電廠鍋爐管道位移應(yīng)力模擬與試驗(yàn)研究?

張 翼，李延兵，張軍亮，簡(jiǎn)彥辰

(1.國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100025；2.國能錦界能源有限責(zé)任公司，陜西 神木 719319；3.東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 211189)

工業(yè)管道通常用于輸送具有一定壓力的易燃、易爆、有腐蝕性的氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì)，事故發(fā)生概率高于常規(guī)管道，因此工業(yè)管道的檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)對(duì)企業(yè)至關(guān)重要[1]。近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民對(duì)物質(zhì)需求的增長(zhǎng)，石油、化工、電力等領(lǐng)域的設(shè)備一直在向高參數(shù)、大容量發(fā)展，工業(yè)管道日趨復(fù)雜且承載荷載逐漸增強(qiáng)，應(yīng)力分析變得更加困難，準(zhǔn)確性要求也更嚴(yán)格。管道應(yīng)力分析作為管道安全評(píng)價(jià)的第一步，其應(yīng)力分析結(jié)果能否準(zhǔn)確地反映實(shí)際工程的真實(shí)情況非常重要。

目前國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域普遍使用的應(yīng)力分析軟件是美國COADE 公司開發(fā)的CAESARⅡ軟件，自1984 年推出以來，經(jīng)過持續(xù)性的完善，憑借操作簡(jiǎn)便、界面簡(jiǎn)潔、適用于多種行業(yè)、計(jì)算快速等諸多優(yōu)點(diǎn)迅速得到了國內(nèi)外的認(rèn)可，成為主流的管道應(yīng)力分析軟件[2]。

CAESAR Ⅱ軟件的可靠性驗(yàn)證在理論層面上已經(jīng)有了很多案例。2013 年，蔡永成[3]選定較簡(jiǎn)單的管道模型，根據(jù)動(dòng)力管道規(guī)范ASME B31.1 進(jìn)行手工計(jì)算得到管道規(guī)范應(yīng)力和位移值，與CAESAR Ⅱ軟件的建模運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出了CAESAR Ⅱ軟件在靜力分析上是可靠和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那液笈_(tái)算法與設(shè)計(jì)規(guī)范ASME B31.1 完全一致的結(jié)論。2019 年，王偉等[4]分別用PepS 軟件(經(jīng)核安全局認(rèn)證的核級(jí)管道應(yīng)力分析軟件)和CAESAR Ⅱ軟件建立了一部分核級(jí)工程管道的模型，對(duì)兩種軟件模態(tài)分析、應(yīng)力指數(shù)、應(yīng)力評(píng)定以及支架反力等結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明兩款軟件數(shù)值計(jì)算基本一致，偏差在3%以內(nèi)，也在理論層面上驗(yàn)證了CAESAR Ⅱ軟件的可靠性。在用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證CAESAR Ⅱ軟件的準(zhǔn)確性方面，受限于工業(yè)管道上惡劣的測(cè)量環(huán)境、保溫層限制測(cè)量設(shè)備的安裝等原因，常規(guī)測(cè)量方法難以應(yīng)用。目前工業(yè)管道的應(yīng)力檢測(cè)一般是在管道的支吊架上安裝應(yīng)力測(cè)量裝置，測(cè)量支吊架的應(yīng)力與應(yīng)變來進(jìn)行點(diǎn)位的應(yīng)力監(jiān)測(cè)[5]，并不能直接反映管道的應(yīng)力與位移變化情況。

