JPH0442561B2 - - Google Patents
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- JPH0442561B2 JPH0442561B2 JP57223939A JP22393982A JPH0442561B2 JP H0442561 B2 JPH0442561 B2 JP H0442561B2 JP 57223939 A JP57223939 A JP 57223939A JP 22393982 A JP22393982 A JP 22393982A JP H0442561 B2 JPH0442561 B2 JP H0442561B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- life consumption
- total
- life
- internal
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ボイラの応力監視装置に係り、特に
頻繁な起動停止や負荷変化運用が要求される中間
負荷運用のボイラプラントの応力監視および寿命
管理に好適なボイラ応力監視装置に関する。
頻繁な起動停止や負荷変化運用が要求される中間
負荷運用のボイラプラントの応力監視および寿命
管理に好適なボイラ応力監視装置に関する。
ボイラの起動、停止又は負荷変化時には流体温
度が大きく変動し、圧力部材の温度とに差が生ず
る。これによつて、圧力部材に熱応力が発生し、
特に、二次過熱器出口のヘツダ管寄などの厚肉耐
圧部のノズルコーナ部などにあつては、大きな熱
応力となり圧力部材の疲労寿命が消費されること
になる。一方、定格運転中であつても、内部流体
圧力による内圧応力が顕著となり、これに起因し
て圧力部材のクリープ損傷寿命が消費されること
になる。
度が大きく変動し、圧力部材の温度とに差が生ず
る。これによつて、圧力部材に熱応力が発生し、
特に、二次過熱器出口のヘツダ管寄などの厚肉耐
圧部のノズルコーナ部などにあつては、大きな熱
応力となり圧力部材の疲労寿命が消費されること
になる。一方、定格運転中であつても、内部流体
圧力による内圧応力が顕著となり、これに起因し
て圧力部材のクリープ損傷寿命が消費されること
になる。
そこで、圧力部材の損傷を防止するという安全
上の観点から、ボイラの起動、停止又は負荷変化
などに伴う圧力部材の寿命消費を一定の許容値以
下に抑制することが要望されている。特に、急速
かつ頻繁な起動、停止と大幅かつ頻繁な負荷変化
運用が要求される中か負荷運用ボイラプラントで
は、主に疲労寿命消費を迅速かつ精度よく把握
し、ボイラの運用にフイードバツクできるように
することが要求されている。
上の観点から、ボイラの起動、停止又は負荷変化
などに伴う圧力部材の寿命消費を一定の許容値以
下に抑制することが要望されている。特に、急速
かつ頻繁な起動、停止と大幅かつ頻繁な負荷変化
運用が要求される中か負荷運用ボイラプラントで
は、主に疲労寿命消費を迅速かつ精度よく把握
し、ボイラの運用にフイードバツクできるように
することが要求されている。
従来は、蒸気のような寿命消費を抑制するため
に、例えば起動モード毎に第１図に示す寿命消費
線図を作成し、これより起動停止毎に寿命消費量
を計数して、圧力部材の寿命管理を行う方法がと
られているが、本線図を作成した時の標準モード
と異つた起動停止を行つた場合には誤差が生じて
しまうことになる。
に、例えば起動モード毎に第１図に示す寿命消費
線図を作成し、これより起動停止毎に寿命消費量
を計数して、圧力部材の寿命管理を行う方法がと
られているが、本線図を作成した時の標準モード
と異つた起動停止を行つた場合には誤差が生じて
しまうことになる。
つまり、ボイラの休止又は停止期間の長さによ
つて、ボイラの冷却度合が異なるため、起動の運
転立上げ態様（起動モード）もさまざまなものと
なり、起動モード毎に内圧の変化幅（起動開始時
と起動完了時の内圧差）が異なるため、温度変化
幅率ｍ（℃／ｈ）と変化幅Δθf（℃）のみでは、
合計応力変化幅が定まらないためである。また、
実際上のこの問題は避けることのできないもので
ある。そのため、寿命消費量の計数積算値にも誤
差が生じ、起動モード毎の余寿命の正確な把握が
できず起動１回当りの許容寿命消費量は、当初設
定値をそのまま使用せざるを得ないことから、寿
命消費を速める方向の運転または極端に安全サイ
ドの運転をすることになりがちである。
つて、ボイラの冷却度合が異なるため、起動の運
転立上げ態様（起動モード）もさまざまなものと
なり、起動モード毎に内圧の変化幅（起動開始時
と起動完了時の内圧差）が異なるため、温度変化
幅率ｍ（℃／ｈ）と変化幅Δθf（℃）のみでは、
合計応力変化幅が定まらないためである。また、
実際上のこの問題は避けることのできないもので
ある。そのため、寿命消費量の計数積算値にも誤
差が生じ、起動モード毎の余寿命の正確な把握が
できず起動１回当りの許容寿命消費量は、当初設
定値をそのまま使用せざるを得ないことから、寿
命消費を速める方向の運転または極端に安全サイ
ドの運転をすることになりがちである。
したがつて、上記従来の方法によれば、一回の
起動に許される寿命消費を効果的に消費された急
速起動や、許容応力を忠実に守つた急速負荷運用
を実現することは困難であつた。
起動に許される寿命消費を効果的に消費された急
速起動や、許容応力を忠実に守つた急速負荷運用
を実現することは困難であつた。
本発明の目的は、ボイラの種々の運転モードに
対して、圧力部材の熱応力及び内圧応力、さらに
これらに基づく圧力部材の寿命消費量を運転中に
把握でき、一回の起動、停止等に許される寿命消
費量を有効に利用し、安全かつ急速なボイラ負荷
運用を可能ならしめるボイラ応力監視装置を提供
するにある。
対して、圧力部材の熱応力及び内圧応力、さらに
これらに基づく圧力部材の寿命消費量を運転中に
把握でき、一回の起動、停止等に許される寿命消
費量を有効に利用し、安全かつ急速なボイラ負荷
運用を可能ならしめるボイラ応力監視装置を提供
するにある。
ボイラ圧力部材に設定された応力監視評価点に
おける内部流体の温度と流量と圧力部材外面温度
を検出し、これらの検出データに基づいて前記評
価点に発生する熱応力を演算する熱応力演算手段
と、前記評価点における内部流体の内圧を検出
し、該検出内圧に基づいて前記評価点に発生する
内反応力を演算する内圧応力演算手段と、前記熱
応力と前記内圧応力とを加算して合計応力を求め
る合計応力演算手段と、予め設定記憶されている
前記圧力部材の設計疲労線図データに基づいて前
記合計応力に対応する疲労寿命消費を決定する疲
労寿命消費決定手段と、前記合計応力に基づいて
相当応力を演算する相当応力演算手段と、該相当
応力が最大値となりその後内面応力が引張方向と
なる最大相当応力に対応させて応力・歪線図デー
