超临界锅炉启动汽水分离器应力分析及数值模拟

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文章编号: 1000
6761( 2007) 06
868
04
超临界锅炉启动汽水分离器应力分析及数值模拟
刘
彤，
史
飞，
孙保民，
黄其励
(华北电力大学 能源与动力工程学院;电站设备状态监测与控制教育部重点实验室， 北京 102206)
摘
要: 对超临界锅炉汽水分离器变工况下的应力厨行了分析计算， 探讨了在高温高压条件下
蠕变变形与应力间的关系， 以及存在弹性变形、 塑性变形和蠕变变形时应力的计算， 并使用
ANASYS 对某超临界锅炉汽水分离器进行了数值模拟♂果表明: 在结构不连续处， 即汽水分离器
入口附近， 局部应力最大;在机组启动初始阶段，此处的应力幅很大; 而在稳定运行时，此处的应力
绝对值很大，但震荡幅度很校
关键词: 能源与动力工程;锅炉; 汽水分离器;蠕变;棘轮现象; 数值模拟
中图分类号: TK223. 4


文献标识码: A
Stress Analysis and Simulation of a Supercritical Boiler s
Starting Water Separator
LIU Tong ，
SHI Fe i ，
SU N Bao
min，
HU ANG Qi
li
( MOE s Key Lab of Power Equipment  s State Monitoring and Control， Col lege of Energy and Po wer
Engineering， North China Universi ty of Electric Power， Bei jing 102206， China)
Abstract: The s tres s field in a supercri tical boi ler s water separator， under varying operating condi t ions， is calculated
and analyzed. The relationship between creep and stress at high temperature is discussed toge ther with s tres s calculations
under the condi t ion of coe xis t ing elas t ic s train， plas tic strain and creep. The water separator of a certain supercri t ical
boiler has been numerically simulated with ANASYS. Results indicate tha t local stress is larges t at places， where the
structure ge ts discont inuous， i. e. in the vicini ty of the separator s inlet. The s tress ampl itude gets very large during the
f i rst stage of starting， whi le during steady operation， i t is the absolute value of s tres s that gets very large， with but very
smal l vaci llations.
Key words: energy and power engineering; boi ler; water separator; creep; phenomenon of ratchet wheel; numerical
simulat ion
收稿日期: 2006
12
10
作者简介: 刘
彤( 1963
) ， 女， 教授， 研究方向为: 锅炉寿命监测
和管理、 锅炉整体 CAD开发及利用。


超临界电站锅炉中汽水分离器长期工作在高
温、 高压的恶劣环境下，承受压力和温度的持续作用
和周期性交变作用， 会产生疲劳、 蠕变及其它们之间
的交互作用。由于难于更换， 其寿命也就影响了锅
炉的整体寿命。因此， 通过从 DCS 系统获得的温
度、 压力、 负荷等简单参数， 分析汽水分离器的应力
情况，并通过数值模拟变工况下的应