對(duì)于電廠四大管道嚴(yán)苛的測(cè)量環(huán)境，光學(xué)、聲學(xué)測(cè)量[6－8]等非接觸式測(cè)量方法是非常契合的。本文選擇了一種立體視覺與深度感知自編碼網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的非接觸式位移測(cè)量方法，該方法預(yù)先在實(shí)驗(yàn)室對(duì)左右兩臺(tái)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，并通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練出左右相機(jī)像素坐標(biāo)到對(duì)應(yīng)點(diǎn)空間坐標(biāo)的深度感知自編碼網(wǎng)絡(luò)模型，再將標(biāo)定好的相機(jī)安裝到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)預(yù)先設(shè)置在蒸汽管道上的棋盤格標(biāo)靶進(jìn)行拍攝，得到標(biāo)靶的像素坐標(biāo)進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的空間坐標(biāo)，與點(diǎn)位的初始坐標(biāo)對(duì)比即可獲得管道的位移信息；根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖及現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核建立電廠的管道模型，精準(zhǔn)確定支吊架的位置以及形式并在模型上添加對(duì)應(yīng)的約束，將實(shí)測(cè)的管道溫度壓力數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過CAESAR Ⅱ軟件計(jì)算得到管道在各個(gè)工況下的應(yīng)力與位移。最后通過比對(duì)熱位移的測(cè)量值與計(jì)算值來驗(yàn)證CAESAR Ⅱ軟件的可靠性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行四大管道的應(yīng)力變化分析，如圖1 所示。

圖1 模擬與試驗(yàn)流程圖

1 機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)

雙目視覺立體測(cè)量技術(shù)原理近似人眼的視覺系統(tǒng)，利用兩幅圖像形成的視差可以計(jì)算得到像素點(diǎn)的深度，從而獲得被測(cè)物的空間坐標(biāo)，具有較高的測(cè)量精度，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用場(chǎng)合廣泛等優(yōu)點(diǎn)[9]。主要流程可分為四個(gè)步驟:

①相機(jī)標(biāo)定:相機(jī)標(biāo)定的目的是確定相機(jī)的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)。我們要通過測(cè)點(diǎn)的像素坐標(biāo)計(jì)算得到其空間坐標(biāo)，就要建立像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，其過程為[10]:

式中:u、v為像素坐標(biāo)，XW、YW、ZW為世界坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。A表示相機(jī)內(nèi)部參數(shù)矩陣，取決于相機(jī)自身的參數(shù)，具體值不變；M表示外部參數(shù)矩陣，由世界坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系的相對(duì)位置決定。用張正友標(biāo)定法[11]進(jìn)行雙目攝像機(jī)標(biāo)定，即可獲取內(nèi)參與外參。

②圖像校正:圖像校正的目的是消除透鏡畸變的影響。理想的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即式(1)是線性的關(guān)系，但是透鏡由于制作工藝和安裝偏差，這種轉(zhuǎn)換關(guān)系往往是非線性的，需要引入畸變系數(shù)對(duì)其進(jìn)行矯正，將其轉(zhuǎn)化為線性模型[12]?；兿禂?shù)同樣依靠標(biāo)定獲得[13]。

③立體匹配:立體匹配即找到物理世界中同一點(diǎn)在兩幅圖片中的不同位置。這是雙目立體視覺中最難也是最關(guān)鍵的步驟。為了降低匹配算法的復(fù)雜性以及提高匹配算法的準(zhǔn)確度，拍攝對(duì)象選取讀取參數(shù)較簡(jiǎn)單的棋盤格，如圖2(a)所示，匹配的約束條件采用極線約束，其原理如圖2(b)[14]所示。

圖2 立體匹配

④計(jì)算深度信息:在完成攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定、圖像校正，并通過立體匹配算法獲得視差圖后，可根據(jù)相似三角形原理求得深度信息Z，計(jì)算公式如下，原理見圖3。同理可求得X和Y的值。