タから初期応力を求める初期応力演算手段と、該
初期応力に対応する応力緩和曲線データに基づい
てクリープ破断寿命消費を決定するクリープ破断
寿命消費決定手段と、前記疲労寿命消費と前記ク
リープ破断寿命消費とを加算して合計寿命消費を
求める合計寿命消費演算手段と、該合計寿命消費
と設定された初期許容寿命消費とから残りの許容
寿命を演算する許容寿命消費演算手段と、を備え
たものとすることによつて、ボイラの種々の運転
モードに対して、圧力部材の熱応力及び内圧応
力、さらにこれらに基づく圧力部材の寿命消費量
を運転中に把握できるようにしようとするもので
ある。
おける内部流体の温度と流量と圧力部材外面温度
を検出し、これらの検出データに基づいて前記評
価点に発生する熱応力を演算する熱応力演算手段
と、前記評価点における内部流体の内圧を検出
し、該検出内圧に基づいて前記評価点に発生する
内反応力を演算する内圧応力演算手段と、前記熱
応力と前記内圧応力とを加算して合計応力を求め
る合計応力演算手段と、予め設定記憶されている
前記圧力部材の設計疲労線図データに基づいて前
記合計応力に対応する疲労寿命消費を決定する疲
労寿命消費決定手段と、前記合計応力に基づいて
相当応力を演算する相当応力演算手段と、該相当
応力が最大値となりその後内面応力が引張方向と
なる最大相当応力に対応させて応力・歪線図デー
タから初期応力を求める初期応力演算手段と、該
初期応力に対応する応力緩和曲線データに基づい
てクリープ破断寿命消費を決定するクリープ破断
寿命消費決定手段と、前記疲労寿命消費と前記ク
リープ破断寿命消費とを加算して合計寿命消費を
求める合計寿命消費演算手段と、該合計寿命消費
と設定された初期許容寿命消費とから残りの許容
寿命を演算する許容寿命消費演算手段と、を備え
たものとすることによつて、ボイラの種々の運転
モードに対して、圧力部材の熱応力及び内圧応
力、さらにこれらに基づく圧力部材の寿命消費量
を運転中に把握できるようにしようとするもので
ある。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第２図に本発明の適用されたボイラ応力監視装
置の一実施例の全体構成が示されている。また、
第３図にその処理手順のフローチヤートが示され
ている。
置の一実施例の全体構成が示されている。また、
第３図にその処理手順のフローチヤートが示され
ている。
ボイラの応力を監視するにあつて、まず温度条
件や圧力条件に基づいて選定されたボイラ各部の
圧力部材に、代表的な監視評価点を各々設定す
る。この評価点は、発生する応力が大きく疲労寿
命消費の顕著な部分を選定すべきである。第２図
図示実施例では、二次過熱器出口管寄200のノズ
ルコーナー部１を評価点として例示している。こ
の部分は、厚肉でかつ550℃近辺の高温中で使用
され、起動停止時等の非定常時に、内部の流体温
度や流量の変化に対応して、内外面に大きな温度
差が生じ、特に蒸気出口ノズルコーナー部はその
構造の複雑さもあつて発生応力の分布は複雑で値
も大きく、疲労寿命消費の顕著な部分である。ま
た、定常時の内部流体の圧力も255Kg／cm2程度と
高圧となり内圧によるクリープ損傷による寿命消
費も大きい。
件や圧力条件に基づいて選定されたボイラ各部の
圧力部材に、代表的な監視評価点を各々設定す
る。この評価点は、発生する応力が大きく疲労寿
命消費の顕著な部分を選定すべきである。第２図
図示実施例では、二次過熱器出口管寄200のノズ
ルコーナー部１を評価点として例示している。こ
の部分は、厚肉でかつ550℃近辺の高温中で使用
され、起動停止時等の非定常時に、内部の流体温
度や流量の変化に対応して、内外面に大きな温度
差が生じ、特に蒸気出口ノズルコーナー部はその
構造の複雑さもあつて発生応力の分布は複雑で値
も大きく、疲労寿命消費の顕著な部分である。ま
た、定常時の内部流体の圧力も255Kg／cm2程度と
高圧となり内圧によるクリープ損傷による寿命消
費も大きい。
前記管寄200部には、内部流体の温度TF、圧力
PF、流量WF、及びメタル外面温度TMをそれぞれ
検出する検出器が設けられており、それらの各検
出値はボイラ応力監視装置１００に入力されてい
る。このボイラ応力監視装置１００はデジタル計
算機により構成されており、出力はそれぞれ応力
表示器２、応力警報器３、寿命表示器４、及び寿
命警報器５に入力されている。
PF、流量WF、及びメタル外面温度TMをそれぞれ
検出する検出器が設けられており、それらの各検
出値はボイラ応力監視装置１００に入力されてい
る。このボイラ応力監視装置１００はデジタル計
算機により構成されており、出力はそれぞれ応力
表示器２、応力警報器３、寿命表示器４、及び寿
命警報器５に入力されている。
ボイラ応力監視装置１００の基本機能は、ボイ
ラ運転中に合計応力と許容値との偏差を応力表示
器２に表示し、許容値を超えた場合には応力警報
器３により警報表示する。また一回の起動停止ま
たは負荷変化当りの寿命消費の許容値との偏差を
求めこれを寿命表示器４に表示し、許容値を超え
た場合には寿命警報器５に警報表示することであ
る。運転員は、応力表示器２と応力警報器３を見
て応力値を許容値以下に抑えながら適切な昇温率
や負荷変化率の設定操作を行なう。
ラ運転中に合計応力と許容値との偏差を応力表示
器２に表示し、許容値を超えた場合には応力警報
器３により警報表示する。また一回の起動停止ま
たは負荷変化当りの寿命消費の許容値との偏差を
求めこれを寿命表示器４に表示し、許容値を超え
た場合には寿命警報器５に警報表示することであ
る。運転員は、応力表示器２と応力警報器３を見
て応力値を許容値以下に抑えながら適切な昇温率
や負荷変化率の設定操作を行なう。
次に、第３図に示されたフローチヤートに沿つ
て、ボイラ応力監視装置１００における処理手順
の概要を説明する。第３図に示されたものは、例
えば起動・停止のように、温度TFが上昇して安
定した後、下降して安定する変化を１サイクルと
して実行される手順である。
て、ボイラ応力監視装置１００における処理手順
の概要を説明する。第３図に示されたものは、例
えば起動・停止のように、温度TFが上昇して安
定した後、下降して安定する変化を１サイクルと
して実行される手順である。
まず、ステツプ101においては、ボイラが運転
中であるかどうかをバーナの点火信号の有無によ
つて判定し、点火信号があればステツプ102以下
の処理を実行する。
中であるかどうかをバーナの点火信号の有無によ
つて判定し、点火信号があればステツプ102以下
の処理を実行する。
ステツプ102では後述のステツプ114のクリープ
損傷寿命計算に必要な、クリープ保持時間カウン
タをリセツトする。次にステツプ103では、運転
回数、すなわち点火信号が入力された回数をカウ
ントし、その値を後述のステツプ119の許容寿命
計算に用いる。ステツプ104では、起動から停止
