新颁布水管锅炉强度计算标准对锅炉设计的影响_战京丽
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# 147#
# 机械研究与应用 #
检测与控制
2. 2. 3 杂波的判断原则 如果氧传感器信号电压波形上的杂波比较明显,
则它通常与发动机的故障有关, 在发动机修理后应消 失; 如果氧传感器信号电压波形上的杂波不明显, 排 气中的 HC 和氧的含量正常, 发动机的转动或怠速运 转比较平稳, 则该杂波是正常的, 在发动机修理中一 般不能消除。
厚, 而仅为理论计算厚度加考虑腐蚀减薄附加壁厚, 锅筒筒体等的取用壁厚也不再按最小壁厚选取, 新标 准引入的设计计算厚度概念与原标准最小壁厚概念
等同, 取用壁厚不小于设计计算厚度。这种调整在设 计时的取用厚度上无明显变化, 但在成品检验时, 只 要符合最小需要厚度即可满足厚度要求。
3. 3. 2 修改锅炉出口设计附加压力的取值方法 新标准在确定受压元件计算压力时将 $P a 由原
新版 5水管锅炉受压元件强度计算 6GB /T 92222008标准已 于 2008年 01 月 31 日发布, 于 2008 年 07月 01日实施, 必将对锅炉的设计产生重要影响。
2 标准简介
2. 1 范 围 新版 5水管锅炉受压元件强度计算 6标准规定了
水管锅炉受压元件的强度计算方法、结构和材料要求 及材料许用应力; 提供了决定元件最高允许计算压力 的验证方法。标准适用于额定压力不低于 0. 1MP a 的固定式水管蒸汽锅炉和固定式水管热水锅炉的受 压元件, 包括锅筒筒体、集箱筒体、管子、锅炉范围内 的管道、凸形封头、平端盖及盖板和异形元件。
综合以上所述引起氧传感器信号异常的原因很 多, 常见以下见种: ¹ 燃油压力异常; º 喷油器异常; » 真空是否泄 漏; ¼进气岐管压 力传感器的信号 异 常; ½ 燃油蒸发排放炭罐控制系统异常; ¾发动机点 火系异常; ¿ 发动机 ECU 及线路异常; À氧传感器性 能异常等。总之, 氧传感器是燃油反馈控制系统的重
降低, 可节约一定的金属耗量。 3. 3. 3 修改筒体厚度下偏差负值附加厚度选取原则
对于考虑钢板厚度负偏差的附加厚度, 原标准规
定 / 钢板下偏差 的负值当 S [ 20mm 时取 0. 5mm, 如 钢板下偏差的负值超过 0. 5mm, 则在附加壁厚中还 应加上此超出值 0[ 2] , 即无论钢板厚度负偏差实际为 多少, 计算 时都不 能低于 0. 5mm, 这显然 是不合理 的。新标准对此条进行了修改, 改为 / 考虑钢板厚度 负偏差的附加厚度, C3, 当 D[ 20mm 时, 取钢板标准 规定的厚度负偏差 0[ 1 ] 。显然这种规定是合理的, 如 GB 713- 2008中 Q 345R钢 板规定的 厚度负 偏差为
[ 2 ] 王凤岐. 汽车诊断技术 [ M ] . 北京: 人民交通出版社, 1995. [ 3 ] 朱 军. 电子控制发动机电路波 形分析 [M ]. 北 京: 机械工 业出
关键词: 锅炉设计; 标准修订; 强度计算
中图分类号: TF54
文献标识码: A
文章编号: 1006- 4414( 2009) 04- 0146- 02
Influence of the new ed ition boiler strength ca lcu lation standard of
w ater- tube boiler on boilers design
» 锅筒筒体厚度
按式 ( 9) , 理论计算壁厚:
SL =
PDn 2Um in [ R ] - P
= 2 @ 0.
