蒸汽轮机高温高压主蒸汽管道布置与应力分析故障解决过程

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AutoPSA在蒸汽轮机高温高压主蒸汽管道布置与应力分析故障解决过程

问题提出人：胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司 范工

项目简介：
来自热电站的高温高压蒸汽(t=540C,P=9.81MPa)经Φ325x34mm母管分成3路,经Φ168x18mm蒸汽管道进入

3台各10MW功率的凝气式工业汽轮机。

问题处理：
1，首先使用AutoPDMS3.0启动AutoCAD2006，打开客户发送过来的模型文件 \System\d\客户例题\胜利

油田\主蒸汽管道计算.dwg，输入sad命令，导出cad模型为AutoPSA文件 主蒸汽管道计算.psa，输入sar

命令，启动AutoPSA计算。
2，在AutoPSA界面显示:Error 8-4: 18号点不能同时限制位移和约束
输入数据错误,计算失败

3，在AutoCAD下输入wnot命令显示全图节点编号，再输入fnode命令查找18号节点，该点是与热电站相

接的管道接口端点，发现设计者在该点设置了固定约束和端点位移，导致不能计算。取消约束，或者取

消位移。我们取消该点约束，保留其位移D1、D2、D3。将该模型另存为主蒸汽管道计算-修改.dwg。
4，重复步骤1，对修改的模型导出，运行应力分析，AutoPSA顺利通过错误检查。点击推荐工况按钮，计算，查看结果，发现三台汽轮机入

口管口及附近限位支架X方向推力高达40吨以上，推力矩也很大。取消汽轮机进口限位支架，把模型另

存为主蒸汽管道计算-修改2.dwg。
5，重复步骤1，对修改的模型导出，运行应力分析，AutoPSA顺利通过错误检查。点击推荐工况按钮，计算，查看结果，发现三台汽轮机入

口管口及附近限位支架X方向推力急剧减小至600kgf以下，推力矩也急剧减小至18000Nm以下。只有固定

支架7号、13号、管端口18号最大推力近10t，最大推力矩高达456500Nm。点击菜单“应力分析-动力分析-选择分析类型-模态”，点击图标计算(类似跑动人形)，在弹出对话框选择自振频率-标准报表，看到管系1阶自振频率0.77Hz，有

振动倾向。从静力分析看，13号固定支架必须取消。现在使用hs命令，修改13号固定架为弹簧架，把模

型另存为主蒸汽管道计算-修改3.dwg。
6，重复步骤1，对修改的模型导出，运行应力分析，AutoPSA顺利通过错误检查。点击推荐工况按钮，计算，查看结果，发现只有管端口18

号最大推力矩高达195832Nm。管系1阶自振频率0.496Hz，振动倾向更严重了。从静力分析看，18号管端

Z向角位移设置为0是不合理的。现在使用catt命令，修改18号管端D1、D2、D3的Z向角位移为空，表示

18号点可绕Z轴旋转，把模型另存为主蒸汽管道计算-修改4.dwg。
7，重复步骤1，对修改的模型导出，运行应力分析，AutoPSA顺利通过错误检查。点击推荐工况按钮，计算，查看结果，发现只有固定架7号最大推力矩高达51296Nm。管系1阶自振频率0.496Hz，振动倾向没有变化。现在取消补偿管段将母管拉直，保留母管中间的那个固定支架，修改其他所有管架为弹簧架，在汽轮机进口小旁路上增设弹簧架，把模型另存为主蒸汽管道计算-修改7.dwg。
8，重复步骤1，AutoPSA顺利通过错误检查。点击推荐工况按钮，计算，查看结果，发现各支架分配荷载均衡合理，应力适中，管段节省，管系1阶自振频率0.687Hz，振动倾向与最初的0.77Hz相比改变很小，因此这是比较优化的管道布置。最初、最终模型分别为 主蒸汽管道计算.dwg、主蒸汽管道计算-修改7.dwg(AutoCAD2004格式)，被压缩在下面的rar格式压缩包里，可供下载。

评价：
经过多次修改管系计算分析对比结果，在获得的最终管系上各支架分配荷载均衡合理，应力适中，管段节省，管系1阶自振频率0.687Hz，虽然与《火力发电厂汽水管道设计技术规程DL/T5054-1996》第7.2.1.1节要求的“管道的一阶固有频率应大于3.5Hz”相差甚远，但振动倾向与最初管系的0.77Hz相比改变很小，因此相对最初管系而言这是比较优化的管道布置。
(本管系还可以进一步优化，使得管材的许用应力极限得到充分发挥。限于时间，不在此讨论，设计者可自行根据力学理论利用AutoPD、AutoPSA进行优化。)

201012152372343837.rar (415 KB, 下载次数: 1763)

2010-12-15 23:07 上传

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蒸汽轮机高温高压主蒸汽管道布置

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