引言

超超臨界發電機組是當今世界上一項既成熟又不斷發展的火電技術，其采用提高蒸汽的壓力、溫度和中間再熱技術等方式來提高發電效率，熱效率達46%-50%，較亞臨界機組熱效率(41%-45%)有大幅度提高。所以，采用超超臨界發電技術是提高煤電機組發電效率的主要技術方向。蒸汽參數的提高，使鍋爐、汽輪機、發電機與輔機等方面的測溫工質情況發生了很大的變化，尤其是被測介質蒸汽管道中測溫工質情況的變化對溫度傳感器提出了新的要求。本文以指定保護管為例，根據材料力學的方法，就超超臨界發電機組溫度傳感器的強度安全性進行了分析。

一、溫度測量保護管

1.1保護管的作用

保護管是用來保護感溫元件不受機械損傷和介質化學腐蝕的裝置，屬于接觸式測量溫度儀表，在生產過程的溫度測量中，通常是將它直接與被測量對象接觸，以保證感溫元件使用的可靠性，延長使用壽命。

1.2對保護管的基本要求

根據溫度計保護管在超超臨界工況條件下所起的作用，它應具備以下特性。

①耐高溫：即在測量溫度上限使用時不應產生變質和變形，同時，在高溫下受氧化性氣氛或還原性氣氛的作用影響較小，并且有一定的使用壽命。

②耐腐蝕：在用于酸或堿以及在有腐蝕性的介質中時，應能保證一定的使用壽命。

③熱傳導性能好：熱導系數大的材料，可以減小感溫元件的時間常數，達到響應時間快的目的。

④氣密封好：以防止外界有害氣體的侵人，從而避免影響感溫元件使用的可靠性和使用壽命。

⑤耐溫性好：感溫元件在工作中往往存在溫度的沖擊，因此，要求保護管材料能承受溫度的劇變而不損壞。

⑥強度好：保護管應能承受其在實際工況條件下所受到的溫度、壓力和流速影響而不被破壞，且具有一定的安全裕度。

在實際應用中，需根據上述要求來進行保護管的選擇。

1.3保護管的常用材料

感溫元件保護管常用的材料可分為金屬和非金屬兩大類，用戶可根據其特點和用途選用。溫度保護管材料選用ICr18NigTi，其最高工作溫度可達800℃，在高溫下具有良好的機械和化學穩定性能;具有足夠的蠕變斷裂強度和很好的抗高溫腐蝕性能，特別對磷酸和硝酸有很好的耐腐蝕性能。目前，大量的感溫元件保護套管采用的是ICr18NigTi，它廣泛地應用于石油、化工、電站以及其他工業的加熱爐、退火爐等溫度測量，但在高溫下抗還原性較差。

1.4保護套管的結構設計要點

為了得到正確的溫度測量結果，感溫元件保護管的最小插人長度應是保護管直徑的六倍以上，結構形式視實際工況而定。在超超臨界發電機組中，主蒸汽管道等承壓管道溫度測量用保護管一般采用錐型整體鉆孔管，安裝結構采用焊接式。

二、保護套管的相關計算

為了確保保護管的安全使用，避免發生事故，使用者應在使用前根據使用條件進行強度、穩定性和耐振動強度計算。下面就以超超臨界發電機組中主蒸汽管道選用的保護套管(保護套管結構形式、直徑和長度已經確定錐型保護管根部直徑39mm、錐型保護管頂部直徑23mm、錐型保護管內孔直徑6.5mm、長度150mm為例，運用材料力學第四強度理論，對其強度進行計算分析。

2.1計算時的假定

為了便于對保護管進行計算，預先給出下列假定

①承受均布的載荷：保護管作為懸臂梁，沿其軸向(即管道徑向)均勻地受到以中心最大流速所產生的最大壓力;

②僅受外壓，內壓等于0：即保護管僅受到外壓作用，管內沒有壓力;

③阻尼因素為0：保護管為無阻尼的強迫振動;

④卡門渦流形成的力等于流速壓力;

⑤保護管工作時所承受的最大外壓為40MPa，最高溫度為650℃，最大流速為100m/s，測溫介質為蒸汽;

⑥保護管安裝結構：焊接。http://www.whtlhgdq.com/dnjljc/174.html