1. 04 @ 800 422 @ 112. 5- 1. 12
= 8. 855mm
按式 ( 10) , 锅筒筒体成品最小壁厚:
Dm in = SL + C1 = 8. 855+ 0. 5= 9. 355 mm 锅筒筒体设计计算厚度:
标准增加的主要内容及影响新标准增加的内容比较多但有实质性影响的主要是增加了规范性引用文件使这些引用文件的内容成为新标准的条款增加了术语和定义使本标准的使用者感到清晰增加了部分国内和国外常用钢材的基本许用应力使锅炉设计者使用这些钢材有了充足的依据增加了一个视为补强结构的未焊透管接头使设计者不再拘泥与工艺方面担忧增加了有限元应力分析设计计算确定元件最高允许计算压力的方法使锅炉设计有了另一个全新的计算方法有可能使高压锅炉受压元件的厚度大幅降低
2. 2 历史沿革 1962年由国家电 力部发布了 DZ173 - 19625水
管锅炉受压元件强度计算暂行规定 6; 1977年由第一 机械工业部和 国家劳 动总局 联合发 布了 JB2194 19775水管锅炉受压元件强度计算 6; 1988年由国家 标准总局批准发布了 GB /T9222- 19885水管锅炉受 压元件强度计算 6; 2008年由国家质量监督检验检疫 总局和国家标准化管理委员会联合发布了 GB /T9222 - 20085水管锅炉受压元件强度计算 6。
in 2008 is introduced. T he in fluence for bo iler design is described and the instances o f design ca lculation and suggestions are
g iven.
K ey word s: bo ile r design; standard rev is ion; strength calculation
标准的 / 锅炉出口安全阀低始启压力与额定压力之差 值 0[ 2] 修改为 / 附加压力 0[ 1, 3] , 与 GB /T165085锅壳锅 炉受压元件强度 6计算相统一, 经此修改 $P a 取值的 下降 , 对于水管热水锅炉的计算厚度有重要影响。
表 1 新旧标准 $Pa 取值对照表
1988 版标准 $P a 取值 [2]
$P a = 0. 04 @P e = 0. 04MP a $P z = 0; P sz = 0 P g = P e + $P z + $P sz = 1. 0+ 0+ 0= 1. 0M Pa P = P g + $P a = 1. 0+ 0. 04= 1. 04M P a º 许用应力
[ R ] = G @ [ R] J = 0. 9 @ 125= 112. 5MP a 式中: [ R ] J为基本许用应力, M Pa; G为基本许用应力 修正系数。
要部件, 用示波器观察到氧传感器的信号电压波形, 能反映出发动机的机械部分、燃油供给系统、点火系 统以及发动机 ECU 系统的运行情况, 从而可以进行 发动机机械、电控系统故障的分析与诊断。
参考文献:
[ 1 ] 鲁植雄. 汽车电喷发动机波形分 析图解 [M ]. 南 京: 江苏科 学技 术出版社, 2001.
3 标准的主要修改内容及其对锅炉设计的影响
3. 1 标准修改的基本情况 新标准与原标准相比, 增加了 15项新内容; 共有
32个条款的内容进行了不同程度的调整和修改; 有 2 条做了删除, 取消了 2个附录。 3. 2 标准增加的主要内容及影响
新标准增加的内容比较多, 但有实质性影响的主 要是增加了规范性引用文件, 使这些引用文件的内容 成为新标准的条款; 增加了术语和定义使本标准的使 用者感到清晰; 增加了部分国内和国外常用钢材的基 本许用应力, 使锅炉设计者使用这些钢材有了充足的 依据; 增加了一个视为补强结构的未焊透管接头, 使 设计者不再拘泥与工艺方面担忧; 增加了有限元应力 分析设计计算确定元件最高允许计算压力的方法, 使 锅炉设计有了另一个全新的计算方法, 有可能使高压 锅炉受压元件的厚度大幅降低。
1前 言
