Page 33 - 理化检验-物理分册2023年第二期
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李军录, 等: 火电调峰机组导汽管的疲劳损伤
图1 某开裂的660MW 超临界机组导汽管插管镍基焊缝宏观形貌
峰时, 则采用调温控制以及联合控制方式。
某亚临界机组从满载荷 600 MW 深度调峰运 图4 深度调峰下主蒸汽的温度变化
行到120MW 的载荷变化如图2所示, 调峰时长为
2 调峰运行对设备应力变化的影响
127min 。
2.1 有限元建模及计算相关参数
为了研究调峰运行对设备应力的影响, 以高压
导汽管为研究对象, 采用 ANSYS有限元软件 [ 4 ] 对
不同情况下的应力分布、 应力变化进行了研究。导
汽管的有限元模型如图5所示。计算用基础参数如
表1所示 [ 5 ] 。
图2 深度调峰下的载荷变化
图3为与图2对应的调峰运行过程的主蒸汽压
力变 化, 在 127 min 内, 压 力 从 16.5 MPa 降 到
9.3MPa 。前26min内的压力随载荷的快速下降而
下降, 下降速率达到 0.18MPa / min , 在 12 MPa停
留约40min后, 再缓慢下降到9.3MPa 。 图5 导汽管的有限元模型
表1 计算用基础参数
约束或参数 数值
-3 )
密度 /( k g · m 7850
泊松比 0.3
5
室温弹性模量 / MPa 2.2×10
汽缸中心三向位移 / mm 0
2.2 不同状态下的应力分析
2.2.1 导汽管自重产生的应力
停机时, 环境温度设为22 ℃ , 导汽管内部压力
图3 深度调峰下的主蒸汽压力变化 为0MPa , 此时导汽管仅受重力作用。对主汽门进
图4为深度调峰下主蒸汽的温度变化, 可见在 行三向约束, 并对模型整体施加 - z 方向的重力加
载荷达到满载荷的45%以上时, 调峰运行并不影响 速度9.8m / s 后进行计算。导汽管的最大应力约
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温度, 当载荷下降到满载荷的 45% 以下时, 蒸汽温 为5.6MPa , 位于导汽管与阀门、 汽缸的连接处。其
度持续降低, 可通过调温、 调压的方式共同控制机组 他部位的应力约为 2 MPa , 因此自重引起的应力
的功率。当机组载荷降到满负荷的20%时, 温度降 很小。
到了504℃ 。 2.2.2 内部压力对导汽管应力的影响
在调峰时, 蒸汽的温度、 压力波动必然引起相关 为了分析导汽管内主蒸汽对管应力的影响, 对
设备的应力变化, 从而对设备的安全运行产生影响。 模型施加如表2所示的计算条件。
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