圖3 雙目視覺模型

由圖3 可知，在兩個(gè)相機(jī)的共同視野范圍內(nèi)，任意一點(diǎn)在兩個(gè)相機(jī)上的像素坐標(biāo)組合(XL，YL，XR，YR)是唯一的，也就是視野中的每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y，Z)與其像素坐標(biāo)(XL，YL，XR，YR)是一一對(duì)應(yīng)的，即(XL，YL，XR，YR)的與(X，Y，Z)之間存在著某種函數(shù)關(guān)系。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢(shì)就是能從觀察到的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)量充足的情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠逼近任何一個(gè)函數(shù)[15]。故我們可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去模擬兩個(gè)相機(jī)的像素坐標(biāo)到對(duì)應(yīng)點(diǎn)空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換過程，也就是使用深度感知自編碼網(wǎng)絡(luò)去模擬相機(jī)標(biāo)定、雙目校正、雙目匹配、計(jì)算深度信息整個(gè)過程，通過導(dǎo)入足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，即可得到一個(gè)有足夠精度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。模型的結(jié)構(gòu)如圖4所示，在訓(xùn)練完成后，無需再對(duì)相機(jī)拍攝的圖片進(jìn)行處理，只需向這個(gè)模型中導(dǎo)入點(diǎn)位在2 個(gè)相機(jī)中的像素坐標(biāo)，即可計(jì)算出對(duì)應(yīng)空間點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。

圖4 CAESAR Ⅱ建模流程圖

本文所闡述的機(jī)器視覺熱位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已應(yīng)用在電廠中，在四大管道上安裝雙目視覺測(cè)量裝置，監(jiān)測(cè)管道的實(shí)時(shí)熱位移情況。系統(tǒng)多次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.24 mm，有著較好的重復(fù)性，在不同方向、不同位移距離下的誤差均在0.3%以下，單點(diǎn)測(cè)量時(shí)間小于0.1 s，測(cè)量效率高，可滿足四大管道位移的實(shí)時(shí)測(cè)量要求[16]。

2 CAESAR Ⅱ分析

2.1 模型建設(shè)

作為一個(gè)有限元分析軟件，CAESAR Ⅱ使用簡(jiǎn)單梁?jiǎn)卧⒐艿滥Ｐ?，并定義作用在系統(tǒng)中的荷載，生成系統(tǒng)中用位移、荷載和應(yīng)力表示的結(jié)果[17]。本次建模主要根據(jù)設(shè)計(jì)院出具的施工軸測(cè)圖，以及與電廠工作人員配合進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核。CAESAR Ⅱ的建模流程如圖4 所示。

建立管道模型需要的參數(shù)有管道長(zhǎng)度、管道外徑、管道壁厚、管道材質(zhì)、介質(zhì)密度、保溫層厚度和密度、計(jì)算溫度與壓力等。其中計(jì)算溫度和壓力采用管道的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其余參數(shù)在軸測(cè)圖中均有提供。

建模過程中與管道相連接的設(shè)備與閥門均建模為剛性件，忽略其形變，只考慮重量對(duì)管系造成的影響；在管道與設(shè)備連接的末端輸入由設(shè)備廠家提供的初始位移，這是由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)接口處會(huì)產(chǎn)生熱位移；管道約束的類型所示剛性支吊架或彈簧支吊架根據(jù)軸測(cè)圖手動(dòng)選擇。建成的最終模型如圖5所示。

圖5 最終模型

圖5 中標(biāo)出的點(diǎn)位表示立體視覺的標(biāo)靶安裝位置。由于CAESAR Ⅱ軟件只給出節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算結(jié)果，因此要在標(biāo)靶安裝位置新增一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以此得到相對(duì)應(yīng)位置的計(jì)算數(shù)據(jù)。具體操作是在模型建立完成后，在管道上標(biāo)靶對(duì)應(yīng)的位置予以打斷處理，以此生成新的節(jié)點(diǎn)。

2.2 軟件計(jì)算

CAESAR Ⅱ軟件一次應(yīng)力與二次應(yīng)力的計(jì)算與校核均根據(jù)規(guī)范ASME B31.1 執(zhí)行，一次應(yīng)力計(jì)算及校核公式為:

式中:P為壓力；do為直徑；t為壁厚；FAX為由于持載荷產(chǎn)生的軸向力ii，io為平面內(nèi)、外應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)；Mi，Mo為由于持續(xù)(一次)荷載產(chǎn)生的平面內(nèi)、外的彎矩；Sh為在熱(操作)溫度下材料的基本許用應(yīng)力二次應(yīng)力計(jì)算及校核公式為:

式中:Mi，Mo為由于溫度(二次)載荷引起的平面內(nèi)、外的彎矩；MT為由于溫度(二次)載荷引起扭轉(zhuǎn)力矩；Sc為在環(huán)境溫度下材料的基本許用應(yīng)力。

以上兩個(gè)應(yīng)力計(jì)算與校核公式與軟件的相符性已得到驗(yàn)證[3]，可作為測(cè)量值與軟件計(jì)算值相差較大時(shí)的第三方驗(yàn)證條件。

模型建設(shè)完成后，后續(xù)的工作流程如圖6。確認(rèn)模型無誤后，即可進(jìn)行工況編輯。

圖6 CAESAR Ⅱ運(yùn)算流程

CAESAR Ⅱ的工況編輯器可以將不同工況進(jìn)行組合，求出各種工況組合的應(yīng)力與位移，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行校核。常用的工況有:W為管道自重，WIND 為風(fēng)荷載，D為附加位移，T為溫度，P為壓力，F(xiàn)為集中力，H為彈簧荷載，WW 為管道充水重等。根據(jù)本文中建立的模型，設(shè)備運(yùn)行時(shí)需要考慮管道自重、附加位移、溫度、壓力、彈簧荷載，即OPE(運(yùn)行工況)＝W＋D＋T＋P＋H；設(shè)備靜止時(shí)考慮管道自重、壓力和彈簧荷載，即SUS(安裝工況)＝W＋P＋H；純熱態(tài)工況在編輯器內(nèi)用運(yùn)行工況減去安裝工況即可，即EXP(純熱態(tài)工況)＝OPE－SUS。后文中輸出位移計(jì)算結(jié)果時(shí)使用EXP 工況，輸出應(yīng)力計(jì)算結(jié)果時(shí)使用OPE 工況。

3 結(jié)果對(duì)比分析

3.1 位移量對(duì)比的數(shù)據(jù)選取

通過安裝在電廠四大管道上的溫度與壓力測(cè)量?jī)x器，采用每分鐘讀取一次數(shù)據(jù)的方式，記錄主蒸汽管道連續(xù)三個(gè)月的溫度壓力變化情況，如圖7(a)所示?？梢钥闯鲈诘?0～47 天內(nèi)，電廠有一次停機(jī)和啟動(dòng)，其余時(shí)間設(shè)備均在穩(wěn)定運(yùn)行。為了研究的普適性，我們?cè)诠r變動(dòng)劇烈的啟停時(shí)期與相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行時(shí)期都要選擇具有代表性的時(shí)間段進(jìn)行對(duì)比。

圖7 主蒸汽管道溫度壓力變化情況

穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間內(nèi)管道的溫度壓力變化如圖7(b)所示，可以看出每天的溫度壓力變化趨勢(shì)都是近似的，因此對(duì)其中任何一天的參數(shù)進(jìn)行研究對(duì)比就足夠具有代表性；電廠設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的溫度壓力變化情況見圖7(c)，溫度在17 h 內(nèi)從33 ℃升至590 ℃，壓力從0 MPa升至25.5 MPa，是工況變化最劇烈的時(shí)期，我們選取這個(gè)時(shí)間段作為第二個(gè)對(duì)比區(qū)間。

3.2 位移數(shù)據(jù)對(duì)比分析

3.2.1 穩(wěn)態(tài)工況

首先取壓力管道上的18 號(hào)測(cè)點(diǎn)(見圖6)在第55 天的位移量數(shù)據(jù)。并根據(jù)一天內(nèi)管道的溫度壓力參數(shù)，通過CAESAR Ⅱ運(yùn)算出不同時(shí)刻的管道位移情況，繪制出位移量對(duì)比圖8。需要注意的是，圖中使用的軟件計(jì)算值是EXP(純熱態(tài)工況)下的計(jì)算結(jié)果。

圖8 穩(wěn)定工況下位移量對(duì)比圖

其中，圖8(a)、圖8(b)、圖8(c)分別為X、Y、Z三個(gè)方向上的位移量對(duì)比，圖8(d)為總的位移量，即的值。從圖中可以看出隨著工況的變化，管道的實(shí)際位移值和CAESAR Ⅱ軟件算出的位移有著幾乎吻合的變化趨勢(shì)，且兩者的差值浮動(dòng)不大。

