大型电站冷凝器水室流场和强度分析.pdf

第3l卷 第4期 黑龙江电力 2009年 8月 好，节约材料，节省检修空间，但圆弧板的加工焊接 有一定的难度。因此，较大的设计压力是水室形状 选择需要考虑的首要因素，哈汽生产的机组 目前水 室设计压力最高的达到0．7MPa。 2 水室的流动特性分析 确定水室基本外形后，根据采用的管束形式， 采用全三维模拟计算，进行流动性能分析。使用 图3 水室 网格划分 UnigraphicsNX建立水室计算的三维模型，导人An— 4。在整个圆弧板和侧板上大部分的区域应力分布 sysItemCFD中绘制计算网格，然后使用CFX进行 在许用值以下，但是在圆弧板与侧板焊接处却有很 计算分析，完成水室局部结构和冷却水进出口的位 大一部分出现了较高的应力值，这些高应力的区域 置的调整工作，使到达管板孔端上的水流压力、速 是危险的。其产生的原因是两个侧板的变形较大， 度分布尽量均匀，保证冷凝器管束具有 良好的换热 见图5。为此，对水室结构进行了改进，在水室内部 效率，提高电站运行的经济性。分析结果表明，在 两个侧板之间增加了加强拉杆，通过约束侧板的变 管板前方的平面上，水流压力、速度分布均匀，在冷 形，来达到减小圆弧板与侧板焊接处应力的 目的。 却水入 口处，产生的涡流区域较小，水室流动特性 通过分析结果的比较看，圆弧板上应力 以及位移的 较好，如图2所示。 变化趋势没有发生很大变化，但优化后整体的应力 以及位移值都有一定程度的减小。加强管很好的 起到了约束侧板变形的作用，使得侧板的上的位移 大小明显降低。同时很好地改善了焊接处应力较 大的问题 。 图 2 流场分析结果 3 水室的强度分析 优化前的应力分布云图 大型圆弧水室的壳体结构 比较复杂，对于校核 一 些不规则结构的强度问题，原有的经验公式计算 结果不够精确，采用有限元分析则比较准确直观。 由于本水室是典型的板壳式结构，为简化计算，可 以考虑二维壳单元网格代替三维实体网格进行有 限元分析 。 以三面圆弧水室(图1)分析为例，将圆弧板、侧 板以及肋板用三角形壳单元对模型进行划分 ，加强 优化后的应力分布云图 管采用一维梁单元进行划分，并根据结构的实际情 图4 水室优化前后的应力分布云图对 比 况控制网格尺寸，见图3。这种简化 目的是在满足 计算精度要求的基础上大大提高计算效率。 从以上分析实例可以看出，采用 MSC．PATRAN、 为边界条件和初始荷载赋值后，对该水室进行 MSC．NASTRAN软件对水室的承载进行有限元数 分析，对分析结果中VonMises应力分布云图见图 (下转第260页) - - - — — 257 -—·—— Vo1．31，No．4 HeilongjiangElectricPower Aug．2009 比率 100％，10kV及 以上断路器无油化率 100％， 部位的温度，量化了设备的状态，可以现场判别设 公司综合供电可靠率达到99．98％，10kV电压合格 备状态；对设