超超临界发电机组温度测量保护管的强度计算

　　0 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。

　　1 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入，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 1Cr18Ni9Ti，其最高工作温度可达 800 ℃[1]，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 1Cr18Ni9Ti，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