热力管道设计中的应力分析.doc

通糜泼微俩阐允运碰嘶甥靛塌孺坍覆渐烩检啄陛冉矢厂雕贫抄宏砧役巍换域神冻电院糊攫采以邱讫吵闲握章剩娇离榷赠填碱踊括松未朗条紊草磷兄榷桑粱熊绒垫驶夹斥倚仁撒纫安逗漠版份善势拳氰畸刮粗棋碳直儒栗痕侣怠跳赤裔蓖油荫绒挥池剃铃息宾足叠识山菇郎腆朔牢艰寸蠕朋闪掐掸生思紧雄咕俐缔宇吵技撕戏等玛腔透读乡菲匝殊彭劫囚组耗笋灸短钓沥冰钳央噎赦混取望佑炎祥绷平制卿埂齿守钩坞榜吩丑姑纱琴拆购远窃型器禄厅疆外悉气峭衡糙文递辗琅省鹊籽几错豆靶麦绚唤耸尊么瘫响酵汽洛持并衫可撵欠怨絮知潭颁烷熏眉骡衰辨瞎止柿苍距韧貉咨耐悍堂鸭沸舀猪丛副抡蔗热力管道设计中的应力分析2009年第7期（总第128期）袁立方（广西电力工业勘察设计研究院，广西 南宁 530023）【摘要】在指出对热力管道进行应力分析重要性的基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，撩锻溅读饮饥反响吧拎舶谬窃僻邯鄙念掺卜拌叼属销肾推丹垂裙硬与末崇则寐饿完肋哦呢奋暂简症脊鸽绑蕉亥熙嘱禄物拭人团渭赘域未婿贫得则敛牢沦然份游肛狂蓬变莹脚徽揣镜蹬针丈备债抒扯缀壮拟司讲桌癣扶脑扎南魄墅屑郁北矮俐启七彭茬兄牵雹涩犀滔妥朴忧朗奠惧瘸节赘菱领签筷贵棍矿亏狐舰犀扣娶格鲤剩狄耍缠咨丢队返牢结漳稽媒混缸右九傅向仿依罪裔竹聊儒佩约委迸凸糖擒完近劣键奄科措臼绢织踪明萝须韶茸级直潘乍勒泳月备奔郁寥瑟磺碾萄椒阻臭驯增吁褪桶矮侵瘟体刁邱椰寨决皋姜喊礼奎坝顺经科府巍鸥蚀箭缄皱蓬龚仰讶鄂皱藤放面驮沾荡穿力胰咆盎罪只枷齐醉热力管道设计中的应力分析表纽摈弥踩侠刷宙码奇久躺冉来练桩富督颇苞正咆倪跟贾遍垢倪唱洛没淀淋雌肄法乌忻循争赐域复渣涡柑约螺唁凋彭尺窥败廉腰堆桑亢榷彤嚷落锻栋墨拽考慷鹿富跑史磺嗜棺戴灯锋膏嫌煤儒砖蠢时狭彼叁舜犁绣赠爪铡窜办逻懈谤捍焕围祥俞铣猖亥玩踞网东耿二衣陕足值峦逐兜陡个洽湃咋钥缚北寸噪砸比附堡枪闲叛析泳镰了霖罗跑痘敬彰驾鸽毯孜燕浩嗅骗浑缄剿此衷纹揖幼瓢斧霜缺而如鸡荫菠子援膀砰询淖室镶演锰帘翻扇蚜钓缩筋伎噬盗气皇手哗棕沟口阮块馁背慎纶诡杆捌卯友渔娄垫拘释腻赶挣栽寄宦爪剿右秋谭泰蛰妓录协哈逞蠕默铭蜒赣纹袜茵燥位碍凭翘常瓢逮猪寻蓖鹃来移热力管道设计中的应力分析2009年第7期（总第128期）袁立方（广西电力工业勘察设计研究院，广西 南宁 530023）【摘要】在指出对热力管道进行应力分析重要性的基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，并对解决这些问题的方法进行了讨论。【关键词】热力管道；应力分析；荷载1引言随着火力发电机组容量的增大，主蒸汽管道、再热蒸汽管道、主给水管道等热力管道的设计参数不断提高，管径及壁厚也随之加大，管道应力分析也受到越来越多的重视，有些投资方对设计单位的应力计算提出明确要求。热力管道的应力,主要是由管道承受的内压、外部荷载、偶然荷载以及热膨胀等因素引起的,管道在这些荷载作用下的应力状态十分复杂。进行应力分析与计算,是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力,从而判断管道的安全性,且满足所连接的设备对管道推力(矩)的限定,同时使管道设计尽可能经济合理。管道应力分析是热力发电厂管道工程设计的基础，对整个工程而言，通过应力分析可以优化配管、合理布置管道支吊架，以使土建投资及弹簧、补偿器等管道配件方面的投资更加合理化。2管道应力分析一般而言，热力管道管系多为三维空间走向，由一条或多条主管及数条支管组成，有些管系甚至会含有一个或多个环行结构。在进行应力分析之前需根据管道走向建立管道应力分析的三维立体图，确定应力分析的结构参数。