までを１サイクルとしたとき、１サイクルの運転
が終了したかどうかを判定し、１サイクルが終了
しなければ次の内面合計応力計算ステツプ105へ
進み、終了であればステツプ117の合計寿命計算
ステツプへ進む。なお、このサイクルの判定は、
前述したように温度変化率（温度勾配）の変化を
検出することによりなされる。
損傷寿命計算に必要な、クリープ保持時間カウン
タをリセツトする。次にステツプ103では、運転
回数、すなわち点火信号が入力された回数をカウ
ントし、その値を後述のステツプ119の許容寿命
計算に用いる。ステツプ104では、起動から停止
までを１サイクルとしたとき、１サイクルの運転
が終了したかどうかを判定し、１サイクルが終了
しなければ次の内面合計応力計算ステツプ105へ
進み、終了であればステツプ117の合計寿命計算
ステツプへ進む。なお、このサイクルの判定は、
前述したように温度変化率（温度勾配）の変化を
検出することによりなされる。
ステツプ105において、第４図に示す105A〜
105Iのステツプにより、評価点圧力部材の内面合
計応力が計算されるが、これについては後に詳述
する。
105Iのステツプにより、評価点圧力部材の内面合
計応力が計算されるが、これについては後に詳述
する。
ステツプ106において、ステツプ105で計算され
た内面合計応力が、許容応力を超えているか否か
を判定し、超えていればステツプ107で警報表示
してステツプ108に移行し、超えていなければ直
接ステツプ108へ移行し、このステツプ108におい
てそれらの応力偏差が表示される。
た内面合計応力が、許容応力を超えているか否か
を判定し、超えていればステツプ107で警報表示
してステツプ108に移行し、超えていなければ直
接ステツプ108へ移行し、このステツプ108におい
てそれらの応力偏差が表示される。
ステツプ109では、ステツプ105で求めた内面合
計応力よりステツプ109Aで内面主応力差を計算
し、続いてステツプ109Bでその応力振幅より疲
労寿命消費を推定演算する。
計応力よりステツプ109Aで内面主応力差を計算
し、続いてステツプ109Bでその応力振幅より疲
労寿命消費を推定演算する。
ステツプ110は、ステツプ109で計算した内面主
応力差より相当応力を計算する。この相当応力
は、ステツプ114のクリープ損傷寿命計算で用い
る。
応力差より相当応力を計算する。この相当応力
は、ステツプ114のクリープ損傷寿命計算で用い
る。
ステツプ111は、ステツプ105で求めた内面合計
応力のうち内面周方向応力が引張方向か圧縮方向
かを判定する部分で、ステツプ114のクリープ損
傷寿命計算へ進むための第１関門に相当する。こ
こにおいて、前記内面周方向応力が圧縮方向の場
合はステツプ112へ、引張方向の場合はステツプ
113へ移行する。
応力のうち内面周方向応力が引張方向か圧縮方向
かを判定する部分で、ステツプ114のクリープ損
傷寿命計算へ進むための第１関門に相当する。こ
こにおいて、前記内面周方向応力が圧縮方向の場
合はステツプ112へ、引張方向の場合はステツプ
113へ移行する。
ステツプ112は、ステツプ110で計算した相当応
力の最大値を求めこの時のメタルの平均温度を記
憶してステツプ104へ戻る。ここで求めた最大値
はステツプ114のクリープ損傷寿命計算で用いら
れる。
力の最大値を求めこの時のメタルの平均温度を記
憶してステツプ104へ戻る。ここで求めた最大値
はステツプ114のクリープ損傷寿命計算で用いら
れる。
ステツプ113は、クリープ損傷寿命計算114へ進
むための第２関門で、メタル平均温度がクリープ
域判定のための設定値を超えたか否かを判定す
る。メタル平均温度が初めて設定値を超えた場合
は、クリープ保持時間カウンタをスタートさせ、
ステツプ114へ移行し、超えない場合は、ステツ
プ104へ戻る。
むための第２関門で、メタル平均温度がクリープ
域判定のための設定値を超えたか否かを判定す
る。メタル平均温度が初めて設定値を超えた場合
は、クリープ保持時間カウンタをスタートさせ、
ステツプ114へ移行し、超えない場合は、ステツ
プ104へ戻る。
ステツプ115では、ステツプ112で求めた相当応
力の最大値と、その時のメタル平均温度とを用い
て、予め記憶されている応力歪線図に基づいて、
クリープ開始点の初期応力を計算する。この初期
応力計算の詳細は後に説明する。
力の最大値と、その時のメタル平均温度とを用い
て、予め記憶されている応力歪線図に基づいて、
クリープ開始点の初期応力を計算する。この初期
応力計算の詳細は後に説明する。
ステツプ116は、ステツプ115で求めた初期応力
を出発点として、クリープ保持時間カウンタで示
される現時点における応力値を、予め記憶されて
いる応力緩和曲線より求め、この応力値に基づい
て予め記憶されているクリープ破断曲線からクリ
ープ損傷寿命消費を推定する。
を出発点として、クリープ保持時間カウンタで示
される現時点における応力値を、予め記憶されて
いる応力緩和曲線より求め、この応力値に基づい
て予め記憶されているクリープ破断曲線からクリ
ープ損傷寿命消費を推定する。
次にステツプ117は、合計寿命消費を計算する
ステツプで、ステツプ104から与えられる１サイ
クル終了判定により実行される。まず、ステツプ
117Aでは、ステツプ109及び114で各々計算され
た疲労寿命消費とクリープ寿命消費を加算して、
今回サイクルの合計寿命消費量を計算する。ステ
ツプ117Bは、ボイラ運転開始後現在までの累算
寿命消費量を計算する。ステツプ117Cは、今回
サイクルの合計寿命消費量と許容寿命消費量を比
較し、許容値より大きい場合はステツプ117Dで
警報表示を行い、許容値以下の場合には直接ステ
ツプ117Eへ移行する。ステツプ117Eでは、合計
寿命消費量と許容値との偏差を表示する。
ステツプで、ステツプ104から与えられる１サイ
クル終了判定により実行される。まず、ステツプ
117Aでは、ステツプ109及び114で各々計算され
た疲労寿命消費とクリープ寿命消費を加算して、
今回サイクルの合計寿命消費量を計算する。ステ
ツプ117Bは、ボイラ運転開始後現在までの累算
寿命消費量を計算する。ステツプ117Cは、今回
サイクルの合計寿命消費量と許容寿命消費量を比
較し、許容値より大きい場合はステツプ117Dで
警報表示を行い、許容値以下の場合には直接ステ
ツプ117Eへ移行する。ステツプ117Eでは、合計
寿命消費量と許容値との偏差を表示する。
ステツプ118は、１サイクル当りの許容寿命消
費量を更新する部分で、ステツプ103で求めた運
転回数累計とステツプ117Aで求めた累積寿命消
費量とから残りの運転回数と余寿命を計算し、１
サイクル当りの許容寿命消費量を計算する。
費量を更新する部分で、ステツプ103で求めた運
転回数累計とステツプ117Aで求めた累積寿命消
費量とから残りの運転回数と余寿命を計算し、１
サイクル当りの許容寿命消費量を計算する。
