一种火力发电厂管道应力解耦分析系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种火力发电厂管道应力解耦分析系统。本实用新型专利技术中的管道前侧面斜上应变片、管道后侧面斜上应变片、管道前侧面斜下应变片、管道后侧面斜下应变片、管道正下方应变片、管道顶部周向应变片和管道顶部轴向应变片均安装在管道上，夹具左抱箍和夹具右抱箍通过夹具上部联接螺栓和夹具下部联接螺栓安装在管道上，补偿块固定螺栓安装在夹具右抱箍上，补偿块通过补偿块固定螺栓安装在管道上，补偿块应变片安装在补偿块上，管道前侧面斜上应变片、管道后侧面斜上应变片、管道前侧面斜下应变片、管道后侧面斜下应变片、管道正下方应变片、管道顶部周向应变片、管道顶部轴向应变片和补偿块应变片均与计算机连接。

A decoupling analysis system of thermal power plant pipeline stress

【技术实现步骤摘要】
一种火力发电厂管道应力解耦分析系统
本技术涉及一种火力发电厂管道应力解耦分析系统。
技术介绍
火力发电厂中汽水管道较多，特别是高温、高压蒸汽管道，受力及强度计算相当复杂，管道本体的应力检测方法受制于各种因素，测量不准确，或是无法测量。而由于管道失效引起的安全生产事故随着机组的运行时间增长逐年增加，成为火力发电厂生产运营的一大安全隐患。因此，对于火力发电厂金属管道的状态进行监督，确保安全风险被及时发现，对电厂安全生产来说意义重大。随着我国电测技术的发展，各种型号以及不同温度范围的应变片相继出现，因而可用高温电阻应变片测量管道及其它构件上的应力。应力实测可较完整地反映管道的实际应力状态，为正确判断管系运行可靠性提供依据。管系应力主要包括，管道承受自身重力和介质重量所承受的弯矩和剪切力所引起的应力，管道受内部介质压力作用承受的轴向应力力、周向应力和径向剪应力，管道温度变化引起的二次应力。管道受温度变化引起的二次应力有，轴向应力、周向应力，以及弯曲应力和扭转应力。由于应力种类复杂，以测量应变为依据的应力电测技术测量结果是一种综合的应力，无法分析测量数据。并且应力引起的应变对于管道应力的影响，并不是简单的叠加，因此大多数情况下，若简单的去测量一个应变，测量结果为一个没有任何意义的一个数据。随着数字化电厂技术的发展，以及国家和行业对生产安全的日益重视，实现管道状态监测，并能测量出管道上相关的应力，准确及时的分析管道安全风险，意义重大。具体来说目前管道应力分析均存在以下问题：(1)只能离线分析。利用各种现成的应力分析软件，根据电厂生产现场情况和设计图纸，进行管道建模，模拟各种工况下的管道应力。但这只是模拟，与实际情况相差较大，且是离线的数据，无法实时反映管道的状态风险。(2)高温环境下应变片的热输出影响。由于应变片本身也是一种电阻性金属材料，难免要受到温度变化的影响，从而影响测量结果的准确性。(3)测量是综合应变。单纯的就测量应变而言，对于单向应力是比较简单的。对于多项力，或是更为复杂的受力物体而言，无法确定应变片布置方案。(4)应力无法解耦。应变测量为一个各种应力综合的作用的一个外在体现，在没有对管系受力进行全面的分析的情况下，在没有科学合理的布片方案情况下，无法确定下来合理的应力解耦方法，无法将这些叠加的应力一一分离出来，也就无法判断管道实际各项应力如何。因此，火力发电厂管道应力解耦分析系统的研究意义重大且很有必要。
技术实现思路
本技术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，既能解决不能及时进行应力监测的问题，又能适应电厂的高温运行环境，设计温度补偿和灵敏系数修正，减小应变片热输出影响，按需求进行管道在线应力监测，同时能够将检测的结果进行应力解耦，分离出各相关的应力，最终得到管道各类应力值的火力发电厂管道应力解耦分析系统。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：该火力发电厂管道应力解耦分析系统，其结构特点在于：包括管道、管道前侧面斜上应变片、管道后侧面斜上应变片、管道前侧面斜下应变片、管道后侧面斜下应变片、管道正下方应变片、管道顶部周向应变片、管道顶部轴向应变片、补偿块应变片、补偿块、计算机、夹具上部联接螺栓、补偿块固定螺栓、夹具下部联接螺栓、夹具左抱箍和夹具右抱箍；所述管道前侧面斜上应变片、管道后侧面斜上应变片、管道前侧面斜下应变片、管道后侧面斜下应变片、管道正下方应变片、管道顶部周向应变片和管道顶部轴向应变片均安装在管道上，所述夹具左抱箍和夹具右抱箍通过夹具上部联接螺栓和夹具下部联接螺栓安装在管道上，所述补偿块固定螺栓安装在夹具右抱箍上，所述补偿块通过补偿块固定螺栓安装在管道上，所述补偿块应变片安装在补偿块上，所述管道前侧面斜上应变片、管道后侧面斜上应变片、管道前侧面斜下应变片、管道后侧面斜下应变片、管道正下方应变片、管道顶部周向应变片、管道顶部轴向应变片和补偿块应变片均与计算机连接。进一步地，所述补偿块安装在管道的外侧金属壁上。进一步地，所述管道前侧面斜上应变片与管道前侧面斜下应变片垂直设置、且均与管道的轴线呈45°夹角设置，所述管道后侧面斜上应变片与管道后侧面斜下应变片垂直设置、且均与管道的轴线呈45°夹角设置，所述管道正下方应变片和管道顶部轴向应变片的安装方向均与管道的轴线平行设置，所述管道顶部周向应变片的安装方向与管道的轴线垂直设置。