李一劍 趙德芳
摘? ?要:除氧器是電站重要輔機(jī)之一,為了提高除氧器的設(shè)計效率,開發(fā)除氧器結(jié)構(gòu)設(shè)計計算程序就顯得非常必要。本文闡述了除氧器設(shè)計程序的主要功能、使用效果、程序運用GB/T150-2011、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、ASME-BPVC.VIII-1-2017、《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定的理論、計算公式、材料數(shù)據(jù),結(jié)合多年的設(shè)計經(jīng)驗,通過Excel文檔,采用VBA語言開發(fā)出本程序,利用本程序,提高了除氧器初步結(jié)構(gòu)設(shè)計計算準(zhǔn)確性、高效性、全面性及靈活性。
關(guān)鍵詞:除氧器? 結(jié)構(gòu)設(shè)計? 數(shù)據(jù)表? 程序開發(fā)
中圖分類號:TM621.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-098X(2020)03(b)-0054-02
1? 引言
電站除氧器設(shè)計過程中,設(shè)備性能、結(jié)構(gòu)尺寸等相關(guān)數(shù)據(jù)必不可少的,為了縮短技術(shù)準(zhǔn)備時間,特開發(fā)此計算程序。
除氧器的數(shù)據(jù)包括設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、有效容積、總?cè)莘e、筒體的強度要求厚度、封頭的強度計算厚度、疏水出口的最小內(nèi)徑、筒體的需要長度、筒體的重量設(shè)備、封頭重量、內(nèi)件重量、設(shè)備凈重量、運行重量、總重量、安全閥排放量、大部件尺寸、載荷等數(shù)據(jù)。
2? 程序主要功能
2.1 主參數(shù)計算
根據(jù)《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》[1]第二章的內(nèi)容及用戶需求,計算除氧器的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、貯水容積、全幾何容積、單個出水管最小內(nèi)徑、試算或者檢驗鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量運行時給水消耗量所需分鐘數(shù)。
2.2 結(jié)構(gòu)計算
根據(jù)用戶需求,確定設(shè)計規(guī)范(ASME或GB150),確定設(shè)備內(nèi)徑,選取相應(yīng)材料,程序?qū)⒆詣佑嬎阍O(shè)備容積結(jié)構(gòu),通過自動提取所選擇材料在設(shè)計溫度、設(shè)計壓力及相應(yīng)設(shè)計規(guī)范下的許用應(yīng)力值,根據(jù)GB150-2011[2]、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[3]、ASME-2017[4]強度計算相關(guān)公式進(jìn)行自動計算,計算出承壓部件壁厚。
2.3 數(shù)據(jù)表模塊
根據(jù)前面計算后確定的除氧器內(nèi)徑、長度、筒身長度、筒身壁厚、封頭壁厚及機(jī)組容量的選擇等,程序自動根據(jù)相關(guān)公式計算出筒體重量、封頭重量、內(nèi)件碳鋼重量、內(nèi)件不銹鋼重量、平臺扶梯重量、設(shè)備凈重、設(shè)備運行重、設(shè)備總重、平臺扶梯重量,并將各個計算數(shù)據(jù)填入到數(shù)據(jù)表中,數(shù)據(jù)表規(guī)范性的信息將自動錄入到輸出模板。
2.4 安全閥排放量的計算模塊
程序根據(jù)《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》附錄C內(nèi)容第一節(jié)“安全閥最大排汽量計算”中相關(guān)公式編制計算,并建立響應(yīng)數(shù)據(jù)表,通過對安全閥需要排氣量的確定,選擇安全閥的規(guī)格,確定安全閥的選擇是否合理,并計算出單只安全閥的最大排氣量。
2.5 大部件尺寸及性能表
根據(jù)需求的數(shù)據(jù),與前面計算過的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),生成相應(yīng)數(shù)據(jù)表格。
2.5.1 大部件尺寸
根據(jù)計算除氧器的長度、外直徑及工作經(jīng)驗圓整值,可計算出關(guān)鍵部件凈重。
2.5.2 除氧器性能數(shù)據(jù)表
包含排汽量、提升溫度、濃度差、滑壓范圍、冷態(tài)啟動中所需的預(yù)暖時間,濃度差等將生成數(shù)據(jù)表體現(xiàn)。
2.5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表
結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表包含項目名稱、設(shè)備形式、型號、殼體材料、封頭材料、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、最大出力、有效容積、除氧器噴嘴壓降、運行方式、外形尺寸、整體高度、安裝后總高度、焊縫系數(shù)、腐蝕俗量、設(shè)備凈重、運行重、滿水重等數(shù)據(jù)[5]。
2.5.4 測量特性表
