基于火力发电厂烟风道加固肋设计选型计算方法

摘要

本发明公开了基于火力发电厂烟风道加固肋设计选型计算方法，先通过设计温度判定烟风道道体材质，并根据道体材质选择计算出其弹性模量和许用应力，分析道体顶面、底面和侧面的分项载荷，计算组合设计载荷和当量载荷，然后计算出加固肋的最小净间距，通过最小净间距判断选定横向加固肋间距，然后根据选定的横向加固肋间距计算出所需横向加固肋的各参数，并根据参数大小来选择合适的横向加固肋，同时进行内撑杆的选型判断计算，进行纵向加固肋的选型，完成加固肋的设计选型计算。通过本发明的计算可以有效的计算出烟风道横向加固肋的选型参数、纵向加固肋的需求以及内撑杆的数量需求，完成了加固肋的选型计算，提升了加固肋选型的准确性和效率性。

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电厂烟风道技术领域，具体涉及一种烟风道加固肋设计选型计算方法。

背景技术

锅炉烟风道是火力发电厂的必要组成部分，现随着国内新建工程装机容量的不断提高，烟风管道的尺寸也相应的增大，因而对道体的可靠性也有较高的要求，为了保证道体的可靠性，常规做法是在道体外侧一周设置加固肋，内部设置內撑杆，以保证道体满足刚度要求、强度要求以及频率要求。目前，在烟风道设计过程中主要依据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》以及其配套的设计计算方法，其涉及到的计算内容较多，过程较为复杂，为设计工作带来很大的工作量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种火力发电厂烟风道加固肋的选型方法，用以解决在设计工作中对烟风道加固肋型号的计算和判断；本发明根据相关规范规程的要求进行整合，克服选型过程中反复查表、查图等繁琐过程以及存在差错和效率低下的状况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

包括以下步骤：

S1：根据设计温度选择烟风道道体的材质；

S2：根据所选择的烟风道道体材质，采用内插法计算出道体的弹性模量E和许用应力σ；

S3：分析烟风道道体分项载荷，计算出烟风道道体的组合设计载荷∑q和当量载荷∑q

S4：根据道体设计等级分别计算加固肋中心间距S

A：常规设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

B：振动设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

其中，δ为道体面板的厚度；

S5：根据计算选择出来的最小加固肋中心间距S

S6：根据选定的横向加固肋间距S，按照道体设计等级对加固肋进行选型计算；计算出横向加固肋的断面系数Z，断面惯性矩I，单位长度理论质量G，并根据计算出的结果来选择所需的横向加固肋型号；其中，进行横向加固肋选型计算时，也分别按照强度条件、刚度条件和振动条件进行计算，并分为铰接和刚接两种情况；其具体计算公式如下：

A：常规设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

B：振动设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

式中，L

S7：采用折减系数法，选择合适的内撑杆，其具体的计算选择公式如下：

式中，σ为烟风道道体的许用应力，[σ

其中，压杆柔度：

S8：纵向加固肋选型，根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》中提供的横向肋不失效最大跨度Ls的数值，和计算出来的横向加固肋实际跨度值L进行对比，若L≤Ls，则不需要设置纵向加固肋，若L≥Ls，则需要纵向加固肋；其具体的计算公式如下：

式中：L为横向加固肋实际跨度值，W为道体宽度，n为内撑杆根数。

进一步地，所述步骤S1中，烟风道道体材质选择时，温度不大于200℃时，道体材质为Q235-A.F；设计温度大于200℃小于等于350℃，道体材质为Q235-A/B；设计温度大于350℃小于等于450℃，道体材质为Q345。

进一步地，所述步骤S2中，计算弹性模量E和许用应力σ时，通过材质与温度和许用应力对应表进行选择计算，当对应表中无对应温度时，则采用内插法进行计算。

进一步地，所述步骤S3中，道体分项载荷包括内压q

进一步地，所述道体为正压道体或负压道体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过首先通过设计温度判定烟风道道体材质，并根据道体材质选择计算出其弹性模量和许用应力，并分析道体顶面、底面和侧面的分项载荷，计算组合设计载荷和当量载荷，然后计算出加固肋的最小净间距，并通过最小净间距判断选定加固肋间距，然后根据选定的横向加固肋间距计算出所需横向加固肋的各参数，并根据计算出来的参数大小来选择合适的横向加固肋，同时进行内撑杆的选型判断计算，进行纵向加固肋的选型，完成加固肋的设计选型计算。通过本发明的计算可以有效的计算出烟风道横向加固肋的选型参数、纵向加固肋的需求以及内撑杆的数量需求，完成了加固肋的选型计算，提升了加固肋选型的准确性和效率性。