进一步地，本技术的另一个技术目的在于提供一种火力发电厂管道应力解耦分析系统的分析方法。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。一种火力发电厂管道应力解耦分析系统的分析方法，其特点在于：所述分析方法如下：(一)应变片以单桥测量方式布置，管道前侧面斜上应变片的应变计算公式(A)：ε2＝εT+εN+εt(A)其中：ε2——管道前侧面斜上应变片的应变，无量纲；εT——扭矩引起的管道应变，无量纲；εN——轴向力引起的管道应变，无量纲；εt——温度引起的管道应变，无量纲；(二)管道前侧面斜下应变片的应变计算公式(B)：ε4＝-εT+εN+εt(B)其中：ε4——管道前侧面斜下应变片，无量纲；εT——扭矩引起的管道应变，无量纲；εN——轴向力引起的管道应变，无量纲；εt——温度引起的管道应变，无量纲；由于应变片都一样，因此扭矩、轴向力和温度引起的应变是一样的，即εT、εN、εt数值是一样的，只是方向不同而已；(三)管道后侧面斜上应变片的应变计算公式(C)：ε3＝εT+εN+εt(C)其中：ε3——管道后侧面斜上应变片的应变，无量纲；εT——扭矩引起的管道应变，无量纲；εN——轴向力引起的管道应变，无量纲；εt——温度引起的管道应变，无量纲；(四)管道后侧面斜下应变片的应变计算公式(D)：ε5＝-εT+εN+εt(D)其中：ε5——管道后侧面斜下应变片的应变，无量纲；εT——扭矩引起的管道应变，无量纲；εN——轴向力引起的管道应变，无量纲；εt——温度引起的管道应变，无量纲；(五)扭矩解耦计算，考虑温度补偿和抵消热输出影响，采用单桥路布管然后人工计算组桥的方式，来进行应力解耦，分离出各个种类的受力，扭矩按照人工计算全桥方式解耦，人工解耦计算公式：εdsw＝ε2-ε3+ε4-ε5＝εT+εN+εt-(-εT+εN+εt)+(εT+εN+εt)-(-εT+εN+εt)其中：εdsw——管道应变解耦计算结果，无量纲；εT——扭矩引起的管道应变，无量纲；εN——轴向力引起的管道应变，无量纲；εt——温度引起的管道应变，无量纲；根据剪应力分析公式，可知扭矩为：其中：E——弹性模量，MPa；T——管道所受扭矩，N.m；τmax——管道周向剪应力，MPa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火力发电厂管道应力解耦分析系统，其特征在于：包括管道(1)、管道前侧面斜上应变片(2)、管道后侧面斜上应变片(3)、管道前侧面斜下应变片(4)、管道后侧面斜下应变片(5)、管道正下方应变片(6)、管道顶部周向应变片(7)、管道顶部轴向应变片(8)、补偿块应变片(9)、补偿块(10)、计算机(11)、夹具上部联接螺栓(12)、补偿块固定螺栓(13)、夹具下部联接螺栓(14)、夹具左抱箍(15)和夹具右抱箍(16)；所述管道前侧面斜上应变片(2)、管道后侧面斜上应变片(3)、管道前侧面斜下应变片(4)、管道后侧面斜下应变片(5)、管道正下方应变片(6)、管道顶部周向应变片(7)和管道顶部轴向应变片(8)均安装在管道(1)上，所述夹具左抱箍(15)和夹具右抱箍(16)通过夹具上部联接螺栓(12)和夹具下部联接螺栓(14)安装在管道(1)上，所述补偿块固定螺栓(13)安装在夹具右抱箍(16)上，所述补偿块(10)通过补偿块固定螺栓(13)安装在管道(1)上，所述补偿块应变片(9)安装在补偿块(10)上，所述管道前侧面斜上应变片(2)、管道后侧面斜上应变片(3)、管道前侧面斜下应变片(4)、管道后侧面斜下应变片(5)、管道正下方应变片(6)、管道顶部周向应变片(7)、管道顶部轴向应变片(8)和补偿块应变片(9)均与计算机(11)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种火力发电厂管道应力解耦分析系统，其特征在于：包括管道(1)、管道前侧面斜上应变片(2)、管道后侧面斜上应变片(3)、管道前侧面斜下应变片(4)、管道后侧面斜下应变片(5)、管道正下方应变片(6)、管道顶部周向应变片(7)、管道顶部轴向应变片(8)、补偿块应变片(9)、补偿块(10)、计算机(11)、夹具上部联接螺栓(12)、补偿块固定螺栓(13)、夹具下部联接螺栓(14)、夹具左抱箍(15)和夹具右抱箍(16)；所述管道前侧面斜上应变片(2)、管道后侧面斜上应变片(3)、管道前侧面斜下应变片(4)、管道后侧面斜下应变片(5)、管道正下方应变片(6)、管道顶部周向应变片(7)和管道顶部轴向应变片(8)均安装在管道(1)上，所述夹具左抱箍(15)和夹具右抱箍(16)通过夹具上部联接螺栓(12)和夹具下部联接螺栓(14)安装在管道(1)上，所述补偿块固定螺栓(13)安装在夹具右抱箍(16)上，所述补偿块(10)通过补偿块固定螺栓(13)安装在管道(1)上，所述补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亦武，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33