燒結機主排氣管道補償量有限元分析

薛寧

（中冶長天國際工程有限責任公司 湖南長沙 410000）

燒結機主排氣管道補償量有限元分析

薛寧

（中冶長天國際工程有限責任公司 湖南長沙 410000）

本文針對燒結機主排氣管道（廠房外）補償器的補償量進行分析，建立了三維實體模型，并利用有限元軟件進行結構熱耦合分析，確定了補償器軸向和徑向位移，為工程設計提供了理論依據(jù)。

主排氣管；補償量；有限元

引言

主排氣管道（廠房外）分脫硫系和非脫硫系，脫硫系和非脫硫系主排氣管道結構對稱，分別含有2個補償器，支撐架上部設置一個補償器，支撐架下部設置一個補償器，由于2個補償器設備相同，而上部補償器的伸縮量要求相對較大，故本文針對單個主排氣管道的上部補償器的補償量進行分析計算，獲得補償器軸向和橫向補償值，以校核補償器設備是否滿足工況要求。

1 結構材料物理特性

材料采用Q235，其物理特性如下：彈性模量：2.06×105MPa泊松比：0.3，密度：7850kg/m3，線性膨脹系數(shù) 1.2×10-5/℃。

2 三維實體建模

利用三維Inventor軟件對主排汽管道（單系列）進行建模，管道壁厚12mm，省去了管道環(huán)形加強筋，如圖1所示，圖1中上部缺口為補償器所在安裝位置，管道中部2個支座為主排汽管道支撐架活動座和固定座，上部為活動座，下部為固定座。

圖1 三維實體模型

3 有限元模型及邊界條件

（1）利用ansys軟件對主排汽管道三維實體模型進行有限元劃分，單元數(shù)量189182個，如圖2所示。

圖2 主排汽管道有限元模型

（2）邊界條件為：

①煙氣溫度150℃；如圖3所示。

②管道頂端斷面固定約束，補償器與管道上部接口端面為自由約束，補償器與管道下部接口端面為自由約束，管道自由支座底面為滑動支承約束，管道固定支座底面為固定約束。

③整體受重力載荷。

④風載（考慮沿海地區(qū)A級風載）。

圖3 溫度加載

4 熱力學與結構靜力學耦合分析

分析計算主排汽管道在工況溫度下（150℃），受自身重力及風載情況下，補償器安裝端面位移情況。計算結果如圖4～6所示，上半部軸向向下位移14.5mm，下半部軸向向上位移22.9mm，補償器軸向補償量為37.4mm，橫向位移最大位移差為6.5mm。

圖4 上半部軸向向下位移（14.5mm）

圖5 上半部軸向向下位移（22.9mm）

5 結論與分析

圖6 橫向位移

本文利用Ansys軟件對主排氣管道（廠房外）上部補償器伸縮量進行分析仿真，仿真結果為補償器軸向伸縮量為37mm，橫向伸縮量為6.5mm，此值均小于補償器設備允許的補償值（軸向100mm，徑向35mm），綜合分析認為補償器設備選型能夠滿足實際工況需要。

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TF321

A

1004-7344（2016）08-0233-02

2016-2-16

薛寧（1982-），男，中級，碩士，主要從事機械設計制造工作。