超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103678813103678813A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310698803.4(22)申请日2013.12.18(71)申请人广东电网公司电力科学研究院地址510080广东省广州市越秀区东风东路水均岗8号申请人武汉大学(72)发明人湛志钢徐齐胜熊杨恒程婷李方勇钱堃(74)专利代理机构广州知友专利商标代理有限公司44104代理人周克佑(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法(57)摘要超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法：S1在测点上布置测量设备；S2采集多个测点、不同工况、不同时刻的压力、温度、流量海量数据；S3工况采集数据的前处理；S4运用COMSOL软件建立各数据采集点处管子的物理数学模型；S5将S3处理好的海量数据按照COMSOL软件要求以时间变量的参数整理输入至物理数学模型中，计算得到结果；S6计算数据的后处理；S7计算数据结果分析：导出文件输入至数据分析软件中，给出管子氧化皮在不同工况条件下各参数变化曲线；通过数据及其曲线图可进行后续分析或进一步的模拟分析所用。本发明中的评估方法一方面涉及了瞬态过程氧化皮中温度、应力分析；另一方面采用实测采集的FCB过程数据，使得评估方法更加真实有效。CN103678813ACN103678ACN103678813A权利要求书1/1页1.一种超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法，其特征是：包括以下步骤：S1在锅炉高温受热面管子的多个测点上布置测量设备及数据采集设备；S2通过测量设备及数据采集设备或电厂SIS系统、MIS系统采集锅炉高温受热面管子多个测点、不同工况、不同时刻的压力、温度、流量海量数据并存储之；S3工况采集数据的前处理：将采集到的海量数据在excel中分类处理成随时间变化的量，作为数值模拟备用文档；S4模拟软件建立瞬态模型：运用COMSOL软件建立各数据采集点处管子的物理数学模型，采集数据来自SIS系统的测点数据，真实描述管子的内部结构特性以及运行环境的工况条件；S5模拟结果中应力、温度等参数在不同位置处数据的导出：将S3处理好的海量数据按照COMSOL软件要求以时间变量的参数整理输入至物理数学模型中，计算数值模拟得到结果；S6计算数据的后处理：通过COMSOL软件后处理功能将关键点的相关温度、压力、应力数据导出为文件；S7计算数据结果分析：导出文件输入至origin或excel数据分析软件中，给出管子氧化皮在不同工况条件下各参数变化曲线；通过数据及其曲线图进行后续分析或进一步的模拟分析所用。2.根据权利要求1所述的超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法，其特征是：所述的步骤S4具体为：建立有限元模型，加载的工况参数采集于电厂锅炉在甩负荷过程或FCB过程的数据，整个过程为瞬态状态，基于过热器管子的几何结构对称和假设所承受热载荷的对称特性，选取管子的1/4截面，采用COMSOL软件建立管子截面的二维热分析数值模型；简化和假设：（1）基体和氧化皮、各层氧化物界面结合良好，连续且各向同性，不计接触热阻，氧化皮没有出现大面积剥落现象；（2）氧化皮简化成Fe3O4和Fe-Cr尖晶石的双层结构，基体和氧化皮界面没有显著的显微变化；（3）高温受热面管子在蒸汽侧氧化过程中，符合能量守恒定律和质量守恒定量，管子的整体壁厚保持不变；（4）管子外侧没有出现烟气偏差，烟气流动场和温度场均匀；（5）不考虑管子基体、氧化皮疲劳和蠕变等因素；模型边界条件：（1）过热器管子蒸汽侧温度、压力为采自电厂实测数据值；（2）管子烟气侧温度、速度、流量数据结合锅炉设计资料通过热力计算获得；（3）管子两壁面为对流换热，对流换热系数由相应计算公式用模拟软件计算而得；（4）管子初始温度为初始流体稳态温度场下的计算数值。2CN103678813A说明书1/4页超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法技术领域[0001]本发明涉及一种超超临界机组锅炉高温受热面管子氧化皮的评估方法，尤其是涉及一种基于海量实测数据与多参数瞬态数值模拟技术耦合对氧化皮进行评估的方法。本发明适用于超超临界机组锅炉瞬态工况下高温受热面管子中温度、应力、应变的估计，研究管子中氧化皮的生长、破裂、剥落的过程。背景技术[0002]目前电厂超超临界机组中过热器、再热器等高温受热面的管子在受到两侧流体中水分子的作用下生成大量的氧化皮。达到一定的条件时，管子上的氧化皮越来越厚并破裂，最后剥落。这些剥落的氧化皮剥落后在管道某些部位堆积，致使管子的流体