[发明专利]一种火力发电厂管道应力耦合分析系统及分析方法

说明书

本发明涉及一种火力发电厂管道应力耦合分析系统及分析方法。本发明中的所述前端吊杆力传感器安装在前端固定吊架上，所述后端吊杆力传感器安装在后端固定吊架上，所述弹簧吊架左侧力传感器和弹簧吊架右侧力传感器分别安装在弹簧吊架的两侧，所述前端管道壁温传感器、前端管道压力传感器、流量传感器、后端管道壁温传感器和后端管道压力传感器均安装在管道上，所述前端管道壁温传感器、前端吊杆力传感器、前端管道压力传感器、流量传感器、后端管道壁温传感器、后端管道压力传感器、后端吊杆力传感器和弹簧吊架右侧力传感器均与计算机连接。该火力发电厂管道应力耦合分析系统及分析方法技术含量高、创新性强、安全价值大、符合实际、可操作性好。

技术领域

本发明涉及一种火力发电厂管道应力耦合分析系统及分析方法。

背景技术

目前，市场上进行管道应力计算的软件较多，技术上也已经较为成熟。这些应力分析软件，都是事先建立好模型，再进行各种负载下的应力计算，得出各工况下的应力。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，可以进行结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析、热分析。CAESARII管道应力分析软件是由美国COADE公司研发的压力管道应力分析专业软件，它既可以分析计算静态分析，也可进行动态分析。Bentley AutoPIPE是一套全Windows界面的管道分析软件，主要用于计算当一管道系统受到静态(Static)及动态(Dynamic)荷载时，系统所承受的法规应力(CodeStresses)、荷载力及变形量(Deflections)。优易管道应力计算软件是一款优秀的国产管道应力计算软件，英文简称“AutoPSA”，采用了有限元散发分析管道系统应力。这些软件都是进行线下的模拟分析，不能实时的分析管系应力的变化状况，只能作为设计指导，不能作为运行指导，因此目前这些软件的使用者大多是设计院或科研机构，在管道运行单位没有得到应用。在这样的背景下，研发一种新型的在线的管道应力耦合分析系统很有意义。

随着安全生产、大力发展智能科技的各项政策陆续出台，化工、电力等工业行业管道系统的安全性越来越受到重视，管道系统的运行数字化和智能化需求也越来紧迫，建立起管道系统各部件受力的耦合分析系统，实现在线的应力分析很有社会价值。

现有工业管道系统，存在以下问题：

(1)应力状态偏差。由于材料、施工、运行环境等条件与设计的偏差，导致管系实际的受力情况与设计相差较大，还以设计情况来判断管系状态正常与否，存在较大风险。目前很多电厂出现主蒸汽管道焊缝开裂、管道下沉、管夹变形、支吊架超载或脱空等问题，均与管系受力情况严重偏离设计工况有关。

(2)应力状态不可知。目前对于在运行的管系，应力状态没有在线监测的设备，只能通过定期的检修，发现问题，然后进行模拟计算，及时调整或更换失效的部件。或是，在检修期间利用一些力学检测设备，抽检一部分管系或关键不部位的受力状况。均是短时的措施，相当于是静态的测量，而对于系统长期运行中，应力的变化没有跟踪，出现的问题也不会被发现。

(3)没有建立起参数之间的耦合关系。根据力学原理，根据实际载荷，计算各支吊点载荷及位移，理论上均是按照公式来进行的。该公式既有理论公式，也有经验公式，同时利用了有限元的分析方法，计算量加大，且需要人为的输入大量边界条件，在能实现里的计算。所有输入的参数，均有一定的对应关系，一旦发现这种耦合公式就可以进行在线的应力计算。但目前没有人建立起这种耦合关系用来进行在线应力分析，更不能随时分析各节点之间的应力关系。

因此，火力发电厂管道应力耦合分析系统的研究意义重大且很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，既能解决管系应力如何快捷计算的问题，又能根据管系运行参数的变化，在线进行应力分析并进行风险预警的火力发电厂管道应力耦合分析系统及分析方法。