Page 34 - 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
表2 内部压力影响计算用的相关参数
参数 数值
线膨胀系数 0
随温度变化的弹性模量 见图6
导汽管温度 / ℃ 540
导汽管的内壁压力 见图3
主汽门模型较远端面位移约束 x=0 , y=0 , z=free
-2
整体施加重力加速度 /( m · s ) 9.8
施加上述边界条件后, 再进行计算, 分析静压状
图8 导汽管沿壁厚方向的应力分布
态下的应力分布。
图6 P91钢的弹性模量变化
设定主蒸汽压力为 16.50MPa , 仅承受内部压
力时导汽管外壁的应力分布如图7所示, 可以看出 图9 导汽管内部压力与外壁应力的变化
导汽管外壁的最高应力约为27MPa , 远低于 GB / T 2.2.3 热膨胀应力分析
以表1所示的线膨胀系数曲线替代2.2.2节中
5310 — 2017 《 高压锅炉用无缝钢管》 中的要求。
计算所 用 的 线 膨 胀 系 数, 热 传 导 系 数 参 考 值 为
36W /( m · K ), 考虑热应力作用, 再次进行计算。
计算完成后, 提取0时刻19792节点的应力为
62.16 MPa , 对应的内壁应力为 98.73 MPa 。提取
19792节点的应力时程图。对图10a ) 中的仅由主蒸
汽压力产生的外壁应力乘以系数 2.28 后, 得到温
度、 压力共同作用下的节点应力时程图, 如图 10b )
所示。
图7 仅承受内部压力时导汽管外壁的应力分布
为了分析导汽管内、 外壁的应力差异, 沿导汽管
径向路径提取从内壁指向外壁的应力。在0时刻,
内壁应力最大不到40MPa 。导汽管沿壁厚方向的
应力分布如图8所示。
在 ANSYS有限元软件的经典界面中, 提取导
汽管外壁应力为27.25MPa时节点( 编号为19792 )
的应力时程图, 结果如图 9a ) 所示。提取压缩应力
时程图后, 与主蒸汽压力进行比较, 结果如图9b ) 所
示。从图9可以得出: 导汽管外壁应力变化与主蒸
汽压力变化趋势相似; 管外壁应力比主蒸汽压力变 图10 19792节点温度、 内压应力及其与内部压力的变化
化平缓, 且滞后于主蒸汽压力的变化。 从图10可以得出: 施加温度、 压力后, 热膨胀应
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