以上が本実施例の処理手順の基本的内容であ
り、以下その処理内容につき主要な部分の詳細を
説明する。
り、以下その処理内容につき主要な部分の詳細を
説明する。
ステツプ105の内面合計応力計算について、第
４図、第５図、第６図を用いて説明する。第４図
は前述したようにステツプ105の詳細処理手順を
示すものである。ステツプ105Aで評価点の内部
流体温度TF、圧力PF、流量WF、外面メタル温度
TM各々の検出データを取込む。ステツプ105B
は、前ステツプ105Bで取込んだ検出データの温
度TFと圧力PFをパラメータとして、予め記憶さ
れている蒸気表よりプラントル数、熱伝導率、動
粘性系数を求める。次のステツプ105Cでは、流
量WFの検出データと前記ステツプ105Bで求めた
各係数等を用いて熱伝導率を計算する。ステツプ
105Dではメタル温度分布を計算する。メタル温
度分布は第５図に示すように、ヘツダ管寄を無限
長中空円筒と見なし、メタルを肉厚方向に図のよ
うに分割したモデルを考える。各分割領域（以下
ノードと呼ぶ）の時刻ｊ・δt（ここでｊは１、２
…なる整数であり、δtは温度分布計算周期TSに相
当する。）におけるメタル温度をTi(j)、時刻ｊ・
δtにおける内部流体温度をTf(j)、メタル外面温度
をTM(j)と表わし、第６図に示すように任意の時
刻ｊ・δtにおける各ノードのメタル温度分布｛Tf
(j)、Tp(j)、Tl(j)、…、TN-1(j)、TM(j)｝を入力デ
ータ105D1とし、メタル温度分布演算手段105D2
にて図示Ｎ次の連立方程式を解くことにより、各
ノードの時刻（ｊ＋１）δtにおけるメタル温度分
布｛Tf（ｊ＋１）、Tp（ｊ＋１）、T1（ｊ＋１）、…、
TN-1（ｊ＋１）、TM（ｊ＋１）｝が出力データ
105D3として得られる。なお最初の計算で時刻
ｊ・δtのメタルに内部温度分布はT0(j)＝T1(j)＝
…TN-1(j)＝TM(j)＝Tf(j)と置いて求める。また、
第６図に示した連立方程式において、記号Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄは次式に示すものである。
４図、第５図、第６図を用いて説明する。第４図
は前述したようにステツプ105の詳細処理手順を
示すものである。ステツプ105Aで評価点の内部
流体温度TF、圧力PF、流量WF、外面メタル温度
TM各々の検出データを取込む。ステツプ105B
は、前ステツプ105Bで取込んだ検出データの温
度TFと圧力PFをパラメータとして、予め記憶さ
れている蒸気表よりプラントル数、熱伝導率、動
粘性系数を求める。次のステツプ105Cでは、流
量WFの検出データと前記ステツプ105Bで求めた
各係数等を用いて熱伝導率を計算する。ステツプ
105Dではメタル温度分布を計算する。メタル温
度分布は第５図に示すように、ヘツダ管寄を無限
長中空円筒と見なし、メタルを肉厚方向に図のよ
うに分割したモデルを考える。各分割領域（以下
ノードと呼ぶ）の時刻ｊ・δt（ここでｊは１、２
…なる整数であり、δtは温度分布計算周期TSに相
当する。）におけるメタル温度をTi(j)、時刻ｊ・
δtにおける内部流体温度をTf(j)、メタル外面温度
をTM(j)と表わし、第６図に示すように任意の時
刻ｊ・δtにおける各ノードのメタル温度分布｛Tf
(j)、Tp(j)、Tl(j)、…、TN-1(j)、TM(j)｝を入力デ
ータ105D1とし、メタル温度分布演算手段105D2
にて図示Ｎ次の連立方程式を解くことにより、各
ノードの時刻（ｊ＋１）δtにおけるメタル温度分
布｛Tf（ｊ＋１）、Tp（ｊ＋１）、T1（ｊ＋１）、…、
TN-1（ｊ＋１）、TM（ｊ＋１）｝が出力データ
105D3として得られる。なお最初の計算で時刻
ｊ・δtのメタルに内部温度分布はT0(j)＝T1(j)＝
…TN-1(j)＝TM(j)＝Tf(j)と置いて求める。また、
第６図に示した連立方程式において、記号Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄは次式に示すものである。
Ａ＝｛１／（δr）2＋１／βδt｝／１／2δr｛１／
δr＋１／2r｝ Ｂ＝１／2δr（１／δr−１／2r）／１／2δr（１／
δr＋１／2r） Ｃ＝｛１／（δr）2−１／βδt｝／１／2δr（１／
δr＋１／2r） Ｄ＝2hδr／λ ここで、 β：熱拡散率 λ：熱伝導率 ｈ：熱伝達率 δr：メタルの円筒分割単位長さ ｒ：円筒中心からの距離 ステツプ105Eではメタル肉厚方向の体積平均
温度をメタル温度分布より求める。ステツプ
105Fではこの体積平均温度をパラメータとして、
メタルのヤング率Ｅ、線膨張率αを予め記憶され
ている表より求める。ステツプ105Gでは、極座
標表示による次式(1)〜(3)を用いて、時刻ｊ・δtに
おけるｒ、θ、ｚ方向の熱応力を計算する。
δr＋１／2r｝ Ｂ＝１／2δr（１／δr−１／2r）／１／2δr（１／
δr＋１／2r） Ｃ＝｛１／（δr）2−１／βδt｝／１／2δr（１／
δr＋１／2r） Ｄ＝2hδr／λ ここで、 β：熱拡散率 λ：熱伝導率 ｈ：熱伝達率 δr：メタルの円筒分割単位長さ ｒ：円筒中心からの距離 ステツプ105Eではメタル肉厚方向の体積平均
温度をメタル温度分布より求める。ステツプ
105Fではこの体積平均温度をパラメータとして、
メタルのヤング率Ｅ、線膨張率αを予め記憶され
ている表より求める。ステツプ105Gでは、極座
標表示による次式(1)〜(3)を用いて、時刻ｊ・δtに
おけるｒ、θ、ｚ方向の熱応力を計算する。
σr(r)＝Eα／１−ν｛１／b2−a2（１−a2／r2）
∫b aＴ(r)・rdr−１／r2∫〓aＴ(r)rdr｝……(1) σ〓(r)＝Eα／１−ν｛１／b2−a2（１＋a2／r2）
∫b aＴ(r)・rdr＋１／r2∫〓aＴ(r)rdr−Ｔ(r)｝……(2
) σz(r)＝Eα／１−ν｛２／b2−a2∫〓aＴ(r)rdrT(
r)｝……(3) ここで、 Ｅ：ヤング率 α：線膨張率 ν：ポアソン比（＝一定） ａ：内面半径 ｂ：外面半径 Ｔ(r)：半径ｒにおけるメタル温度 熱応力のなかで評価したのは、内面熱応力すな
わちｒ＝ａ（第５図ではノード“０”に相当す
る。）における値であり、次式(4)〜(6)で示される。
∫b aＴ(r)・rdr−１／r2∫〓aＴ(r)rdr｝……(1) σ〓(r)＝Eα／１−ν｛１／b2−a2（１＋a2／r2）
∫b aＴ(r)・rdr＋１／r2∫〓aＴ(r)rdr−Ｔ(r)｝……(2
) σz(r)＝Eα／１−ν｛２／b2−a2∫〓aＴ(r)rdrT(
r)｝……(3) ここで、 Ｅ：ヤング率 α：線膨張率 ν：ポアソン比（＝一定） ａ：内面半径 ｂ：外面半径 Ｔ(r)：半径ｒにおけるメタル温度 熱応力のなかで評価したのは、内面熱応力すな
わちｒ＝ａ（第５図ではノード“０”に相当す
る。）における値であり、次式(4)〜(6)で示される。
