电厂锅炉“四管”的寿命评估与故障诊断

论文摘要

电站锅炉的安全经济运行是电站安全生产的重要环节。在锅炉中,水冷壁、过热器、再热器和省煤器是主要受热面。这四种受热管(简称锅炉“四管”)发生爆管事故是锅炉主要的事故类型,对这些管子进行合理的寿命评估和故障诊断,可以预防或减少锅炉事故的发生,提高电厂锅炉运行的安全性和经济性。探讨了锅炉“四管”的失效机理,针对锅炉“四管”各自的工作环境和工作特点,对其主要的失效方式和失效部位进行了分析,使“四管”爆漏的防治具有针对性。研究了锅炉受热面管子的寿命损耗模式,探讨了热应力、管壁温度、飞灰磨损、腐蚀等因素对炉管寿命的影响。研究了材料老化与寿命损耗之间的关系,根据锅炉“四管”主要失效模式,结合寿命影响因素,建立了寿命评估模型。根据故障树诊断法原理,建立了锅炉“四管”爆漏失效的故障树,并进行了定性与定量地分析,指出了锅炉“四管”故障的主要失效模式和诱发因素,并提出有针对性的防治措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外火电厂设备故障诊断技术研究概况
• 1.2.1 国外设备诊断技术的发展概况
• 1.2.2 国内设备诊断技术的发展概况
• 1.2.3 设备诊断技术的发展动向
• 1.3 电厂高温部件剩余寿命评估概况
• 1.3.1 典型的寿命评估方法
• 1.3.2 欧美日寿命评估技术的比较
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 锅炉"四管"的失效机理与方式
• 2.1 锅炉"四管"的主要作用
• 2.2 锅炉"四管"的失效特性与机理
• 2.2.1 锅炉"四管"失效特性
• 2.2.2 锅炉"四管"的失效机理
• 2.3 锅炉"四管"的主要失效方式和部位
• 2.3.1 水冷壁管的主要失效方式和部位
• 2.3.2 过（再）热器管的主要失效方式和部位
• 2.3.3 省煤器管的主要失效方式和部位
• 2.4 小结
• 第三章 锅炉"四管"故障成因的综合分析
• 3.1 锅炉"四管"的应力分析
• 3.1.1 弹性应力
• 3.1.2 弹塑性应力
• 3.1.3 由重量载荷引起的应力分析
• 3.1.4 持久强度
• 3.1.5 弯管部分的应力分析
• 3.2 热应力
• 3.2.1 稳态传热状态下的热应力
• 3.2.2 变工况运行时的热应力
• 3.3 锅炉"四管"的壁温分析
• 3.3.1 无水垢时的壁温分析
• 3.3.2 有水垢时的壁温分析
• 3.3.3 灰壁温度
• 3.4 锅炉"四管"的壁厚分析
• 3.4.1 炉管的磨损减薄
• 3.4.2 炉管的腐蚀减薄
• 3.4.3 炉管的高温氧化分析
• 3.5 小结
• 第四章 锅炉"四管"的寿命评估
• 4.1 锅炉热管的寿命预测的一般步骤
• 4.2 高温金属材料的老化问题
• 4.2.1 显微组织的球化行为
• 4.2.2 碳化物相的粗化行为
• 4.2.3 碳化物相的成分变化
• 4.2.4 碳化物相结构的变化
• 4.3 过（再）热器管的剩余寿命评估
• 4.3.1 仅过热情况下的寿命评估
• 4.3.2 过热与腐蚀共同作用下的寿命评估
• 4.3.3 蠕变与疲劳交互作用下的寿命评估
• 4.4 省煤器管的剩余寿命评估
• 4.5 水冷壁管子的寿命评估
• 4.6 小结
• 第五章 锅炉"四管"的故障诊断分析
• 5.1 火电厂故障诊断技术基础
• 5.1.1 火电厂设备诊断技术的主要技术内容
• 5.1.2 电力设备故障诊断与分析方法
• 5.2 故障树分析法
• 5.2.1 故障树分析法的定义
• 5.2.2 FTA方法步骤
• 5.2.3 故障树的数学分析
• 5.2.4 故障树的定性分析
• 5.2.5 故障树的定量分析
• 5.3 锅炉"四管"故障树的建立与分析
• 5.3.1 锅炉水冷壁管爆管失效的故障树分析
• 5.3.2.锅炉过（再）热器管爆管失效的故障树分析
• 5.3.3 锅炉省煤器管爆管失效的故障树分析
• 5.4 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士研究生期间发表论文