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充SF6气体800kV GIS母线管道强度分析研究

2020-12-11阅读(528)

充SF6气体800kV GIS母线管道强度分析研究

论文摘要

800kV GIS母线管道是GIS中用于封闭开关设备的封闭铝材料管道壳体,该设备是750kV变电站的重要装备之一。由于设备体积大,相间距大等特点,母线往往很长。且变电站一般建在高海拔、环境条件苛刻的地区,温差载荷很大,长母线会产生较大的变形,且其内充满的SF6气体,不允许泄露。因此有必要对其机械强度进行分析计算,但国内尚未对此进行过强度分析研究。本文以充满SF6气体的800kV GIS母线管道为对象,通过结构分析,载荷确定,选取M1母线和M2支线两种典型结构,利用CAESARII管道应力有限元法计算分析了极限条件下工程模型中各关键节点的机械特性,并重点进行了应力、变形及强度失效分析。通过计算和分析知,GIS长母线管道两端垂直管道与接地母线法兰连接附近最危险,母线管道处局部区域受力和应力过大。原因是水平管道的水平轴向力很大,建议改变最左端和最右端的结构。GIS母线管道的中间支架受力较小,可以考虑减小固定支架的尺寸。可以通过改变H型钢的布置方法以及加大其沿管线方向的宽度尺寸来提高支架主要承载方向的刚度和强度。GIS支线通过改变结构,在弯头处设立固定支架后,提高了壳体抵抗变形的能力,支线两端固支的上、下端弯曲应力明显下降,螺栓应力下降。为减小整个管道壳体和支架上的的受力,还可以采取放松长轴方向的波纹管,使膨胀节发挥作用,吸收管道温差变形,减少两端固定支架处受力。影响充满SF6气体800kV GIS母线管道机械强度的主要因素是典型结构的组成和温差,温差大的季节管道的机械强度低。通过典型结构和温差的优化调整可以减少载荷和应力的最大值,改善管道的安全性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题的背景和意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 题目来源
  • 第二章 管道强度计算分析基本模型
  • 2.1 母线管道的组成
  • 2.2 管道系统载荷分析
  • 2.2.1 母线管道的载荷
  • 2.2.2 基本计算模型
  • 2.2.3 受力下管道强度安全判据
  • 2.3 管道强度计算模型
  • 2.3.1 固定刚性支架刚度理论计算
  • 2.3.2 固定支架处螺栓计算方法
  • 第三章 管道机械特性应力计算与分析方法
  • 3.1 CAESARⅡ管道应力分析软件简介
  • 3.2 CAESARⅡ管道应力分析软件的理论基础
  • 3.3 CAESARⅡ管道应力分析软件的分析程序
  • 3.3.1 数据输入
  • 3.3.2 程序运行
  • 3.3.3 计算结果分析与判断
  • 3.4 管道机械特性应力计算与分析
  • 3.4.1 三维几何图
  • 3.4.2 载荷工况
  • 3.4.3 软件计算结果分析
  • 第四章 管道壳体应力计算与强度分析
  • 4.1 代号M1母线壳体应力校核及强度分析
  • 4.1.1 代号M1母线管道概况
  • 4.1.2 夏季施工时代号M1母线壳体应力校核
  • 4.1.3 冬季施工时代号M1母线壳体应力校核
  • 4.1.4 代号M1母线壳体强度分析
  • 4.2 代号M2支线（拐弯处无固定支架时）壳体应力校核及强度分析
  • 4.2.1 代号M2支线管道（拐弯处无固定支架时）概况
  • 4.2.2 夏季施工时代号M2支线管道（拐弯处无固定支架时）应力校核
  • 4.2.3 冬季施工时代号M2支线管道（拐弯处无固定支架时）应力校核
  • 4.2.4 代号M2支线管道（拐弯处无固定支架时）强度分析
  • 4.3 代号M2支线（拐弯处设固定支架时）应力校核计算及强度分析
  • 4.3.1 代号M2支线管道（拐弯处设固定支架时）概况
  • 4.3.2 夏季施工时代号M2支线管道（拐弯处设固定支架时）应力校核
  • 4.3.3 冬季施工时M2支线管道（拐弯处设固定支架时）应力校核
  • 4.3.4 M2支线管道（拐弯处设固定支架时）强度分析
  • 第五章 母线及支线上固定支架受力计算分析
  • 5.1 固定支架受力模型
  • 5.2 固定支架最大许可轴向力
  • 5.2.1 母线下端固定支架
  • 5.2.2 套管下端固定支架
  • 5.2.3 支线下固定支架
  • 5.3 母线及支线下固定支架所受载荷分析
  • 5.3.1 母线M1固定支架所受载荷
  • 5.3.2 代号M2支线（拐弯处不设固定支架时）的固定支架载荷
  • 5.3.3 代号M2支线（拐弯处设固定支架时）固定支架载荷
  • 5.4 母线及支线下固定支架上下端所受应力校核
  • 5.5 结论及改进措施
  • 第六章 管道波纹管受力及变形分析
  • 6.1 几种波纹管简介
  • 6.1.1 带碟簧的波纹管
  • 6.1.2 直管压力平衡波纹补偿器
  • 6.2 代号M1母线上波纹管受力及变形计算
  • 6.3 代号M2支线（拐弯处不设固定支架时）波纹管受力及变形计算
  • 6.4 代号M2支线（拐弯处设固定支架时）波纹管受力及变形计算
  • 第七章 管道法兰及固定支座螺栓校核
  • 7.1 法兰密封
  • 7.2 代号M1母线法兰及固定支座螺栓校核
  • 7.3 代号M2支线加固支法兰及固定支座螺栓校核
  • 7.4 代号M2支线无固定支架法兰及固定支座螺栓校核
  • 7.5 结论及改进措施
  • 第八章 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的论文
  • 详细摘要

    • 相关论文文献

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