我們用總位移的偏差值和實(shí)測(cè)值之比來評(píng)估CAESAR Ⅱ軟件計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的偏離程度D，即:

式中:下角標(biāo)T為實(shí)測(cè)值，下角標(biāo)C為CAESAR Ⅱ軟件計(jì)算值。經(jīng)計(jì)算CAESAR Ⅱ軟件在18 號(hào)測(cè)點(diǎn)處一天內(nèi)最大的偏離程度為7.31%，符合一般工程的精度需求。

用以上方法來分析已安裝的所有測(cè)點(diǎn)，其一天內(nèi)的偏差率D變化情況見圖9。

圖9 穩(wěn)定工況下偏差率變化情況

全部測(cè)點(diǎn)的CARSAR Ⅱ軟件計(jì)算與實(shí)測(cè)值偏離程度D均小于8%。這表明在工況變化不太劇烈時(shí)，CAESAR Ⅱ軟件的運(yùn)算結(jié)果有很好的可參考性。

值得一提的是，從圖9 中可以看出，不同測(cè)點(diǎn)的偏離程度D的波動(dòng)時(shí)間點(diǎn)有高度的一致性，這是由于靜態(tài)的、孤立的軟件計(jì)算無法完全準(zhǔn)確地模擬動(dòng)態(tài)、復(fù)雜的實(shí)際工況變化所導(dǎo)致的，這個(gè)波動(dòng)幅度在工況變化不太劇烈時(shí)不大，是完全可以接受的。

3.2.2 非穩(wěn)定工況

用與穩(wěn)態(tài)工況相同的分析方法來分析第二個(gè)時(shí)間段，即第47 天的啟動(dòng)工況。其CAESAR Ⅱ軟件計(jì)算與實(shí)測(cè)值偏離程度D見圖10。

圖10 非穩(wěn)定工況下偏差率變化情況

由圖10(a)可以看出，非穩(wěn)定工況下CAESARⅡ軟件計(jì)算準(zhǔn)確度的變化趨勢(shì)是明顯區(qū)別于穩(wěn)定工況的。各個(gè)測(cè)點(diǎn)的偏離程度變化趨勢(shì)均與2 號(hào)測(cè)點(diǎn)的類似，由于篇幅問題只列出2 號(hào)測(cè)點(diǎn)的圖像。其變化區(qū)間主要由兩部分組成，在溫度與壓力很低時(shí)(溫度低于200 ℃，壓力低于1 MPa)，CAESAR Ⅱ軟件的位移計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相去甚遠(yuǎn)，但隨著溫度與壓力的升高，兩者的結(jié)果會(huì)快速地趨于一致，進(jìn)而穩(wěn)定在10%以下。圖10(b)是截取了每個(gè)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算偏離程度達(dá)到10%之后的時(shí)間段圖像，表明在電廠設(shè)備啟動(dòng)大概4 h 后，溫度壓力達(dá)到200 ℃左右，壓力達(dá)到2 MPa 左右，CAESAR Ⅱ軟件的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合程度進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)間，其偏差程度不超過10%。

3.2.3 位移數(shù)據(jù)對(duì)比小結(jié)

我們?cè)谌齻€(gè)月的數(shù)據(jù)中選取了兩段具有代表性時(shí)間段，來分別分析穩(wěn)定工況和非穩(wěn)定工況這兩種情形下的位移數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證CAESAR Ⅱ軟件的計(jì)算準(zhǔn)確性。分析結(jié)果如下:CAESAR Ⅱ軟件的計(jì)算結(jié)果在溫度、壓力不太低時(shí)(溫度不低于200 ℃，壓力不低于1 MPa)，其位移計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)符合度很好，穩(wěn)定工況下偏差不超過8%，非穩(wěn)定工況下偏差不超過10%。至于計(jì)算結(jié)果偏差較大的低溫、低壓區(qū)間，在這種非常低的負(fù)荷下，管道的應(yīng)力、位移也相應(yīng)較小，幾乎沒有安全隱患，可以不予以考慮。

