/4d(最小）0.2540.3790.5660.6910.879d(最大）0.2620.3870.5750.7000.888表1.2Kf值套管长元件名义尺寸度：L1/43/89/1611/167/82-1/22.062.422.973.323.844-1/22.072.453.013.393.967-1/22.082.463.053.444.0310-1/22.092.473.063.464.06162.092.473.073.474.08242

6、.092.473.073.484.09Vf2.64wB尾波频率由下式求得：Vf2.64wB式中，f：尾波频率（次/秒）；wV：流速（英尺/秒）；B：端部直径（英寸）。尾波频率f与自振频率f的比值（f/f）不应超wnwn过0.8，在这种条件下，反映动态振幅与静态振幅关系的放大系数F为：M22(f/f)rwnFM221(f/f)1rwn当r≤0.8时，式中F：放大系数（无量纲）Mr：频率比值（f/f）（无量纲）wn2.2流体对保护管的静压力插入介质中保护管受到来自流体介质的外压以及半径方

7、向与切线方向的径向应力及切向应力。在给定温度下对已知材料做的温度计套管能承受的最大压力可由下式计算：P=KS1式中：P：最大允许的表计静压（磅/平方英寸）；S：美国机械工程师学会锅炉和压力容器或管道规范给定的工作温度下材料的许用应力（磅/平方英寸）；K：表1.3中的应力常数。1表1.3应力常数值应力常数元件名义尺寸1/43/89/1611/167/8K10.4120.3340.2230.2020.155K237.542.346.848.750.1K30.1160.2050.3890.54

8、80.8642.3保护管的最大长度对于给定用途的套管，最大长度取决于振动及稳态应力。为了保持频率比值小于或等于0.8，就需要对套管最大长度给予限制。另一个限制是考虑稳态应力，最大长度由下式求得：Kv(SKP)230LmaxV1FM式中L：给定用途的套管最大长度（英寸）；maxV：流体速度（英尺/秒）；v:流体的比容（立方英尺/磅）；S：美国机械工程师学会锅炉和压力容器或管道规范给定的工作温度下材料的许用应力（磅/平方英寸）；P：工作表计静压（磅/平方英寸）；F