锅炉既是关系国计民生的特种承压设备, 又是重 要的能源动力装置, 大到火力发电厂小到民用采暖都 离不开它, 锅炉的质量是关系到国家财产和人民生命 安全的大事, 国家从 20世纪 50年代初就成立专门机 构, 从安全的角度制定相关法规, 协调指导制定设计 制造标准, 并从设计、制造、安装、使用、修理改造和报 废等环节严格控制锅炉的安全质量, 达到了预期的控 制效果。锅炉受压元件强度问题是锅炉安全质量的 核心, 国家颁布的各项 5锅炉受压元件强度计算 6标 准是锅炉设计者严格遵循的准则, 是锅炉设计安全的 保证, 因此, 锅炉受压元件强度计算标准的每一次修 订和发布, 都受到锅炉行业各方的密切关注。
DS = DL + C = 8. 855+ 0. 5+ 0. 3= 9. 655mm 锅筒筒体取用厚度:
S = 10 mm > 9. 655 mm 即: 锅筒筒体取用厚度为 10 mm。 在同等条件下, 新标准与原标准相比, 取用厚度 减小 2mm, 即减小 20% 。 从以上简单例子可以看出, 对于水管热水锅炉的 计算厚度新标准与原标准相比, 厚度可以有较大幅度
= 9. 544mm
按式 ( 10) , 锅筒筒体最小壁厚:
Sm in = SL + C = 10. 737+ 0. 5+ 0. 5= 10. 544mm 锅筒筒体取用厚度: S = 12mm > 10. 294mm, 即锅筒筒体取用厚度为 12mm。 ( 2) 采用 2008版标准计算 ¹ 计算压力确定 [ 1]
2008版标准 $P a 取值 [ 1]
1. 12 P g 但不小于 P g + 0. 07M Pa
P e[ 0. 8M Pa时, $P a= 0. 03M Pa; 0. 8M Pa< P e[ 5. 9M Pa时, $P a = 0. 04P e; P e > 5. 9M Pa时, $P a= 0. 05P e
[ R ] = G @ [ R ] J = 0. 9 @ 125= 112. 5M Pa 式中: [ R] J为基本许用应力, M P a; G为基本许用应力 修正系数。
» 锅筒筒体厚度 按式 ( 9) , 理论计算壁厚:
SL =
PDn 2Um in [ R ] - P
= 2 @ 0.
1. 2 @ 800 422 @ 112. 5- 1. 12
Zhan Jing- li
( Lanzhou branch. , China eighth m eta llurgical construction corporation installing comp any , Lanzhou Gansu 730070, Ch ina)
Abstrac t: The importantm odifica tion for 5 Streng th ca lculation of pressure parts for w ater- tube bo ilers6 decreed and executed
表 1 中: P e 为锅炉额定工作压力, MP a; P a 为附 加压力, M P a; P g 为工作压 力, MP a; P g = P e + $P z + $P sz; P z 为介质流动阻力附加压力, M Pa; P sz为计算元 件所受液柱静压, M Pa。
计算实例: 某卧式水管热水锅炉, 额定工作压力 1. 0M Pa, 工作温度 115e , 锅筒筒体材料 Q245R, 内径 D n = 800mm, 最小减弱系数 0. 422, 采用双面自动焊, 锅筒筒体厚度对照计算结果如下。
经验交流
# 机械研究与应用 #
新颁布水管锅炉强度计算标准对锅炉设计的影响*
战京丽
( 中国八冶建设集团安装公司 兰州分公司, 甘肃 兰州 730030)
摘 要: 介绍了 2008年颁布执行的 5水管锅炉受压元件强度计算 6标准的重要修改 内容, 阐 述了这些 变化对锅炉 设计 的影响, 给出了设计计算的实例, 提出了设计建议。
* 收稿日期: 2009- 05- 23 作者简介: 战京丽 ( 1963- ) , 女, 辽宁海城人, 工程师, 主要从事工业锅炉设计制造技术和质量检验管理方面的工作。
# 146#
# 机械研究与应用 #
经验交流
3. 3 新标准修改的主要内容及影响 3. 3. 1 修改的定义
