引言

超超临界发电机组是当今世界上一项既成熟又不断发展的火电技术，其采用提高蒸汽的压力、温度和中间再热技术等方式来提高发电效率，热效率达46%-50%，较亚临界机组热效率(41%-45%)有大幅度提高。所以，采用超超临界发电技术是提高煤电机组发电效率的主要技术方向。蒸汽参数的提高，使锅炉、汽轮机、发电机与辅机等方面的测温工质情况发生了很大的变化，尤其是被测介质蒸汽管道中测温工质情况的变化对温度传感器提出了新的要求。本文以指定保护管为例，根据材料力学的方法，就超超临界发电机组温度传感器的强度安全性进行了分析。

一、温度测量保护管

1.1保护管的作用

保护管是用来保护感温元件不受机械损伤和介质化学腐蚀的装置，属于接触式测量温度仪表，在生产过程的温度测量中，通常是将它直接与被测量对象接触，以保证感温元件使用的可靠性，延长使用寿命。

1.2对保护管的基本要求

根据温度计保护管在超超临界工况条件下所起的作用，它应具备以下特性。

①耐高温：即在测量温度上限使用时不应产生变质和变形，同时，在高温下受氧化性气氛或还原性气氛的作用影响较小，并且有一定的使用寿命。

②耐腐蚀：在用于酸或碱以及在有腐蚀性的介质中时，应能保证一定的使用寿命。

③热传导性能好：热导系数大的材料，可以减小感温元件的时间常数，达到响应时间快的目的。

④气密封好：以防止外界有害气体的侵人，从而避免影响感温元件使用的可靠性和使用寿命。

⑤耐温性好：感温元件在工作中往往存在温度的冲击，因此，要求保护管材料能承受温度的剧变而不损坏。

⑥强度好：保护管应能承受其在实际工况条件下所受到的温度、压力和流速影响而不被破坏，且具有一定的安全裕度。

在实际应用中，需根据上述要求来进行保护管的选择。

1.3保护管的常用材料

感温元件保护管常用的材料可分为金属和非金属两大类，用户可根据其特点和用途选用。温度保护管材料选用ICr18NigTi，其最高工作温度可达800℃，在高温下具有良好的机械和化学稳定性能;具有足够的蠕变断裂强度和很好的抗高温腐蚀性能，特别对磷酸和硝酸有很好的耐腐蚀性能。目前，大量的感温元件保护套管采用的是ICr18NigTi，它广泛地应用于石油、化工、电站以及其他工业的加热炉、退火炉等温度测量，但在高温下抗还原性较差。

1.4保护套管的结构设计要点

为了得到正确的温度测量结果，感温元件保护管的最小插人长度应是保护管直径的六倍以上，结构形式视实际工况而定。在超超临界发电机组中，主蒸汽管道等承压管道温度测量用保护管一般采用锥型整体钻孔管，安装结构采用焊接式。

二、保护套管的相关计算

为了确保保护管的安全使用，避免发生事故，使用者应在使用前根据使用条件进行强度、稳定性和耐振动强度计算。下面就以超超临界发电机组中主蒸汽管道选用的保护套管(保护套管结构形式、直径和长度已经确定锥型保护管根部直径39mm、锥型保护管顶部直径23mm、锥型保护管内孔直径6.5mm、长度150mm为例，运用材料力学第四强度理论，对其强度进行计算分析。

2.1计算时的假定

为了便于对保护管进行计算，预先给出下列假定

①承受均布的载荷：保护管作为悬臂梁，沿其轴向(即管道径向)均匀地受到以中心最大流速所产生的最大压力;

②仅受外压，内压等于0：即保护管仅受到外压作用，管内没有压力;

③阻尼因素为0：保护管为无阻尼的强迫振动;

④卡门涡流形成的力等于流速压力;

⑤保护管工作时所承受的最大外压为40MPa，最高温度为650℃，最大流速为100m/s，测温介质为蒸汽;

⑥保护管安装结构：焊接。http://www.whtlhgdq.com/dnjljc/174.html