根據(jù)用戶需求,一般要求提供安全閥、溫度計、壓力表、液位計等配套件的特性數(shù)據(jù)表。這些配套件的相關(guān)數(shù)據(jù),將與程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián),如安全閥的公稱直徑、流通量、液位計的尺寸規(guī)格及設(shè)計壓力等。
2.6 接口規(guī)格表
程序先將現(xiàn)有除氧器接口統(tǒng)計為一個庫表,使用者可根據(jù)自己的需要或者日積月累進(jìn)行修改或者擴(kuò)充,程序在庫表的右邊建立了一個隨機(jī)表,使用者只需按用戶需求調(diào)整相應(yīng)內(nèi)容的順序,在名稱列的下拉菜單選取名稱就可以了,其余數(shù)值將對應(yīng)輸出顯示。
2.7 供貨范圍表
此模塊不僅提供了庫表供使用者添加或者修改,而且還提供供貨范圍表的外購件、進(jìn)口件的篩選等功能,免去查找生產(chǎn)廠家、規(guī)格的麻煩,大大地提高了準(zhǔn)確率和效率。
3? 信息輸入界面
通過熱平衡圖,進(jìn)行原始數(shù)據(jù)輸入,信息輸入分為以下5種類型:
⑴絕對選擇信息。
有頭或者無頭除氧器的選擇、機(jī)組大小的選擇與給水百分比、設(shè)計規(guī)范、材料選擇、筒身焊接接頭系數(shù)。
⑵絕對輸入信息。
項目名稱(后面的“另存到指定目錄”就是以這個單元格的內(nèi)容命名的)、加熱蒸汽壓力(a)、加熱蒸氣總量、出口給水量、給水出口溫度、VWO工況下蒸汽溫度、要求儲水分鐘數(shù)。
⑶默認(rèn)輸入信息。
正常水位距中心線距離、封頭直段長度、設(shè)計壓力安全系數(shù)。
⑷選擇或者輸入信息。
設(shè)備內(nèi)徑的大小、出水口距底部距離、腐蝕裕量、厚度負(fù)偏差、筒身工藝減薄量、封頭工藝減薄量。
⑸計算后供參考輸入信息。
筒身取用長度、選用設(shè)計壓力(g)、除氧器額定出力(設(shè)計取用)、除氧器蒸汽管道設(shè)計溫度、除氧器本體設(shè)計溫度、選用有效容積、筒體取用厚度(名義厚度)、標(biāo)準(zhǔn)封頭取用厚度(名義厚度)。
程序信息輸入界面如圖1。
4? 程序的特殊處理
(1)輸出格式的處理:結(jié)合實際工作,將設(shè)計過程中除文字以外的內(nèi)容以表格的形式輸出;
(2)供貨范圍、接口數(shù)據(jù)的處理:程序?qū)⒐┴浄秶⒔涌跀?shù)據(jù)表的配件生產(chǎn)廠家的查詢、外購件與進(jìn)口件進(jìn)行歸類,解決了使用過程中的無序性、名稱的不統(tǒng)一等問題;
(3)數(shù)據(jù)的提?。航毂?,利用Excel表格,通過VBA函數(shù)配合進(jìn)行提取;
(4)歸檔處理:保存命令不僅自動將文件以工程名、計算日期為文件名進(jìn)行保存到指定文件,同時將該工程的主要參數(shù)信息(如設(shè)計壓力、有效容積等)自動錄入到一個“目錄”工作薄里面并保存,方便以后查詢、比較、統(tǒng)計;
(5)修正計算:根據(jù)不同情況,有些電廠要求主要設(shè)計數(shù)據(jù)根據(jù)熱平衡圖計算確定,有些電廠是由相關(guān)設(shè)計院來確定好部分設(shè)計數(shù)據(jù),程序設(shè)計了修正計算,我們采取了通過計算得到數(shù)據(jù),然后根據(jù)計算數(shù)據(jù)修正最終數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入;
(6)許用應(yīng)力的選?。撼绦?qū)⒉煌瑖也牧系目估瓘姸圈襜和屈服強度σs建立庫表,然后根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求確定該設(shè)計規(guī)范下的材料的許用應(yīng)力,擴(kuò)大了材料的適用性;
5? 程序使用效果
程序通過晉城2×300MW機(jī)組、越南擴(kuò)建330MW機(jī)組、印度電站 3×660MW超臨界機(jī)組工程、淮北2×660MW機(jī)組等電站項目除氧器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的使用,程序充分展現(xiàn)了在除氧器初步設(shè)計階段的準(zhǔn)確性、高效性、全面性及靈活性。
6? 結(jié)語
通過火電300MW、600MW機(jī)組的工程驗證,程序針對除氧器結(jié)構(gòu)的計算,從信息輸入到文件數(shù)據(jù)的輸出,系統(tǒng)、完善地包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)的全過程,程序自動生成數(shù)據(jù)表、支座載荷表、安全閥排放量計算表、接口表、供貨范圍表。以上數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面,表明程序可靠,方便快捷,達(dá)到了程序化的目的,通過了設(shè)計應(yīng)用的考核。
參考文獻(xiàn)
[1] 電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定[Z].能源安保[1991]709號 1991.8.
[2] GB/T150-2011壓力容器[S].中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)公告(2017年第7號).
[3] TSG 21-2016固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].國家質(zhì)量檢驗檢疫總局,2016.
[4] 孫永貴,陳德昌.新型除氧器的設(shè)計和研究[J].電站輔機(jī),1997(1):4-12.
[5] 李斌.ASME規(guī)范在除氧器及水箱強度計算中的應(yīng)用及計算程序編制[J].電站輔機(jī),2001(2):7-11.