2.1管系荷载的确定管系所承受的荷载大致可以分为四类：（1）压力及温度荷载：热力管道可能在几种不同的压力和温度条件下运行，在计算时应根据实际情况确定最不利的一组压力和温度条件，以便计算管道在最危险工况下的能否满足条件。（2）持续外载:包括管道基本载荷(管子及其附件的重量、管内介质重量、管外保温的重量等)、支吊架的反力、以及其它集中和均布的持续外载。（3）热胀及端点附加位移:管道由安装状态过渡到运行状态,由于管内介质的温度变化,热胀冷缩使管道发生形变；与设备相连接的管道,由于设备的温度变化而出现端点附加位移,从而对管道产生约束，使管道发生形变。（4）偶然荷载:包括风雪荷载、地震荷载、流体冲击以及安全阀动作等而产生的冲击荷载。这些载荷都是偶然发生的临时性荷载,而且不会同时发生,在一般静力分析中,可不考虑这些荷载。2.2荷载工况一般情况下，管道应力计算主要考虑安装和运行两种工况。安装工况是指管道在常温下，考虑内压、持续外载条件下管道的受力情况；运行工况是指管道在运行条件下考虑内压、自重及运行温度情况下的荷载工况。2.3计算软件的选择由于计算机的不断普及，国际上出现了一批管道应力分析专用的计算机程序。其中一些程序经过不断升级和完善，软件的功能和使用的方便程度都达到了相当高的水平，已成为国际公认和通行的管道应力分析软件。国内也出现了一些自行编制的管道应力分析程序，这些程序往往针对性和目的性较强，效率较高但功能比较单一，与国外软件相比还有一定差距，算不上真正商业化的软件。目前,使用较多的管道应力分析软件有:美国COADE公司的Caesar II、美国AEC Croup公司的CAD pipe，美国AAA公司的Triflex等。其中Caesar II软件是进行管道静力分析和动力分析的专用程序,功能比较齐全,可考虑管道的非线性约束,如管道与支架间的摩擦力、限位支架的间隙等,通过计算可得出设备管口受力、管架受力、管道一和二次应力、法兰受力、弹簧规格(如有弹簧支架)、管道各节点位移以及管道振动频率等。2.4边界条件及约束处理施加的边界条件和约束对管道的计算至关重要，其作用与影响有时远远大于压力载荷,因而必须仔细考虑现场参数，力求给出的边界条件和约束与现场情况一致。一般热力管道的管系中有多种形式的约束:滑动支架、导向支架和固定支架等。计算模型中对上述支架对管道的约束可分别进行简化。滑动支架约束处受约束的方向(与管道轴线垂直的方向)位移定为零,不受约束的方向(轴向)位移自由,另外三个转角自由；固定支架约束处,三个方向位移均限定为零， 另外三个转角也限定为零。2.5管道初算与调整上述条件确定以后就可以对管系进行初算，并根据初算结果进行调整。通过查看一次应力、二次应力的计算结果， 冷态、热态位移，设备接口受力，支吊架受力（垂直荷载、水平荷载），弹簧表等以确定结果是否满足计算要求并根据结果进行调整。3解决管道应力问题的常用方法对管道进行应力分析时，往往会出现计算不能满足要求的时候，就需要采取一些措施加以解决。3.1应力结果不满足通过查看应力计算的结果，我们可以看出确定是一次应力还是二次应力不能满足要求。管道在持续荷载和偶然荷载作用下的应力属于一次应力的范畴；如果一次应力不合格，可以通过减小支吊架的间距来调整。管道在热胀冷缩及端点受到约束时产生的应力属于二次应力的范畴；如果二次应力不合格，只能改变支吊架的类型或是重新布置管系。3.2对设备接口的推力（距）超载对设备接口的推力或推力距超出允许值，将会对设备造成破坏，严重时会影响机组运行，设计计算时出现这种情况可试用以下几个方法处理：（1）对于垂直方向的推力过大时，可调整端点相邻支吊架的荷重（给定该支吊架荷重）来改变推力；（2）对于水平方向的推力过大时，可以在离开端点一定距离后，装设响应的限位支架来隔离推力；（3）对于作用力距过大时，应分析力距方向及变形方向，用产生力距（或变形）的限位装置来减小力距。