[发明专利]一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法

权利要求书

1.一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在焦炭塔周边设置适合现场工作人员日常监控的设备，配合监测工具的匹配安装获取焦炭塔外壁测点的环向应变和轴向应变数据；

S2、创建在线监测模块，所述在线监测模块包括运行工况监测单元、参数检查单元、塔体三维云图显示单元、关键点历程追踪模块单元和参考数据存储单元，通过运行工况监测单元与参数检查设备对焦炭塔进行分析环向应变和轴向应变数据进行比较换算；

S3、根据上述所述环向应变和所述轴向应变数据的换算值，计算获得所述焦炭塔外壁测点的外壁环向应力；

S4、由上述所述焦炭塔外壁测点的外壁环向应力计算获得内外壁温差对应消耗时长得出的变化值以及变化曲线；

S5、根据所述内外壁温差对应消耗时长得出的变化值以及变化曲线得出内外壁轴向应力，即本方法所需要在线监测的高温应力数据；

S6、将所述内外壁轴向应力反馈至在线监测模块的关键点历程追踪模块单元内，通过数据处理得出在线监测所得的有效数据值以及数据曲线。

2.根据权利要求1所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：所述参数检查单元可以实现在危险地处安装传感器，采集其危险时段内实时的温度与应力参数，根据焦炭塔的实时情况进行分析，实现对焦炭塔的在线监测，并根据最新数据对焦炭塔的工作参数在可行范围内进行相应调整更新，以解决焦炭塔离线分析出现不准确的问题。

3.根据权利要求1所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：所述运行工况监测单元内包括温度传感器，所述温度传感器可在线监测空气温度和焦炭塔内外表面温度数据，及时和在线监测模块进行数据反馈，并将反馈数据和参考数据存储单元进行对比。

4.根据权利要求1所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：参照所述焦炭塔的现有尺寸，材料参数与15CrMo室温下的热弹性参数一致；模拟过程中假设材料参数不随内外温度变化而变化圆筒外壁绝热；所述温度场与热弹性场的耦合分析采用间接耦合的方式，采取的时间步长为0.1s；对圆筒进行网格划分，整个模型单元数目为150971，节点数目1056827；热分析采用Solid90单元，结构分析采用Solid186单。

5.根据权利要求2所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：针对步骤S2中的危险地处可通过耐高温应变片采集焦炭塔壁危险点的循环周期样本容量的应变数据；计算每个所述循环周期的应变幅；对所述应变幅取对数，获得应变幅服从对数正态分布的所述概率分布模型。

6.根据权利要求1所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：所述在线监测模块对给定循环周期内的焦炭塔的工作状态，根据应变幅的所述概率分布模型，对所述应变幅进行蒙特卡罗随机方法抽样，产生应变幅数据样本，并计算每个应变幅相应的疲劳寿命和疲劳损伤；所述疲劳损伤在给定迭代次数下进行累积，若疲劳损伤达到或超过1.0，则出现裂纹萌生。

7.根据权利要求1所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：所述参数检查单元是对所建立的所述有限元模型进行温度场分析计算检查，计算检查模拟曲线的变化，需要把每次的计算检查所得的数据作为模拟曲线下一次上升到的模型位置的初始条件输入，跟踪采集届面爬升的初始高度以及当前高度处内外壁面四点的温度变化情况，直到该四点的温度值稳定即可。

8.根据权利要求4所述的一种焦炭塔高温应力在线监测技术方法，其特征在于：以该所述温度场为条件对模型进行应力应变分析计算，例举以下数据：液面以下约20mm处所造成的器壁内外温差已达到了90℃；液面下的100mm处，内外壁温差仍然达到60℃；内外壁最大轴向温度梯度分别为10.8℃/mm和1.06℃/mm。