引言

超超臨界發(fā)電機(jī)組是當(dāng)今世界上一項(xiàng)既成熟又不斷發(fā)展的火電技術(shù)，其采用提高蒸汽的壓力、溫度和中間再熱技術(shù)等方式來提高發(fā)電效率，熱效率達(dá)46%-50%，較亞臨界機(jī)組熱效率(41%-45%)有大幅度提高。所以，采用超超臨界發(fā)電技術(shù)是提高煤電機(jī)組發(fā)電效率的主要技術(shù)方向。蒸汽參數(shù)的提高，使鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)與輔機(jī)等方面的測溫工質(zhì)情況發(fā)生了很大的變化，尤其是被測介質(zhì)蒸汽管道中測溫工質(zhì)情況的變化對溫度傳感器提出了新的要求。本文以指定保護(hù)管為例，根據(jù)材料力學(xué)的方法，就超超臨界發(fā)電機(jī)組溫度傳感器的強(qiáng)度安全性進(jìn)行了分析。

一、溫度測量保護(hù)管

1.1保護(hù)管的作用

保護(hù)管是用來保護(hù)感溫元件不受機(jī)械損傷和介質(zhì)化學(xué)腐蝕的裝置，屬于接觸式測量溫度儀表，在生產(chǎn)過程的溫度測量中，通常是將它直接與被測量對象接觸，以保證感溫元件使用的可靠性，延長使用壽命。

1.2對保護(hù)管的基本要求

根據(jù)溫度計(jì)保護(hù)管在超超臨界工況條件下所起的作用，它應(yīng)具備以下特性。

①耐高溫：即在測量溫度上限使用時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生變質(zhì)和變形，同時(shí)，在高溫下受氧化性氣氛或還原性氣氛的作用影響較小，并且有一定的使用壽命。

②耐腐蝕：在用于酸或堿以及在有腐蝕性的介質(zhì)中時(shí)，應(yīng)能保證一定的使用壽命。

③熱傳導(dǎo)性能好：熱導(dǎo)系數(shù)大的材料，可以減小感溫元件的時(shí)間常數(shù)，達(dá)到響應(yīng)時(shí)間快的目的。

④氣密封好：以防止外界有害氣體的侵人，從而避免影響感溫元件使用的可靠性和使用壽命。

⑤耐溫性好：感溫元件在工作中往往存在溫度的沖擊，因此，要求保護(hù)管材料能承受溫度的劇變而不損壞。

⑥強(qiáng)度好：保護(hù)管應(yīng)能承受其在實(shí)際工況條件下所受到的溫度、壓力和流速影響而不被破壞，且具有一定的安全裕度。

在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)上述要求來進(jìn)行保護(hù)管的選擇。

1.3保護(hù)管的常用材料

感溫元件保護(hù)管常用的材料可分為金屬和非金屬兩大類，用戶可根據(jù)其特點(diǎn)和用途選用。溫度保護(hù)管材料選用ICr18NigTi，其最高工作溫度可達(dá)800℃，在高溫下具有良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性能;具有足夠的蠕變斷裂強(qiáng)度和很好的抗高溫腐蝕性能，特別對磷酸和硝酸有很好的耐腐蝕性能。目前，大量的感溫元件保護(hù)套管采用的是ICr18NigTi，它廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電站以及其他工業(yè)的加熱爐、退火爐等溫度測量，但在高溫下抗還原性較差。

1.4保護(hù)套管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了得到正確的溫度測量結(jié)果，感溫元件保護(hù)管的最小插人長度應(yīng)是保護(hù)管直徑的六倍以上，結(jié)構(gòu)形式視實(shí)際工況而定。在超超臨界發(fā)電機(jī)組中，主蒸汽管道等承壓管道溫度測量用保護(hù)管一般采用錐型整體鉆孔管，安裝結(jié)構(gòu)采用焊接式。

二、保護(hù)套管的相關(guān)計(jì)算

為了確保保護(hù)管的安全使用，避免發(fā)生事故，使用者應(yīng)在使用前根據(jù)使用條件進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐振動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算。下面就以超超臨界發(fā)電機(jī)組中主蒸汽管道選用的保護(hù)套管(保護(hù)套管結(jié)構(gòu)形式、直徑和長度已經(jīng)確定錐型保護(hù)管根部直徑39mm、錐型保護(hù)管頂部直徑23mm、錐型保護(hù)管內(nèi)孔直徑6.5mm、長度150mm為例，運(yùn)用材料力學(xué)第四強(qiáng)度理論，對其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析。

2.1計(jì)算時(shí)的假定

為了便于對保護(hù)管進(jìn)行計(jì)算，預(yù)先給出下列假定

①承受均布的載荷：保護(hù)管作為懸臂梁，沿其軸向(即管道徑向)均勻地受到以中心最大流速所產(chǎn)生的最大壓力;

②僅受外壓，內(nèi)壓等于0：即保護(hù)管僅受到外壓作用，管內(nèi)沒有壓力;

③阻尼因素為0：保護(hù)管為無阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng);

④卡門渦流形成的力等于流速壓力;

⑤保護(hù)管工作時(shí)所承受的最大外壓為40MPa，最高溫度為650℃，最大流速為100m/s，測溫介質(zhì)為蒸汽;

⑥保護(hù)管安裝結(jié)構(gòu)：焊接。http://www.whtlhgdq.com/dnjljc/174.html