随着锅炉技术的发展，不断出现大量新的炉型。近期我们在对进口锅炉的检验中遇到一种异型锅壳锅炉，锅筒横截面呈“8”字型，由上下两个筒体相贯而成。由于相关标准、规范中无此类受压元件的强度计算规定，因此我们用有限元方法对该结构进行了强度分析和评定，用于指导进口锅炉的检验和今后的定期检验工作。
      该锅炉从德国某厂进口，在上下锅筒相贯线位置沿轴向均匀布置了10条平筋板。锅炉整体结构如图所示，筋板与锅筒连接详图如图。该锅炉为回燃式热水锅炉，主要参数如下：设计压力为6bar，设计温度为120℃，额定功率为1600kW，上、下锅筒厚度分别为6mm，5mm，主体材质为S235JRG2。该锅炉的突出优点是比较紧凑，在同样空间内可以布置较大的传热面积。国内同种出力的锅炉锅筒直径往往达1800mm以上，而此锅炉的锅筒直径仅有1105mm，直径变小意味着锅筒厚度减小，金属消耗量降低，从而降低了制造成本。
      分析的重点目标是考察上下锅筒连接焊缝位置及筋板的强度。取三种载荷工况进行分析计算：设计工况(压力和温差联合作用)，仅设计压力作用，仅温差作用。锅炉存在一个纵向对称面，但沿轴向不完全对称，为了减少计算工作量，仍取锅炉的1/4建立三维有限元模型，这种简化不会对计算结果造成太大影响。计算中考虑介质压力及锅筒、管板、烟管、炉胆不同温度的影响。模型中采用的材料参数如表，取用金属壁温时参考了文献的有关规定，弹性模量、线膨胀系数选自文献的附录。采用ALGORFEM软件的进行计算，选用该软件提供的非协调8节点等参实体单元。在重点考察部位采用较细网格(计算结果表明，该位置的“网格误差”在2.8%以内)，而其它位置采用了相对粗大网格。模型中将各部件的“金属壁温”直接施加到相应部件的节点上。
计算中约束了对称面上的非对称位移。计算模型及局部放大图如图。在分析模型中对筋板一锅筒连接部位进行了简化，简化前的实际结构如图，这种简化对连接部位将产生相对保守的结果，而对筋板上远离与锅筒连接的位置影响很小。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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