与原标准相比, 新标准最小厚度 Dm in概念发生了 变化, 以锅筒 筒体为例, 含义变为 / 筒体成品最 小需 要厚度 0[ 1] 。最小壁厚 Dm in不再是理论计算厚度加考 虑腐蚀减薄、钢板下偏差的负值和工艺减薄的附加壁
( 1) 采用 1988版标准计算 ¹ 计算压力确定 [ 2] $P a = 0. 12 @ 1. 0= 0. 12M Pa
$P z = 0; P sz = 0 Pg = Pe + $P z + $P sz = 1. 0+ 0+ 0= 1. 0M P a
P = Pg + $P a = 1. 0+ 0. 12= 1. 12M Pa º 许用应力
# 147#
# 机械研究与应用 #
检测与控制
2. 2. 3 杂波的判断原则 如果氧传感器信号电压波形上的杂波比较明显,
则它通常与发动机的故障有关, 在发动机修理后应消 失; 如果氧传感器信号电压波形上的杂波不明显, 排 气中的 HC 和氧的含量正常, 发动机的转动或怠速运 转比较平稳, 则该杂波是正常的, 在发动机修理中一 般不能消除。
厚, 而仅为理论计算厚度加考虑腐蚀减薄附加壁厚, 锅筒筒体等的取用壁厚也不再按最小壁厚选取, 新标 准引入的设计计算厚度概念与原标准最小壁厚概念
等同, 取用壁厚不小于设计计算厚度。这种调整在设 计时的取用厚度上无明显变化, 但在成品检验时, 只 要符合最小需要厚度即可满足厚度要求。
3. 3. 2 修改锅炉出口设计附加压力的取值方法 新标准在确定受压元件计算压力时将 $P a 由原
新版 5水管锅炉受压元件强度计算 6GB /T 92222008标准已 于 2008年 01 月 31 日发布, 于 2008 年 07月 01日实施, 必将对锅炉的设计产生重要影响。
2 标准简介
2. 1 范 围 新版 5水管锅炉受压元件强度计算 6标准规定了
水管锅炉受压元件的强度计算方法、结构和材料要求 及材料许用应力; 提供了决定元件最高允许计算压力 的验证方法。标准适用于额定压力不低于 0. 1MP a 的固定式水管蒸汽锅炉和固定式水管热水锅炉的受 压元件, 包括锅筒筒体、集箱筒体、管子、锅炉范围内 的管道、凸形封头、平端盖及盖板和异形元件。
综合以上所述引起氧传感器信号异常的原因很 多, 常见以下见种: ¹ 燃油压力异常; º 喷油器异常; » 真空是否泄 漏; ¼进气岐管压 力传感器的信号 异 常; ½ 燃油蒸发排放炭罐控制系统异常; ¾发动机点 火系异常; ¿ 发动机 ECU 及线路异常; À氧传感器性 能异常等。总之, 氧传感器是燃油反馈控制系统的重
降低, 可节约一定的金属耗量。 3. 3. 3 修改筒体厚度下偏差负值附加厚度选取原则
对于考虑钢板厚度负偏差的附加厚度, 原标准规
定 / 钢板下偏差 的负值当 S [ 20mm 时取 0. 5mm, 如 钢板下偏差的负值超过 0. 5mm, 则在附加壁厚中还 应加上此超出值 0[ 2] , 即无论钢板厚度负偏差实际为 多少, 计算 时都不 能低于 0. 5mm, 这显然 是不合理 的。新标准对此条进行了修改, 改为 / 考虑钢板厚度 负偏差的附加厚度, C3, 当 D[ 20mm 时, 取钢板标准 规定的厚度负偏差 0[ 1 ] 。显然这种规定是合理的, 如 GB 713- 2008中 Q 345R钢 板规定的 厚度负 偏差为
[ 2 ] 王凤岐. 汽车诊断技术 [ M ] . 北京: 人民交通出版社, 1995. [ 3 ] 朱 军. 电子控制发动机电路波 形分析 [M ]. 北 京: 机械工 业出
关键词: 锅炉设计; 标准修订; 强度计算
中图分类号: TF54
文献标识码: A
文章编号: 1006- 4414( 2009) 04- 0146- 02
Influence of the new ed ition boiler strength ca lcu lation standard of
w ater- tube boiler on boilers design
» 锅筒筒体厚度
按式 ( 9) , 理论计算壁厚:
SL =
PDn 2Um in [ R ] - P
= 2 @ 0.
