1000 MW直接空冷机组排汽管道结构强度分析 Structure Strength Analysis of Exhausting Pipe for 1 000 MW Direct Air-cooling Condenser Unit.pdfVIP

第30卷第12期 电 力 建设 V01．30，No．12 ·42· 2009年12月 EleetricPowerConstruction Dec，2009 ·电源技术· 1 000 MW直接空冷机组排汽管道结构强度分析 雷平和1，姜秀娟2，张乃强2，徐鸿2，钟文英1 (1．北京困电华北电力工程有限公司，北京市，100120；2．华北电力大学，北京市，102206) 1ooo [摘要] MW直接空冷机组排汽管道是大直径、薄壁、负压管道，其载荷条件和支吊架型式复杂，对其进行 强度校核和稳定性分析是必要的。使用有限，己软件对排汽管道系统进行建模，根据萤力、温度、沉降差、风载、地震 等载荷情况分为22个典型上况进行计算分析，同时根据应力标准进行强度校核。对排汽管道系统进行rr模态分 析和地震响应谱分析，研究了地震对排汽管道的动廊力，并且采用特征值屈曲分析研究了排汽管道的屈曲临界压 力。最后，根据计算分析结果对排汽管道系统进行r结构优化设汁。 [关键词]直接空冷；排汽管道；有限元；强度分析 264．1 中图分类号：TK 文献标志码：B文章编号：1000—7229(2009)12—0042—04 单元属性，共划分306499个单元。为验证采用 0引言 shell63单元的合理性，在整个管道系统中采用子 空冷机组的排汽管道连接汽轮机排汽装置和空 模型技术¨¨对管道局部进行了强度分析对比，壳 冷平台，结构尺寸大，支吊架复杂¨‘18|。重力、负 单元与实体单元计算结果一致，证明采用shell63 压、温度、差异沉降、位移、蒸汽动反力、风载、地震等 单元是合理的。图1是直接空冷排汽管道力学模 载荷共同作用，管道系统强度校核非常重要。文献 型的正视图和侧视图。 [1，6，7]分别对135MW、300MW、600MW直接空 冷管道系统进行了强度分析，文献[8，9]分别对空 冷凝汽器支架结构体系的抗震性能进行了研究。 根据《钢制压力容器》11钊和ASME标准设计了 l 000 MW直接空冷机组排汽管道系统，相对于600 MW机组，其结构尺寸更庞大，其载荷条件和支撑方 640 式更加复杂，管道直径7 mm。采用商业有限元 软件ANSYS进行建模，用22个具有代表性工况进 行了静态分析，用地震响应谱进行了动态分析，同时 分析了管道系统的屈曲临界外压力，对排汽管道系 图1管道力学模型 统进行了强度校核，并进行了结构优化设计。 1．2载荷条件 1有限元模型及载荷条件 (1)约束及弹簧支吊力。 1．1有限元模型 排汽管道系统采用水平管固定，底座恒力支撑 直接空冷排汽管道系统管径设计由汽轮机排 的支吊方式，在支吊架上设置限位销。首先采用冷 汽热力参数和流量确定，管道壁厚、加强圈、补偿 态吊零的方式进行计算，得到恒力支撑力和弹簧支 器按照文献[16]设计。在ANSYS中完全根据设 架的支吊力，再设置弹簧单元的初始安装变形。 计图纸建立全尺寸模型，管道和支吊架用shell63 (2)内压。 单元划分网格，使用combinel4，beam4和mass21排汽管道内是汽轮机乏汽，考虑极端负压施加 100 单元建立零长度膨胀节，模拟单向和双向膨胀 kPa外压力。 节11 0|，输入壁厚、材料