附图说明

图1为本发明计算方法框图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示：

本发明通过合理有效的整合，简化了烟风道道体加固肋的选型计算，提高了其选型计算的便捷性，同时也提升了其选型计算的效率，保证了烟风道道体加固安装的效率。烟风道道体的材料均是跟其所需承受的温度来进行设计选型的，通过烟风道的设计温度就能自然判断出烟风道道体的材料，其判断的具体方法为：设计温度不大于200℃，道体材质为Q235-A.F；设计温度大于200℃小于等于350℃，道体材质为Q235-A/B；设计温度大于350℃小于等于450℃，道体材质为Q345；烟风道道体的温度一般情况下均是小于450℃，其不考虑450℃以上的设计温度情况。

1、弹性模量和许用应力的计算：不用的材料在不同的温度下其所对应的弹性模量和许用应力值是不同的，不同材质，温度与钢材弹性模量之间的对应关系如下表：

表1：Q235钢材的弹性模量(E值)kN/mm

表2：Q345钢材的弹性模量(E值)kN/mm

注：[]内数值仅供参考使用。若道体的设计温度小于200℃，则选用200℃对应的弹性模量值，若设计温度大于且小于该材质的最大使用温度，则采用内插法计算该温度所对应的弹性模量值。

例如：某道体的设计温度为230℃，对应的材质为Q235-A，则设计温度下的弹性模量为：

不同材质，温度与钢材许用应力之间的对应关系如下表：

表3：Q235钢材的许用应力MPa(N/mm

表4：Q345钢材的许用应力MPa(N/mm

注：[]内数值仅供参考使用。若道体的设计温度小于200℃，则选用200℃对应的弹性模量值，若设计温度大于且小于该材质的最大使用温度，则采用内插法计算该温度所对应的弹性模量值。例如：某道体的设计温度为230℃，对应的材质为Q235-A，则设计温度下的弹性模量为：

2、道体的分项载荷分析：

烟风道道体在安装后，将会在多个方向上承受其它额外的载荷，在进行加固肋设计选型时，需要考虑道体多个方向上的载荷，同时，道体又分为正压道体和负压道体，不同类型道体，在道体各个面上的载荷分析如下：

表5：面板分项载荷kPa

根据上述分项载荷的分析，计算道体组合设计载荷和当量载荷。其具体的计算方式如下表：

表6：设计荷载组合表kPa

表7板设计荷载组合表kPa

3、加固肋中心距S

根据道体设计等级来进行加固肋中心距S

A：常规设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

B：振动设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

其中，δ为道体面板的厚度，σ为许用应力，E为弹性模量，∑q为组合设计载荷，∑q

4、横向加固肋的间距判断：

根据计算选择出来的最小加固肋中心间距S

5、横向加固肋的型号选型：

根据选定的横向加固肋间距S，按照道体设计等级对加固肋进行选型计算；计算出加固肋的断面系数Z，断面惯性矩I，单位长度理论质量G，并根据计算出的结果来选择所需的加固肋型号；其中，进行加固肋选型计算时，也分别按照强度条件、刚度条件和振动条件进行计算，并分为铰接和刚接两种情况；其具体计算公式如下：

A：常规设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

B：振动设计

强度条件：

刚度条件：

振动条件：

式中，L

6、内撑杆选型：

采用折减系数法，选择合适的内撑杆，其具体的计算选择公式如下：

式中，σ为烟风道道体的许用应力，[σ

其中，压杆柔度：

表7：压杆柔度与折减系数对应值

当压杆柔度位于表中数值之间的，可采用内插法计算折减系数。

7、纵向加固肋的需求判断

通过《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》中提供的横向肋不失效最大跨度Ls的数值，和计算出来的横向加固肋实际跨度值L进行对比，若L≤Ls，则不需要设置纵向加固肋，若L≥Ls，则需要纵向加固肋；其具体的计算公式如下：

式中：L为横向加固肋实际跨度值，W为道体宽度，n为内撑杆根数，其由人为进行选择，通过对不同数量的内撑杆进行验算，使其满足横向肋不失效的最大跨度要求，从而确定内撑杆的最小根数。

本发明首先通过设计温度判定烟风道道体材质，并根据道体材质选择计算出其弹性模量和许用应力，并分析道体顶面、底面和侧面的分项载荷，计算组合设计载荷和当量载荷，然后计算出加固肋的最小净间距，并通过最小净间距判断选定横向加固肋间距，然后根据选定的横向加固肋计算所需横向加固肋的各参数，并根据计算出来的参数大小来选择合适的横向加固肋，同时进行内撑杆的选型判断计算，进行纵向加固肋的需求判断，完成加固肋的设计选型计算。通过本发明的计算可以有效的计算出烟风道横向加固肋的选型参数、纵向加固肋的需求以及内撑杆的数量需求，完成了加固肋的选型计算，提升了加固肋选型的准确性和效率性。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。