1. 04 @ 800 422 @ 112. 5- 1. 12
= 8. 855mm
按式 ( 10) , 锅筒筒体成品最小壁厚:
Dm in = SL + C1 = 8. 855+ 0. 5= 9. 355 mm 锅筒筒体设计计算厚度:
标准增加的主要内容及影响新标准增加的内容比较多但有实质性影响的主要是增加了规范性引用文件使这些引用文件的内容成为新标准的条款增加了术语和定义使本标准的使用者感到清晰增加了部分国内和国外常用钢材的基本许用应力使锅炉设计者使用这些钢材有了充足的依据增加了一个视为补强结构的未焊透管接头使设计者不再拘泥与工艺方面担忧增加了有限元应力分析设计计算确定元件最高允许计算压力的方法使锅炉设计有了另一个全新的计算方法有可能使高压锅炉受压元件的厚度大幅降低
2. 2 历史沿革 1962年由国家电 力部发布了 DZ173 - 19625水
管锅炉受压元件强度计算暂行规定 6; 1977年由第一 机械工业部和 国家劳 动总局 联合发 布了 JB2194 19775水管锅炉受压元件强度计算 6; 1988年由国家 标准总局批准发布了 GB /T9222- 19885水管锅炉受 压元件强度计算 6; 2008年由国家质量监督检验检疫 总局和国家标准化管理委员会联合发布了 GB /T9222 - 20085水管锅炉受压元件强度计算 6。
in 2008 is introduced. T he in fluence for bo iler design is described and the instances o f design ca lculation and suggestions are
g iven.
K ey word s: bo ile r design; standard rev is ion; strength calculation
标准的 / 锅炉出口安全阀低始启压力与额定压力之差 值 0[ 2] 修改为 / 附加压力 0[ 1, 3] , 与 GB /T165085锅壳锅 炉受压元件强度 6计算相统一, 经此修改 $P a 取值的 下降 , 对于水管热水锅炉的计算厚度有重要影响。
表 1 新旧标准 $Pa 取值对照表
1988 版标准 $P a 取值 [2]
$P a = 0. 04 @P e = 0. 04MP a $P z = 0; P sz = 0 P g = P e + $P z + $P sz = 1. 0+ 0+ 0= 1. 0M Pa P = P g + $P a = 1. 0+ 0. 04= 1. 04M P a º 许用应力
[ R ] = G @ [ R] J = 0. 9 @ 125= 112. 5MP a 式中: [ R ] J为基本许用应力, M Pa; G为基本许用应力 修正系数。
要部件, 用示波器观察到氧传感器的信号电压波形, 能反映出发动机的机械部分、燃油供给系统、点火系 统以及发动机 ECU 系统的运行情况, 从而可以进行 发动机机械、电控系统故障的分析与诊断。
参考文献:
[ 1 ] 鲁植雄. 汽车电喷发动机波形分 析图解 [M ]. 南 京: 江苏科 学技 术出版社, 2001.
3 标准的主要修改内容及其对锅炉设计的影响
3. 1 标准修改的基本情况 新标准与原标准相比, 增加了 15项新内容; 共有
32个条款的内容进行了不同程度的调整和修改; 有 2 条做了删除, 取消了 2个附录。 3. 2 标准增加的主要内容及影响
新标准增加的内容比较多, 但有实质性影响的主 要是增加了规范性引用文件, 使这些引用文件的内容 成为新标准的条款; 增加了术语和定义使本标准的使 用者感到清晰; 增加了部分国内和国外常用钢材的基 本许用应力, 使锅炉设计者使用这些钢材有了充足的 依据; 增加了一个视为补强结构的未焊透管接头, 使 设计者不再拘泥与工艺方面担忧; 增加了有限元应力 分析设计计算确定元件最高允许计算压力的方法, 使 锅炉设计有了另一个全新的计算方法, 有可能使高压 锅炉受压元件的厚度大幅降低。
1前 言
锅炉既是关系国计民生的特种承压设备, 又是重 要的能源动力装置, 大到火力发电厂小到民用采暖都 离不开它, 锅炉的质量是关系到国家财产和人民生命 安全的大事, 国家从 20世纪 50年代初就成立专门机 构, 从安全的角度制定相关法规, 协调指导制定设计 制造标准, 并从设计、制造、安装、使用、修理改造和报 废等环节严格控制锅炉的安全质量, 达到了预期的控 制效果。锅炉受压元件强度问题是锅炉安全质量的 核心, 国家颁布的各项 5锅炉受压元件强度计算 6标 准是锅炉设计者严格遵循的准则, 是锅炉设计安全的 保证, 因此, 锅炉受压元件强度计算标准的每一次修 订和发布, 都受到锅炉行业各方的密切关注。