σr(a)＝０ ……(4)
σ〓(a)＝Eα／１−ν｛２／b2−a2∫b aＴ(r)rdr−Ｔ(a
)｝ ……(5) σz(a)＝Eα／１−ν｛２／b2−a2∫b aＴ(r)rdr−Ｔ(a)
｝ ……(6) 次にステツプ105Hでは、内部流体圧力PFより、
ｒ、θ、ｚ方向の内圧応力を次式(7)〜(9)で計算す
る。
)｝ ……(5) σz(a)＝Eα／１−ν｛２／b2−a2∫b aＴ(r)rdr−Ｔ(a)
｝ ……(6) 次にステツプ105Hでは、内部流体圧力PFより、
ｒ、θ、ｚ方向の内圧応力を次式(7)〜(9)で計算す
る。
σir＝−PF ……(7)
σiθ＝TH／２・PF ……(8)
σiz＝DI2／DO2−DI2・PF ……(9)
ここで、
TH：配管肉厚
DI：配管内径（＝2a）
DO：配管外径（＝2b）
ステツプ105Iは、ノズルコーナー部のｒ、θ、
ｚ方向の応力集中定数を熱応力、内圧応力の各々
について、Cr、C〓、Cz、Cir、Ci〓、Cizとおき、
ｒ、θ、ｚ方向の内面合計応力σTr、σT〓、σTZを次
式(10)〜(12)を用いて計算する。なお、前記応力集中
定数は、前式(7)〜(9)で求めた中空円筒部の内面応
力から、応力条件の最も厳しいノズルコーナー部
の内面応力を推定するための定数であり、予め実
験的に求めたものである。
ｚ方向の応力集中定数を熱応力、内圧応力の各々
について、Cr、C〓、Cz、Cir、Ci〓、Cizとおき、
ｒ、θ、ｚ方向の内面合計応力σTr、σT〓、σTZを次
式(10)〜(12)を用いて計算する。なお、前記応力集中
定数は、前式(7)〜(9)で求めた中空円筒部の内面応
力から、応力条件の最も厳しいノズルコーナー部
の内面応力を推定するための定数であり、予め実
験的に求めたものである。
σTr＝σir ……(10)
σT〓＝C〓・σ〓(a)＋Ci〓・σi〓……(11)
σTZ＝CZ・σZ(a)＋CiZ・σiZ ……(12)
第３図のフローチヤートに戻つて、ステツプ
106では、前式(11)の内面θ方向の応力σT〓が最も厳
しいため、これについて許容応力と比較チエツク
を行い、許容値以上の時にステツプ107で警報を
出す。またステツプ108では、σT〓と許容値との偏
差を表示する。
106では、前式(11)の内面θ方向の応力σT〓が最も厳
しいため、これについて許容応力と比較チエツク
を行い、許容値以上の時にステツプ107で警報を
出す。またステツプ108では、σT〓と許容値との偏
差を表示する。
次にステツプ109の疲労寿命計算の手順につい
て説明する。
て説明する。
まず、ステツプ109では、前記の式(10)〜(12)に基
いて内面主応力差（S1〜S3）を次式(13)〜(15)により
求める。
いて内面主応力差（S1〜S3）を次式(13)〜(15)により
求める。
S1＝σT〓−σTZ ……(13)
S2＝σTZ−σTr ……(14)
S3＝σTr−σT〓 ……(15)
次にステツプ109Bでは、前記の式(13)〜(15)によ
つて計算した各々の主応力差S1〜S3について、そ
の応力振幅をとらえ、これに基いて設計疲労線図
より寿命消費を計算する。例えば第７図に示すよ
うに、主応力差S1が時間的変動を示したとすれ
ば、S1についての応力全振幅Z1〓、Z2〓が求められ
る。同様にS2、S3についてもZ1〓、Z2〓、…、Z1〓、
Z2〓、…がそれぞれ求まる。
つて計算した各々の主応力差S1〜S3について、そ
の応力振幅をとらえ、これに基いて設計疲労線図
より寿命消費を計算する。例えば第７図に示すよ
うに、主応力差S1が時間的変動を示したとすれ
ば、S1についての応力全振幅Z1〓、Z2〓が求められ
る。同様にS2、S3についてもZ1〓、Z2〓、…、Z1〓、
Z2〓、…がそれぞれ求まる。
つまり、各主応力差の変化に現われる多数の極
小値と極大値の中で、最大の振幅を有するものか
ら順に、 S1については、Z1〓、Z2〓 （Z1〓＞Z2〓） S2については、Z1〓、Z2〓、…（Z1〓＞Z2〓＞…） S3については、Z1〓、Z2〓、…（Z1〓＞Z2〓＞…） のように求める。次に、これらの反応振幅S1〜S3
の中から次式(16)に示すように、順次最大値を選び
応力片振幅H1、H2、…を求める。
小値と極大値の中で、最大の振幅を有するものか
ら順に、 S1については、Z1〓、Z2〓 （Z1〓＞Z2〓） S2については、Z1〓、Z2〓、…（Z1〓＞Z2〓＞…） S3については、Z1〓、Z2〓、…（Z1〓＞Z2〓＞…） のように求める。次に、これらの反応振幅S1〜S3
の中から次式(16)に示すように、順次最大値を選び
応力片振幅H1、H2、…を求める。
H1＝max｛T1〓、Z1〓、Z1〓｝÷２
H2＝max｛Z2〓、Z2〓、Z2〓｝÷２ ……(16)
… …
この応力片振幅H1、H2に対応させ、第８図に
示すような設計疲労線図より許容繰返し回数N1、
N2、…を求める。これらの許容繰返し回数N1、
N2、…の逆数より、次式(17)に示す１サイクル当
りの疲労寿命消費量φfを計算する。
示すような設計疲労線図より許容繰返し回数N1、
N2、…を求める。これらの許容繰返し回数N1、
N2、…の逆数より、次式(17)に示す１サイクル当
りの疲労寿命消費量φfを計算する。
φf＝１／N1＋１／N2＋ ……(17)
さらにステツプ111以降のクリープ損傷寿命消
費の計算手順によつて説明する。
費の計算手順によつて説明する。
ボイラの起動時の主応力差は、θ方向のものを
二次過熱器出口管寄部について模式的に示すと、
第９図のように一旦圧縮側に変化し、その後圧力
上昇に伴つて引張側に変化して、初期応力σAに達
した後緩和し始める。クリープ損傷寿命は、第１
０図に示すように、種々の初期応力σAに対する緩
和カーブを計算機に記憶させておいて、初期応力
σAの値に応じた緩和カーブを選択し、第１１図ａ
に示す応力緩和カーブの緩和開始点Ｓからの経過
時間Ｔにおける応力σ(T)Ｔ）と時間幅ΔTを求め
る。そしてこのσ(T)を用いて第１１図ｂに示すよ
うなクリープ破断カーブより破断時間tr（σ(T)）
を求め、上記ΔTの間のクリープ損傷をΔt／trと
して求める。
二次過熱器出口管寄部について模式的に示すと、
第９図のように一旦圧縮側に変化し、その後圧力
上昇に伴つて引張側に変化して、初期応力σAに達
した後緩和し始める。クリープ損傷寿命は、第１
０図に示すように、種々の初期応力σAに対する緩
和カーブを計算機に記憶させておいて、初期応力
σAの値に応じた緩和カーブを選択し、第１１図ａ
に示す応力緩和カーブの緩和開始点Ｓからの経過
時間Ｔにおける応力σ(T)Ｔ）と時間幅ΔTを求め
る。そしてこのσ(T)を用いて第１１図ｂに示すよ
うなクリープ破断カーブより破断時間tr（σ(T)）
を求め、上記ΔTの間のクリープ損傷をΔt／trと
して求める。
ステツプ111では、前式(11)で求めた内面周方向
の応力σT〓が圧縮方向（即ち、第９図では負側）
