采用ANSYS軟件建模實例分析確定水平方煙道內撐桿的布置型式

余祖愛　劉露

摘要：采用ANSYS進行方形煙道實例建模計算，確定水平煙道內撐桿的布置型式，使煙道的結構更安全的同時節省材料，提高經濟效益。

關鍵詞：ANSYS;水平煙道;內撐桿的布置方式

中圖分類號：G434 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0283-03

在電廠脫硫脫硝項目中，煙道是必然會被用到的構件，方形煙道在截面較大時，采用內撐桿可以大幅減小環肋的規格，合理使用內撐桿即可優化材料用量，實現經濟效益。但內撐桿的具體布置型式如何，標準中并沒有明確地給出規定，本文將采用ANSYS應力分析軟件的實例，確定水平煙道的內撐桿布置型式，使煙道的結構更安全的同時節省材料，提高經濟效益。豎直煙道因其四個面受力均衡，采用十字形內撐桿布置方式即可以很好滿足要求。

1 實例模型的基本參數確定

本文采用6mx6m的煙道，建立2種模型，煙道處于引風機之前和引風機至吸收塔兩個位置進行考慮，引風機采用軸流風機，煙道設計等級均為常規設計，煙道壁厚為6mm，設計溫度為200℃。積灰密度為10kN/m?（干灰），基本雪壓 0.25kN/㎡，基本風壓為0.65kN/㎡，煙道所在頂處標高取值10m，風壓高度變化系數取1。

因本文僅研討內撐桿的設置方式，所以外加固肋均按加內撐桿計算完畢且確定型號（各面均設置一根內撐桿），其中煙道壁板和加固肋材質均為Q235A（彈性模量192000MPa，許用應力116MPa），內撐桿材質為20（彈性模量175000MPa，許用應力123MPa）。具體載荷（自重載荷ANSYS采用加速度考慮）詳見表1。

2 建立模型

本文模型中板面采用殼單元shell 181，加固肋采用梁單元beam 188，模型總長為10m，加固肋間距均為1m，內撐桿布置型式見圖1（上方為頂面，下方為底面。后續備注中A、B和C按此圖）。

模型見圖2、圖3（僅給出A型內撐桿布置方式）。

3 加載及后處理

水平煙道一端為固定支架一端為導向支架，按此原則對模型施加約束，根據在項目中所處位置對各面施加各自的壓力載荷，根據重力方向施加反向重力加速度9800mm/S2，計算結果詳見圖4至圖15（應力云圖均采用第四強度理論，顯示為薄膜加彎曲應力，變形單位為mm，應力單位為MPa）。

4結語

根據變形量及應力云圖可以看出：

A型布置方式內撐桿數量最少，但其變形和應力最大（引風機到吸收塔段局部薄膜加彎曲應力超過1.5倍的許用應力，引風機之前段局部薄膜加彎曲應力超過了許用應力）。

B型布置方式相對于A型內撐桿數量僅多出11m，增加內撐桿重量僅為煙道重量的3%（引風機至吸收塔段）和7%（引風機之前段），但是，相較于A型，引風機之前段變形減少了30%應力減少了50%，引風機之后變形減少了50%應力減少了17%（局部薄膜加彎曲應力和許用應力已較為接近）。

C型布置方式相對于B型內撐桿數量變多，但變形和應力變化甚微。

所以對于水平煙道宜采用類似于B型的布置方式，此布置方式結構穩定且材料用量節省，安全而又經濟。

參考文獻：

[1] 錢成緒. 火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程配套設計計算方法[M].中國電力出版社，2004.

[2] 吳海赟. 基于ANSYS的矩形煙風道有限元分析[D]. 上海交通大學，2014：105.

【通聯編輯：王力】