DS = DL + C = 8. 855+ 0. 5+ 0. 3= 9. 655mm 锅筒筒体取用厚度:
S = 10 mm > 9. 655 mm 即: 锅筒筒体取用厚度为 10 mm。 在同等条件下, 新标准与原标准相比, 取用厚度 减小 2mm, 即减小 20% 。 从以上简单例子可以看出, 对于水管热水锅炉的 计算厚度新标准与原标准相比, 厚度可以有较大幅度
= 9. 544mm
按式 ( 10) , 锅筒筒体最小壁厚:
Sm in = SL + C = 10. 737+ 0. 5+ 0. 5= 10. 544mm 锅筒筒体取用厚度: S = 12mm > 10. 294mm, 即锅筒筒体取用厚度为 12mm。 ( 2) 采用 2008版标准计算 ¹ 计算压力确定 [ 1]
2008版标准 $P a 取值 [ 1]
1. 12 P g 但不小于 P g + 0. 07M Pa
P e[ 0. 8M Pa时, $P a= 0. 03M Pa; 0. 8M Pa< P e[ 5. 9M Pa时, $P a = 0. 04P e; P e > 5. 9M Pa时, $P a= 0. 05P e
[ R ] = G @ [ R ] J = 0. 9 @ 125= 112. 5M Pa 式中: [ R] J为基本许用应力, M P a; G为基本许用应力 修正系数。
» 锅筒筒体厚度 按式 ( 9) , 理论计算壁厚:
SL =
PDn 2Um in [ R ] - P
= 2 @ 0.
1. 2 @ 800 422 @ 112. 5- 1. 12
Zhan Jing- li
( Lanzhou branch. , China eighth m eta llurgical construction corporation installing comp any , Lanzhou Gansu 730070, Ch ina)
Abstrac t: The importantm odifica tion for 5 Streng th ca lculation of pressure parts for w ater- tube bo ilers6 decreed and executed
表 1 中: P e 为锅炉额定工作压力, MP a; P a 为附 加压力, M P a; P g 为工作压 力, MP a; P g = P e + $P z + $P sz; P z 为介质流动阻力附加压力, M Pa; P sz为计算元 件所受液柱静压, M Pa。
计算实例: 某卧式水管热水锅炉, 额定工作压力 1. 0M Pa, 工作温度 115e , 锅筒筒体材料 Q245R, 内径 D n = 800mm, 最小减弱系数 0. 422, 采用双面自动焊, 锅筒筒体厚度对照计算结果如下。
经验交流
# 机械研究与应用 #
新颁布水管锅炉强度计算标准对锅炉设计的影响*
战京丽
( 中国八冶建设集团安装公司 兰州分公司, 甘肃 兰州 730030)
摘 要: 介绍了 2008年颁布执行的 5水管锅炉受压元件强度计算 6标准的重要修改 内容, 阐 述了这些 变化对锅炉 设计 的影响, 给出了设计计算的实例, 提出了设计建议。
* 收稿日期: 2009- 05- 23 作者简介: 战京丽 ( 1963- ) , 女, 辽宁海城人, 工程师, 主要从事工业锅炉设计制造技术和质量检验管理方面的工作。
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# 机械研究与应用 #
经验交流
3. 3 新标准修改的主要内容及影响 3. 3. 1 修改的定义
与原标准相比, 新标准最小厚度 Dm in概念发生了 变化, 以锅筒 筒体为例, 含义变为 / 筒体成品最 小需 要厚度 0[ 1] 。最小壁厚 Dm in不再是理论计算厚度加考 虑腐蚀减薄、钢板下偏差的负值和工艺减薄的附加壁
( 1) 采用 1988版标准计算 ¹ 计算压力确定 [ 2] $P a = 0. 12 @ 1. 0= 0. 12M Pa
$P z = 0; P sz = 0 Pg = Pe + $P z + $P sz = 1. 0+ 0+ 0= 1. 0M P a
P = Pg + $P a = 1. 0+ 0. 12= 1. 12M Pa º 许用应力