Page 32 - 理化检验-物理分册2023年第二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202302005

火电调峰机组导汽管的疲劳损伤

李军录 , 刘长福 , 张达勋 , 王海峰 , 王占强 , 白泽红 , 赵 奇 1

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( 1. 大唐国际发电股份有限公司 张家口发电厂, 张家口 075199 ;

2. 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司 华北电力试验研究院, 北京 100044 )
摘 要: 为了研究火电机组调峰运行对设备的损伤情况, 采用有限元软件对某导汽管在调峰运
行工况下的应力变化进行分析, 结合材料的疲劳寿命数据对设备的安全状况进行评估。结果表明:

仅考虑内压应力时, 导汽管内壁应力约为40MPa , 外壁应力约为27MPa ; 考虑热膨胀后, 导汽管同

样位置的内、 外壁应力分别达到了98.73 , 62.159MPa ; 导汽管的应力受结构热膨胀应力的影响较
大, 但应力波动幅度降低; 热膨胀应力对导汽管的疲劳寿命影响较大。

关键词: 导汽管; 应力; 疲劳寿命; 热膨胀; 有限元

中图分类号: TB31 ; TG115.5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 02-0016-04

Fati g uedama g eofsteamconduitinthermal p ower p eakin g unit

,
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LIJunlu , LIUChan g fu , ZHANGDaxun , WANGHaifen g WANGZhan q ian g BAIZehon g ZHAOQ i
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( 1.Zhan gj iakouPowerPlant , Datan g InternationalPowerGenerationCo. , Ltd. , Zhan gj iakou075199 , China ;

2.NorthElectricChinaPowerTestandResearchInstitute , Datan g Intelli g entEner gyTechnolo gyResearchInstitute ,

Bei j in g 100044 , China )

Abstract : Inordertostud ythedama g eofthethermalp owerunittothee q ui p mentdurin gthep eakin g

o p eration , thefiniteelementsoftwarewasusedtoanal y zethestresschan g eofasteam p i p eunderthep eakin g

o p erationcondition , andthesafet ystatusofthee q ui p mentwasevaluatedbasedonthefati g uelifedataofthe

material.Theresultsshowthatwhenonl yconsiderin gtheinternal p ressurestress , theinnerwallstressofthe

steamp i p ewasabout40 MPa , andtheouterwallstresswasabout27 MPa.Afterconsiderin gthethermal

ex p ansion , thestressoftheinnerandouterwallsofthesteamp i p eatthesamep ositionreached98.73 MPaand

62.159MPares p ectivel y .Thestressofthesteamp i p ewas g reatl y affectedb y thethermalex p ansionstressofthe

structure , butthestressfluctuationwasreduced.Thermalex p ansionstresshada g reatinfluenceonthefati g uelife

ofsteamp i p e.

Ke y words : steamconduit ; stress ; fati g uelife ; thermalex p ansion ; finiteelement

火电机组在深度调峰运行时, 其载荷会大幅 插管焊缝也出现开裂现象。某 600MW 超临界机
变化, 给机组的寿命、 安全性、 稳定性及经济性带 组导汽管插管镍基焊缝发生开裂, 其宏观形貌如
来不利影响 [ 1 ] 。由于载荷的频繁波动, 因此机组 图1所示。笔者对导汽管的应力分布、 疲劳寿命
的很多设备会产生裂纹, 对于异种钢焊缝, 这种现 等方面进行了研究。
象尤其明显, 这主要是因为异种钢的线膨胀系数
差异大, 热应力也大, 容易损坏 [ 2 ] 。一些小径管发 1 调峰运行时的主汽温度、 压力的波动
生了早期开裂, 部分机组的大管道, 如导汽管镍基 火电机组输出载荷的高低, 是通过调整蒸汽的
温度、 压力及流量来实现的。机组载荷的波动主要
涉及温度、 压力的调节 [ 3 ] 。变载荷调峰机组的运行
收稿日期: 2022-03-01
作者简介: 李军录( 1972- ), 男, 本科, 高级工程师, 主要从事火 控制方式有: 滑压运行、 调温控制以及联合控制。滑
电机组安全运行的监督管理工作 压运行较多应用在调峰幅度较小的情况, 当深度调
通信作者: 刘长福, ha ppy fl y in@163.com
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