大型直接空冷排汽管道加肋圆柱结构分析与设计

《大型直接空冷排汽管道加肋圆柱结构分析与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第32卷第11期华电擞刁《=VoI_32No．112010年11月HuadianTechnologyNOV．2010大型直接空冷排汽管道加肋圆柱结构分析与设计杜青海，舒蕾，万正权，任赤兵(1．中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082；2．首航艾启威冷却技术(北京)有限公司，北京100030)摘要：借鉴国内火力发电大型直接空冷工程应用经验和国产化技术研究成果，结合加肋圆柱壳结构的特点，提出了一种材料与几何非线性有限元数值辅助计算的设计方法并对该设计方法进行了深入比较和分析。在某大型直接空冷排气管道设计中采用该设计方法，给出了整体组合工况的结构特性分析，达到了大型火力发电直接空冷管

2、道系统结构优化设计之目的。关键词：直接空冷；排汽管道；圆柱壳；分析设计；有限元法中图分类号：TK223．11文献标志码：A文章编号：1674—1951(2010)11—0010—05算方法，对加肋圆柱结构的设计方法进行比较分析，1问题的提出给出了加肋圆柱结构的特性分析，进而对大型直接燃料和水是传统火力发电厂建设必备条件，但空冷排汽管道加肋柱壳结构进行优化设计。在现实中往往是一对矛盾，即燃料资源丰富的地区2加肋圆柱结构的分析设计方法不一定有丰富的水资源。电力工业的快速增长与淡水资源紧张已成为我国经济发展中无法回避的矛加肋圆柱结构是最常见承受外压结构形式之盾，尤其是在煤矿资源丰富的西

3、北地区。空冷可作一，在大量理论和试验研究的基础上，国内外石为“富煤缺水”地区解决火力发电发展矛盾的有效油化工、压力容器和海洋船舶水下工程等领域已形措施之一，它改变了原来“以水定电”的被动局面，成了系列的规范标准¨。排汽管道上导叶弯头在水资源13益紧张的今天，具有重要的意义。在目和三通等非典型结构部件的设计，通常根据经验和前新建的火电机组中，具有巨大节水潜力的直接空数值计算分析方法，加之以稳定安全系数确保足够冷机组将占有相当大的比例，在可以预见的将来，在的承载能力。李国栋¨和王松岭¨分别对直接空我国火力发电机组中，直接空冷技术的应用水平和冷管路系统进行了数值模拟仿真分析，采取有限元

4、规模都将处于世界前列卜。计算加肋圆管及弯头和三通等结构的理想弹性屈曲直接空冷排气管道系统通常由系列焊有环形加失稳——特征值屈曲方法确定特殊结构部件弯头的强肋板(简称环肋)的圆柱管、圆锥管及导叶弯头、失稳能力。三通等结构部件组成。带环形加强肋板之圆柱管作GB150—2010《固定式压力容器》、JB4732—为排汽管道典型结构段，其实质即是环肋圆柱壳。1995(钢制压力容器——分析设计标准》和ASME由于环肋圆柱壳是最常见的承受外压的工程结构形Ⅷ《ASME压力容器建造规则》作为传统意义上直接式，特别是在水下运载器结构中作为典型结构大量空冷排气管道系统加肋柱壳结构强度和稳定性设计应用，

5、对其结构强度与稳定性已有大量的研究成的规范标准，分别对环肋问的柱壳壳板和加强肋板果。。。这些理论和试验研究结果均表明，合理布的失稳能力作了限制；同时，作为负压作用下加肋圆置环形加强肋板数目与形式，均可改善环肋圆柱壳的柱壳结构的设计，海洋船舶水下工程也给出了极限稳定性和提高结构的总体性能。在当今经济日益增承载压力的方法。下面就不同规范曲线设计方法进长形势下，建设超临界大型火力发电厂直接空冷冷凝行简单论述，同时给出本文数值方法机理和非线性有系统是当今电力建设发展的必然趋势J。限元方法用于加肋圆管结构分析设计流程。为实现大型直接空冷排汽管路结构的优化设计2．1规范设计方法和结构轻型化，

6、本文重点开展加肋柱壳结构在真关于承受外压加肋圆柱壳(圆筒)结构稳定性空负压载荷作用下设计方法的比较分析。通过理论的计算，在参考文献[5]和参考文献[6]中已有详细研究及不同行业规范标准的设计分析并辅助数值计推导过程。通常在对加肋圆柱结构的屈曲分析设计中，需对2个相邻加强肋之间柱壳壳板和整体加肋收稿日期：2010—06—01圆管的失稳承载压力进行计算和校刘‘。·12·华电技术第32卷地理环境，通常直接空冷冷凝排汽管道系统设计主要参数为：最大设计压力一P：全真空／负压(一0．1MPa)；设计温度范围，一20～l20℃；加肋圆管材料，碳钢Q235B／Q235D；材料性能，弹性模量E：2

7、06kN／mm，屈服强度盯=235MPa，tO"=375MPa。另外，Q235B／Q235D材料的典型应力一应变拉伸曲线详见参考文献[17]中的图6，而本文在非线性有限元分析中即采取了参考文献[17]中所给的真实应力一应变关系曲线。依据设计规范标准，对参考文献[15]所给空冷排汽管路系统主排汽管道，即加肋圆管外径4000图4临界失稳屈曲变形图mm×14mm，加肋板l80mm×20mm和肋板间距为150—20l0《固定式压力容器》中，对加肋圆柱结构I500mm。考虑一定的腐蚀裕量，