位移計(jì)算值的高度符合驗(yàn)證了CAESAR Ⅱ軟件計(jì)算的可靠性，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上用CAESAR Ⅱ軟件的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行電廠管道的應(yīng)力分析。

3.3 應(yīng)力分析

3.3.1 節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布

對(duì)于有壓管道的安全性而言，規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值是很重要的參數(shù)，能很直觀地表示管道目前的安全狀態(tài)。我們?cè)谥髡羝艿郎先〉?、中、高三組不同的工況，進(jìn)行應(yīng)力分析，將管道各節(jié)點(diǎn)的規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力之比繪制為圖11。

圖11 各節(jié)點(diǎn)規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力之比

從圖11 可以看出，不同的工況下應(yīng)力的變化趨勢(shì)是相同的，且隨著溫度與壓力的升高，規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值也在升高，這就意味著我們可以找出有較大安全隱患的節(jié)點(diǎn)。

圖中主蒸汽管道上的2 500 節(jié)點(diǎn)與2 950 節(jié)點(diǎn)附近為兩個(gè)峰值區(qū)域，其規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力之比均已接近30%。借助CAESAR Ⅱ軟件的三維模型展示功能，規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力之比較大的節(jié)點(diǎn)位置已在圖12 中以深色標(biāo)出，即方框內(nèi)的區(qū)域。這些區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與圖11 中的峰值節(jié)點(diǎn)區(qū)域一一對(duì)應(yīng)。假如出現(xiàn)極端的異常工況，這三個(gè)區(qū)域?qū)⑹亲钕劝l(fā)生事故的，因此監(jiān)測(cè)以及巡查的重點(diǎn)應(yīng)該放在這些區(qū)域。

圖12 應(yīng)力分布三維圖像

3.3.2 應(yīng)力隨溫度變化趨勢(shì)

圖13 所示是三個(gè)測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)力隨溫度的變化趨勢(shì)，從圖中可以看出當(dāng)溫度以線性遞增時(shí)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力也隨之增長(zhǎng)，而且曲線的斜率是逐漸上升的，由33 ℃時(shí)的15 kPa/℃增長(zhǎng)到580 ℃時(shí)的500 kPa/℃。這個(gè)趨勢(shì)在圖11 中的規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力比值的變化上也有體現(xiàn)，其增長(zhǎng)的速率也是非線性的。這種非線性的應(yīng)力增長(zhǎng)對(duì)管道安全有潛在的影響，尤其是在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，控制管道的溫度不要過高很有必要。

圖13 應(yīng)力隨溫度變化趨勢(shì)

4 結(jié)論

本文使用立體視覺與深度感知自編碼網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的測(cè)量設(shè)備與CAESAR Ⅱ軟件兩種方法共同進(jìn)行了管道的位移與應(yīng)力分析。系統(tǒng)地介紹了立體視覺的原理和CAESAR Ⅱ軟件建模過程，對(duì)電廠四大管道上共18 個(gè)測(cè)點(diǎn)的熱位移進(jìn)行了測(cè)量與CAESAR Ⅱ軟件建模計(jì)算的工作，將得到的兩組位移數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者的偏差穩(wěn)態(tài)時(shí)低于8%，非穩(wěn)態(tài)時(shí)低于10%，驗(yàn)證了CAESAR Ⅱ軟件的準(zhǔn)確性。

在此基礎(chǔ)上利用CAESAR Ⅱ軟件對(duì)管系進(jìn)行了應(yīng)力分析。證明了目前管道受到的應(yīng)力是處于安全的范圍內(nèi)，并找出了規(guī)范應(yīng)力與許用應(yīng)力的比值相對(duì)較大的管段，作為日后管道安全監(jiān)測(cè)的重要監(jiān)測(cè)管段。以及發(fā)現(xiàn)了應(yīng)力隨溫度非線性增長(zhǎng)的特點(diǎn)，提出了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。