に相当する時は、ステツプ112へ移行し、ステツ
プ110で計算した次式(18)に示す相当応力σMがこれ
までの最大値であるかどうかをチエツクし、最大
であればこれとこの時のメタル平均温度をメモリ
に記憶しておく。
の応力σT〓が圧縮方向（即ち、第９図では負側）
に相当する時は、ステツプ112へ移行し、ステツ
プ110で計算した次式(18)に示す相当応力σMがこれ
までの最大値であるかどうかをチエツクし、最大
であればこれとこの時のメタル平均温度をメモリ
に記憶しておく。
内面周方向の応力σT〓が引張方向（即ち第９図で
は正側）に転じた場合は、ステツプ113でメタル
平均温度がクリープ域（例えば、二次過熱出口ヘ
ツダ管寄については510℃）に入つたか否かを判
定し、入つたことをもつて応力緩和カーブの初期
応力以後の緩和経過時間Ｔを計数するためのクリ
ープ保持時間カウンタをスタートさせる。そして
引続きステツプ115で初期応力σAを計算する。
は正側）に転じた場合は、ステツプ113でメタル
平均温度がクリープ域（例えば、二次過熱出口ヘ
ツダ管寄については510℃）に入つたか否かを判
定し、入つたことをもつて応力緩和カーブの初期
応力以後の緩和経過時間Ｔを計数するためのクリ
ープ保持時間カウンタをスタートさせる。そして
引続きステツプ115で初期応力σAを計算する。
第１２図にステツプ115における初期応力計算
の詳細フローチヤートが示されている。このフロ
ーチヤートと第１３図〜第１７図を用いて初期応
力の計算手順について以下説明する。
の詳細フローチヤートが示されている。このフロ
ーチヤートと第１３図〜第１７図を用いて初期応
力の計算手順について以下説明する。
第１３図に示された応力・歪線図の例では、初
期点が０点にある時に圧縮側最大相当応力が発生
し、その値がその時の温度の圧縮側降伏応力Y1
を超え、その後応力が引張方向に転じた最大値σA
に達した経路を示したもので、σAが初期応力であ
り、次式(19)で表わすものとなる。
期点が０点にある時に圧縮側最大相当応力が発生
し、その値がその時の温度の圧縮側降伏応力Y1
を超え、その後応力が引張方向に転じた最大値σA
に達した経路を示したもので、σAが初期応力であ
り、次式(19)で表わすものとなる。
σA＝（σ2＋Y1）（Ｆ／Ｅ−１）＋σP2……(19)
また、初期応力が定格温度での降伏応力Y3を超
える場合は、同図σA′のようになり、次式(20)で表
わされる。
える場合は、同図σA′のようになり、次式(20)で表
わされる。
σA′＝Y3＋（SA−Y3）F1／E1 ……(20)
ここで、
E1：定格温度でのヤング率、
F1：定格温度での高温引張特性傾き、
である。
まず、ステツプ115Aでは、第１３図に示す応
力歪線図を用いて圧縮側での降伏応力Y1、圧縮
側最大応力発生温度での高温引張特性傾きＦ、圧
縮側最大相当応力発生時の温度でのヤング率Ｅを
計算する。
力歪線図を用いて圧縮側での降伏応力Y1、圧縮
側最大応力発生温度での高温引張特性傾きＦ、圧
縮側最大相当応力発生時の温度でのヤング率Ｅを
計算する。
次のステツプ115Bでは、第１４図に示すよう
に前回運転時の応力緩和最終値SO、定格運転時
相当応力σP2及び圧縮側最大相当応力σ2とから圧
縮側最大応力SBを次式（21）によつて求める。
に前回運転時の応力緩和最終値SO、定格運転時
相当応力σP2及び圧縮側最大相当応力σ2とから圧
縮側最大応力SBを次式（21）によつて求める。
SB＝SO−σP2＋σ2 ……（21）
この圧縮側最大応力SBと降伏応力−Y1とをス
テツプ115Cで比較し、SB＜−Y1のときはステツ
プ115Dへ、それ以外のときはステツプ115Hへ移
行する。
テツプ115Cで比較し、SB＜−Y1のときはステツ
プ115Dへ、それ以外のときはステツプ115Hへ移
行する。
ステツプ115Dでは、引張側相当応力SAを第１
回目起動のときは第１３図、第２回目以降は第１
４図に示す方法により次式（22）の如く求める。
回目起動のときは第１３図、第２回目以降は第１
４図に示す方法により次式（22）の如く求める。
SA＝（SB＋Y1）（Ｆ／Ｅ−１）SO ……（22）
この引張側相当応力SAと定格温度での降伏応
力Y3とをステツプ115Eで比較し、SA＞Y3であ
ればステツプ115Fへ移行し、それ以外のときは
ステツプ115Gへ移行する。
力Y3とをステツプ115Eで比較し、SA＞Y3であ
ればステツプ115Fへ移行し、それ以外のときは
ステツプ115Gへ移行する。
ステツプ115Fでは、即ち圧縮側でも引張側で
も降伏する場合は、第１７図に示すようにして次
式（23）による初期応力σA2を計算する。
も降伏する場合は、第１７図に示すようにして次
式（23）による初期応力σA2を計算する。
σA2＝Y3＋（SA−Y3）F1／E1 ……（23）
ステツプ115Gでは、第１４図に示すようにし
て、即ち応力が緩和してSOまで下つた時点でボ
イラ停止後再起動するような場合で、圧縮側で降
伏するときの初期応力σAを求める。
て、即ち応力が緩和してSOまで下つた時点でボ
イラ停止後再起動するような場合で、圧縮側で降
伏するときの初期応力σAを求める。
ステツプ115Hでは、引張側相当応力SOと定格
温度での降伏応力Y3とを比較し、SO≦Y3の場合
は、ステツプ115Iへ移行し、SO＞Y3の場合はス
テツプ115Jへ移行する。
温度での降伏応力Y3とを比較し、SO≦Y3の場合
は、ステツプ115Iへ移行し、SO＞Y3の場合はス
テツプ115Jへ移行する。
ステツプ115Iでは、即ち第１５図に示すように
圧縮側でも引張側でも降伏しないときは、初期応
力はSOと変らないので初期応力σA1′をSOと等し
いと置く。
圧縮側でも引張側でも降伏しないときは、初期応
力はSOと変らないので初期応力σA1′をSOと等し
いと置く。
ステツプ115Jでは、即ち第１６図に示すように
圧縮側で降伏せずに、引張側で降伏するときは、
次式（24）によつて初期応力σA2′を求める。
圧縮側で降伏せずに、引張側で降伏するときは、
次式（24）によつて初期応力σA2′を求める。
σA2′＝Y3＋（SO−Y3）F1／E1 ……（24）
このようにステツプ115によつて求められた初
期応力σAに基づいて、ステツプ116では、第１０
図に示した応力緩和曲線を用い、第１８図に示す
ように内挿法によつて適用すべき応力緩和曲線を
求め、さらにクリープ保持時間カウンタの値Ｔに
対応させて、次のようにクリープ損傷寿命を計算
する。
期応力σAに基づいて、ステツプ116では、第１０
図に示した応力緩和曲線を用い、第１８図に示す
ように内挿法によつて適用すべき応力緩和曲線を
求め、さらにクリープ保持時間カウンタの値Ｔに
対応させて、次のようにクリープ損傷寿命を計算
する。
クリープ損傷寿命計算の手順を第１９図ａ〜ｃ
に示された具体例に沿つて説明する。第１９図ａ
〜ｃには、適用される応力緩和曲線が示されてお