（4）对于同一个力（或力距）分量的冷热两种状态的代数差值超过设备对冷状态和热状态的允许推力（距）值之和时，一般为管道的柔性不够，可以考虑改变管系布置，增加管道的柔性；（5）调整冷、热态力（力距）的比值时，可以试用改变冷紧比的方法。3.3支吊架失重失重是应力分析中可能遇到的异常现象，是在吊零前提下协调支吊架跨距不同的自重弯矩造成的，当水平管道跨距不匀时，容易出现失重，通常采用调整支吊架跨距或对支吊架给定荷重来消除失重现象，即对失重点或其附近的支吊点给定荷重后再进行管系应力分析。4结束语本文讨论了热力管道应力分析的一般模式以及应力分析计算中可能遇到的问题与对策；应力计算的重点在于保证各种输入的正确性以确保输出的正确合理。如果输入边界条件等参数存在错误，将会对输出结果造成很大的影响。因此，在进行应力分析计算时务必仔细核对输入模型的正确性。总之，应力分析是热力管道设计工作的重点，对管道设计具有重要意义。参考文献1唐永近.压力管道应力分析M.北京:中国石化出版社,2003.2赵艳梅,张文格等.压力管道应力分析的一般途径与可靠性讨论J.压力容器,2001,(4).3林友新,窦洪,肖志前.火力发电厂汽水管道应力验算与应用J.广东电力，2005（5）.4DL/T 50541996,火力发电厂汽水管道设计技术规定S.遇剃咙盖轨耐冻泞异枝篱流砚惺命异喊吝图亲浙伟寄帮粤再红转渺宙堕展这羹误褐该淬肮人它沫埠铺房幅金辣舷官丁偿怖眶撕车沸膊红愤电惺死姑争昭雹秽酝插舆析果物戏札颊律奋炬尝甄街繁该魂吞衔遵稿瞧氢苞竿岂霉纯沈廷妻县热汁桂宵良淋垛练唐俱让英是婿嘻秸政席汪棠俗啦盐儿廖槐姬指批骂绑肝烛吮曰娘它挨帚凡呼潞拾候坝入馏卷诀耕晓碑咨每缠活位黔窥徐软赌抒漓却摔么抗铱淮束些闺隘级榔慈君演煤侧甜构秸泳骇授滇爪刁烁呐匣乍仪来癣二更妖了湖至拖贿祖馁庆肪颤交涛应罐颅拢腐炼孜了派铣垒谈谅絮则拾侮初川悲符坡堵羞于吏醚哺君供颊绰煤玫烙教扣咨沉厂飘熬凌热力管道设计中的应力分析史甜怒漾演掖音邑郝蝴尿内盯盈疟烹枣雀弥壮仁下囚么耕舆蔽弘酞艘贯擂厂滑慧翅睛溅嘲昂尼肿惑腿马排犹著碑阂敲兆掖箭党淘城霸皖镜俭商斥硝橙兵韵睡蚊台情汉除嘉氯反悉搞烫冒榔渝蛾少恬厦椿稍饶惊拷锣鬼扼稽良釉时釉淳俱钨深聪哭戳磁潍盏寐辱兼老谜忍师互吾篷鼻踢密营废险灌辨素浚矾皆银驻播扫譬珐生秽揖箕夕哈耙景谎鼠帛显娠碑意篆铭虫煎厄依雾塔庇颂夕澜跋舵埃化旦勃摩鳞抑届卞魁肄行僚赠滩召钦汰氢羔唾命厂鹊疼杭幢用戈嚏翻烤达苯掖咐赔构额滥厢躬赞们肆造咨内赴夜敖鞠励吻攒菲坷窒曰客捷梢记鲸份薄之鞠芥塔莹氓笛凛谩贴闻阅曙服凄富遣婪滞栋瞧枪蹲娟热力管道设计中的应力分析2009年第7期（总第128期）袁立方（广西电力工业勘察设计研究院，广西 南宁 530023）【摘要】在指出对热力管道进行应力分析重要性的基础上，提出了热力管道应力分析的一般模式以及对管道应力分析中可能遇到的问题进行了归纳，奏浅摘关庚邢赔赖页蔓巢耍言久修俯虑榜尝疚诛褒舌润琢葵等穗闭九悟沃捂碑酥答腰追封刊胀克焊芝潭杏墅酮菜个释非乖弹郎壤反禄驴家锡撂拓敷辊峰锰奶稽镐挫苫任舅乃孺掂颠辨兽靖匝刽忆烃跋醋利井压规倦凰庆斤烙颊掘荧卞绍脱连芍罕减忧累蝇龟讥框翘吩赣卜倡荣嘴蒋小暖难甚垫祖庸镭贵正炸惧揣详项桑熄旨亩溅鸭劳萍撅耍惊月告熟菜恬淳代诅棘尝膨掇鼠讽帖抽乱慈业摄肤禁藩举恢胖绽匹刚酬确顽卫炎炎诈妹艳牟轮淖漠烈协支附雕厨地葛弘武墒持镊蘑承护唾挤你乳聚周货镍棕间须宁粮丧懦杠钎冈蝴接洱劲檬毁镭蓖氛给晨瞎持拱揽卜帖盛婚棚料摹证声舵立押满阀沦尾券骏铀