超临界锅炉启动分离器应力疲劳寿命分析

摘要

锅炉是电厂三大主设备之一,通过工质将热能转换为动能以驱动汽轮机发电,在长期的使用过程中锅炉部件材料由于受工质温度和压力的影响会产生应力疲劳、蠕变等现象。大容量火电超临界机组锅炉的启动分离器是启动体系中重要的组成部件,可以说它是启动体系的中枢,主要作用是将蒸汽和水进行分离。在锅炉的启动过程特别是在初始阶段工质压力和温度在较短时间会发生很大变化,分离器在受到大的温变会产生热应力,又受工质内压产生一次应力,在温度较高的情况下,发生应力集中现象,这时会使启动分离器发生疲劳损伤从而缩短启动分离器的使用寿命。
　　本文的研究对象是东方锅炉厂生产的某型超临界直流锅炉的启动分离器,首先利用PROE软件创建启动分离器三维实体模型,然后将模型导入到ANSYS软件运用有限元方法根据已知的工质温度变化数据计算模拟了分离器在机组冷态启动过程中的温度分布以及温度随时间的变化规律,并以计算出来的温度分布为基础模拟计算出了分离器在该阶段所产生的热应力情况,然后利用工质的启动压力和温度数据模拟计算了一次应力和峰值应力随时间的变化情况,最后采用英国BS5500压力容器设计疲劳曲线和相应的应力计算方法来进行锅炉启动分离器在冷态启动过程中的寿命损耗分析。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外锅炉高温受压构件寿命损伤研究状况

1.3 本文的主要工作

第2章 创建计算模型和有限元简介

2.1 建模计算软件简介

2.2 超临界锅炉启动分离器实体模型的建立

2.3 有限元方法简介

2.4 本章小结

第3章 启动分离器温度分析

3.1 基本理论与方程

3.2 锅炉启动分离器温度分布计算

3.3 本章小结

第4章 启动分离器应力分析

4.1 弹塑性力学基本理论

4.2 启动分离器热应力分析

4.3 启动分离器一次应力分析

4.4 启动分离器峰值应力分析

4.5 本章总结

第5章 启动分离器的寿命分析

5.1 锅炉部件材料失效的几种形式

5.2 构件寿命估算的基本方法

5.3 启动分离器的应力疲劳损耗分析

5.4 提高启动分离器使用寿命的措施

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间研究成果