り、横軸のクリープ保持時間0.1、0.2、0.4、0.7、
1.0時間における応力として、それぞれσ（0.1）、
σ（0.2）、σ（0.4）、σ（0.7）、σ（1.0）が与えら
れ
るようになつている。第１９図ａ〜ｃは、クリー
プ損傷寿命の計算方法を説明するためのものであ
りクリープ保持時間TGが上記時間転の中間時間
点に対して、それぞれ左側にある場合、上記時間
点に一致している場合、中間時間点に対して右側
にある場合を表わしており、クリープ損傷評価の
ための応力を前記時間点の応力とし、この応力を
代表的なものとして持続時間ΔTを設定して、ク
リープ損傷寿命消費の計算を簡単にしようとする
ものである。
に示された具体例に沿つて説明する。第１９図ａ
〜ｃには、適用される応力緩和曲線が示されてお
り、横軸のクリープ保持時間0.1、0.2、0.4、0.7、
1.0時間における応力として、それぞれσ（0.1）、
σ（0.2）、σ（0.4）、σ（0.7）、σ（1.0）が与えら
れ
るようになつている。第１９図ａ〜ｃは、クリー
プ損傷寿命の計算方法を説明するためのものであ
りクリープ保持時間TGが上記時間転の中間時間
点に対して、それぞれ左側にある場合、上記時間
点に一致している場合、中間時間点に対して右側
にある場合を表わしており、クリープ損傷評価の
ための応力を前記時間点の応力とし、この応力を
代表的なものとして持続時間ΔTを設定して、ク
リープ損傷寿命消費の計算を簡単にしようとする
ものである。
第１９図ａの例によれば、応力とその持続時間
ΔTとの関係は、 σ（0.1）によつてΔT1＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2＝（0.3−0.15）時間、 σ（0.4）によつてΔT3＝（Ｔ−0.3）時間、 と評価する。第１９図ｂの例では、 σ（0.1）によつてΔT1′＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2′＝（0.4−0.15）時間、 であり、第１９図ｃの例では、 σ（0.1）によつてΔT1″＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2″＝（Ｔ−0.15）時間、 となる。
ΔTとの関係は、 σ（0.1）によつてΔT1＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2＝（0.3−0.15）時間、 σ（0.4）によつてΔT3＝（Ｔ−0.3）時間、 と評価する。第１９図ｂの例では、 σ（0.1）によつてΔT1′＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2′＝（0.4−0.15）時間、 であり、第１９図ｃの例では、 σ（0.1）によつてΔT1″＝（0.15−0.1）時間、 σ（0.2）によつてΔT2″＝（Ｔ−0.15）時間、 となる。
ここで、前記σ（0.1）、σ（0.2）、σ（0.4）、…
に
対応する破断時間が、それぞれt1、t2、t3、…と
して与えられている。これらから、クリープ損傷
寿命消費φcは、それぞれ第１９図ａ〜ｃの場合に
ついて表わすと、次式（25）〜（27）のようにな
る。
に
対応する破断時間が、それぞれt1、t2、t3、…と
して与えられている。これらから、クリープ損傷
寿命消費φcは、それぞれ第１９図ａ〜ｃの場合に
ついて表わすと、次式（25）〜（27）のようにな
る。
φc＝ΔT1／t1＋ΔT2／t2＋ΔT3／t3 ……（25）
φc＝ΔT1′／t1＋ΔT2′／t2 ……（26）
φc＝ΔT1″／t1＋ΔT2″／t2 ……（27）
このように求められたクリープ損傷寿命消費φc
と、前記疲労寿命消費φfとに基いて、ステツプに
おいて、合計寿命消費φiと累積合計寿命φTを次の
ように計算する。
と、前記疲労寿命消費φfとに基いて、ステツプに
おいて、合計寿命消費φiと累積合計寿命φTを次の
ように計算する。
まず、ステツプ117Aにおいて１サイクルごと
に、即ちサイクルｉごとに合計寿命消費φiを次式
（28）により求める。
に、即ちサイクルｉごとに合計寿命消費φiを次式
（28）により求める。
φi＝φfi＋φci ……（28）
次に、ステツプ117Bにおいて、今回のＮサイク
ルまでの累積合計寿命φTを、次式（29）により
求める φT＝N 〓i=1 （φfi＋φci） ……（29） ステツプ117Cでは、設定されるサイクルｉの
許容寿命消費をφpiとφiを比較し、φi＞φpiであれ
ばステツプ117Dで警報を出すとともにステツプ
117Eで寿命偏差Δφiを次式（30）により求め表示
する。
ルまでの累積合計寿命φTを、次式（29）により
求める φT＝N 〓i=1 （φfi＋φci） ……（29） ステツプ117Cでは、設定されるサイクルｉの
許容寿命消費をφpiとφiを比較し、φi＞φpiであれ
ばステツプ117Dで警報を出すとともにステツプ
117Eで寿命偏差Δφiを次式（30）により求め表示
する。
Δφi＝φi−φpi ……（30）
ステツプ118は、前述したように１サイクル当
りの許容寿命を計算するのであるが、その基準デ
ータとして予め例えば起動モードごとに、即ちコ
ールドスタートモード、ウオームスタートモー
ド、ホツトスタートモードごとに許容起動回数が
それぞれNO C、NO W、NO Hとして、また合計寿命消費
がそれぞれφO TC、φO TW、φO TH、として初期に配分さ
れている。したがつて、各モードに対応する初期
サイクルの許容寿命消費φO PC、φO PW、φO PHはそれぞ
れ次式（31）となる。
りの許容寿命を計算するのであるが、その基準デ
ータとして予め例えば起動モードごとに、即ちコ
ールドスタートモード、ウオームスタートモー
ド、ホツトスタートモードごとに許容起動回数が
それぞれNO C、NO W、NO Hとして、また合計寿命消費
がそれぞれφO TC、φO TW、φO TH、として初期に配分さ
れている。したがつて、各モードに対応する初期
サイクルの許容寿命消費φO PC、φO PW、φO PHはそれぞ
れ次式（31）となる。
これに準じて、第ｉ回目のサイクルまでの各モ
ードの運転回数をNi C、Ni W、Ni Hとし、合計寿命消
費をφi TC、φiTW、φi THとすると、次回サイクル（ｉ
＋１）の各モードごとに許容寿命は、次式（32）
によつて求められる。
ードの運転回数をNi C、Ni W、Ni Hとし、合計寿命消
費をφi TC、φiTW、φi THとすると、次回サイクル（ｉ
＋１）の各モードごとに許容寿命は、次式（32）
によつて求められる。
ここで、（32）式の分子が残りの許容寿命であり、
分母が残りの許容運転回数である。
分母が残りの許容運転回数である。
このようにして、本実施例によれば、ボイラの
運転中において、内部流体の状態変化により発生
する応力変化１サイクルごとの圧力部材の寿命消
費を把握することができ、これによつて残りの許
容寿命（余寿命）を監視することができる。
運転中において、内部流体の状態変化により発生
する応力変化１サイクルごとの圧力部材の寿命消
費を把握することができ、これによつて残りの許
容寿命（余寿命）を監視することができる。
また、本実施例によれば、初期の各運転モード
ごとの許容寿命と許容運転回数とを設定し、ボイ
ラの運転モードごとに累積寿命消費量と運転回数
とを求めていることから、各運転モードごとの残
りの許容寿命と残りの運転回数を容易に判断する
ことができる。
ごとの許容寿命と許容運転回数とを設定し、ボイ
ラの運転モードごとに累積寿命消費量と運転回数
とを求めていることから、各運転モードごとの残
りの許容寿命と残りの運転回数を容易に判断する
ことができる。
本発明によれば、ボイラの種々の運転モードに
対して、熱応力及び内圧応力さらにこれらに基づ
く寿命消費量を運転中に迅速かつ正確に把握する
ことができかつ適確な許容寿命量が把握できるの
で１回の起動に許される寿命消費量を有効に利用
して安全かつ急速なボイラプラントの負荷運用を
可能にすることができる。
対して、熱応力及び内圧応力さらにこれらに基づ
く寿命消費量を運転中に迅速かつ正確に把握する
ことができかつ適確な許容寿命量が把握できるの
で１回の起動に許される寿命消費量を有効に利用
して安全かつ急速なボイラプラントの負荷運用を
可能にすることができる。
第１図は従来の寿命管理方法の説明図、第２図
は本発明の一実施例の構成図、第３図は第２図図
示実施例の処理手順を示すフローチヤート、第４
図は第３図図示フローチヤートの要部詳細処理手
順を示すフローチヤート、第５図及び第６図はメ
タル温度分布計算方法の説明図、第７図及び第８
図は疲労寿命消費計算方法の説明図、第９図〜１
１図ａ，ｂはクリープ損傷寿命計算方法の説明
図、第１２図は第３図図示フローチヤートの要部
詳細処理手順を示すフローチヤート、第１３図〜
第１７図は初期応力算出の原理説明図、第１８図
及び第１９図ａ〜ｃはクリープ損傷寿命計算方法
の具体的説明図である。 １……ノズルコーナ部（評価点）、１００……
ボイラ応力監視装置。
は本発明の一実施例の構成図、第３図は第２図図
示実施例の処理手順を示すフローチヤート、第４
図は第３図図示フローチヤートの要部詳細処理手
順を示すフローチヤート、第５図及び第６図はメ
タル温度分布計算方法の説明図、第７図及び第８
図は疲労寿命消費計算方法の説明図、第９図〜１
１図ａ，ｂはクリープ損傷寿命計算方法の説明
図、第１２図は第３図図示フローチヤートの要部
詳細処理手順を示すフローチヤート、第１３図〜
第１７図は初期応力算出の原理説明図、第１８図
及び第１９図ａ〜ｃはクリープ損傷寿命計算方法
の具体的説明図である。 １……ノズルコーナ部（評価点）、１００……
ボイラ応力監視装置。
Claims (1)
- １ ボイラ圧力部材に設定された応力監視評価点
における内部流体の温度と流量と圧力部材外面温
度を検出し、これらの検出データに基づいて前記
評価点に発生する熱応力を演算する熱応力演算手
段と、前記評価点における内部流体の内圧を検出
し、該検出内圧に基づいて前記評価点に発生する
内反応力を演算する内圧応力演算手段と、前記熱
応力と前記内圧応力とを加算して合計応力を求め
る合計応力演算手段と、予め設定記憶されている
前記圧力部材の設計疲労線図データに基づいて前
記合計応力に対応する疲労寿命消費を決定する疲
労寿命消費決定手段と、前記合計応力に基づいて
相当応力を演算する相当応力演算手段と、該相当
応力が最大値となりその後内面応力が引張方向と
なる最大相当応力に対応させて応力・歪線図デー
タから初期応力を求める初期応力演算手段と、該
初期応力に対応する応力緩和曲線データに基づい
てクリープ破断寿命消費を決定するクリープ破断
寿命消費決定手段と、前記疲労寿命消費と前記ク
リープ破断寿命消費とを加算して合計寿命消費を
求める合計寿命消費演算手段と、該合計寿命消費
と設定された初期許容寿命消費とから残りの許容
寿命を演算する許容寿命消費演算手段と、を備え
て構成されることを特徴とするボイラ応力監視装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22393982A JPS59115901A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | ボイラ応力監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22393982A JPS59115901A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | ボイラ応力監視装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15716093A Division JP2662706B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 圧力部材の応力監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59115901A JPS59115901A (ja) | 1984-07-04 |
| JPH0442561B2 true JPH0442561B2 (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=16806065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22393982A Granted JPS59115901A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | ボイラ応力監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59115901A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57200604A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-08 | Hitachi Ltd | Monitoring method and unit for valve casing |
-
1982
- 1982-12-22 JP JP22393982A patent/JPS59115901A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59115901A (ja) | 1984-07-04 |
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