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【考點(diǎn)】疲勞壽命曲線及其應(yīng)用
【例題·綜合題】(2009)某電廠鍋爐型號(hào)及主要參數(shù)如下:
鍋爐型號(hào): DG1004/18.5-II1
過熱器蒸汽最大連續(xù)蒸發(fā)量 1004t/h
過熱器出口蒸汽壓力(表壓) 18.53MPa
過熱器出口蒸汽溫度 543℃
再熱蒸汽進(jìn)/出口蒸汽壓力 4.38/4.19MPa
再熱蒸汽進(jìn)/出口蒸汽溫度 336/543℃
省煤器入口介質(zhì)表壓 21.1MPa
省煤器進(jìn)水溫度 257℃
汽包設(shè)計(jì)壓力(表壓) 20.8MPa
汽包工作壓力(表壓) 19.81MPa
問題:
1.什么是該類鍋爐的容量?上述鍋爐的容量為多少?
2.上述鍋爐的額定蒸汽壓力和鍋爐的出口蒸汽溫度是多少?鍋爐的給水量溫度是多少?按壓力分類,該鍋爐屬于哪個(gè)類別?
3.評(píng)估師在對(duì)該鍋爐進(jìn)行評(píng)估時(shí)重點(diǎn)關(guān)注鍋爐在使用過程中已發(fā)生的冷、熱啟動(dòng)次數(shù),試問冷熱啟動(dòng)會(huì)對(duì)鍋筒產(chǎn)生何種載荷作用?對(duì)鍋筒會(huì)產(chǎn)生何種損傷?這種損傷的特點(diǎn)是什么?若鍋筒的材料常數(shù)C=3.15×1026,m=9,鍋爐在調(diào)峰運(yùn)行熱態(tài)起動(dòng)時(shí)鍋筒最大應(yīng)力區(qū)的最大應(yīng)力σ1=300MPa,計(jì)算其疲勞壽命,若該鍋爐已經(jīng)調(diào)峰運(yùn)行熱態(tài)起動(dòng)4000次,所產(chǎn)生的疲勞破壞的損耗率為多少?
4.機(jī)組額定電負(fù)荷300MW時(shí),供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為392克/千瓦時(shí),年時(shí)間利用率為5500小時(shí),尚可使用壽命為10年,該鍋爐所設(shè)計(jì)使用的原煤折算標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)為0.71千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千克,原煤的市場(chǎng)價(jià)格按600元/噸計(jì)算,折現(xiàn)率按10%計(jì)算,所得稅率25%,行業(yè)平均煤耗水平350克/千瓦時(shí)。計(jì)算與行業(yè)平均煤耗水平相比,該鍋爐超額運(yùn)營(yíng)成本引起的貶值。
利息系數(shù)表
年份(n)
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一次支付終值系數(shù)
|
一次支付現(xiàn)值系數(shù)
|
等額系列終值系數(shù)
|
償債基金系數(shù)
|
投資回收系數(shù)
|
等額系列現(xiàn)值系數(shù)
|
(F/P,i,n)
|
(F/P,i,n)
|
(F/A,i,n)
|
(A/F,i,n)
|
(A/P,i,n)
|
(P/A,i,n)
|
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|
①
|
②
|
③
|
④
|
⑤
|
⑥
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
|
1.1000
1.2100
1.3310
1.4641
1.6105
1.7716
1.9487
2.1436
2.3579
2.5937
2.8531
3.1384
3.4523
3.7975
4.1172
4.5950
5.0545
5.5599
6.1159
6.7275
7.4002
8.1403
8.9543
9.8497
10.8347
11.9182
13.1100
14.42110
15.8631
17.4494
|
0.9091
0.8264
0.7513
0.6830
0.6209
0.5645
0.5132
0.4665
0.4241
0.3855
0.3505
0.3186
0.2897
0.2633
0.2394
0.2176
0.1978
0.1799
0.1635
0.1486
0.1351
0.1228
0.1117
0.1015
0.0923
0.0839
0.0763
0.0693
0.0630
0.0573
|
1.0000
2.1000
3.3100
4.6410
6.1051
7.7156
9.4872
11.4359
13.5795
15.9374
18.5312
21.3843
24.5277
27.9750
31.7725
35.9497
40.5447
45.5992
51.1591
57.2750
64.0025
71.4027
79.5430
88.4973
98.3471
109.1818
121.0999
134.2099
148.6309
164.4940
|
1.0000
0.4762
0.6021
0.2155
0.1638
0.1296
0.1054
0.0874
0.0736
0.0627
0.0540
0.0468
0.0408
0.0357
0.0315
0.0278
0.0247
0.0219
0.0195
0.0175
0.0156
0.0140
0.0126
0.0113
0.0102
0.0092
0.0083
0.0075
0.0067
0.0061
|
1.1000
0.5762
0.4021
0.3155
0.2638
0.2296
0.2054
0.1874
0.1736
0.1627
0.1540
0.1468
0.1408
0.1357
0.1315
0.1278
0.1247
0.1219
0.1195
0.1175
0.1156
0.1140
0.1126
0.1113
0.1102
0.1092
0.1083
0.1075
0.1067
0.1061
|
0.90091
1.90091
2.4869
3.1699
3.7908
4.3553
4.8684
5.3349
5.7549
5.7590
6.1446
6.4951
6.137
7.1034
7.3667
7.6061
7.8237
8.0216
8.2014
8.3649
8.5136
8.6487
8.7715
8.9847
9.0770
9.1609
9.2372
9.3066
9.3639
9.4269
|
『正確答案』
(1)該鍋爐為蒸氣鍋爐,蒸氣鍋爐的容量是指鍋爐在燃用設(shè)計(jì)燃料時(shí),在設(shè)計(jì)額定參數(shù)下,連續(xù)運(yùn)行所必須保證的最大蒸發(fā)量。該鍋爐的鍋爐容量為1004t/h。
(2)上述鍋爐的額定蒸氣壓力為18.53MPa;鍋爐的出口蒸氣溫度是543℃;鍋爐的給水溫度是257℃;該鍋爐屬于亞臨界鍋爐。(16~18MPa屬于亞臨界鍋爐)
(3)鍋爐在冷熱啟動(dòng)時(shí),鍋筒上下壁、內(nèi)外壁承受的是熱循環(huán)交變應(yīng)力作用;
在這種交變熱應(yīng)力的作用下,經(jīng)過一定周次的循環(huán),就會(huì)在金屬表面尤其是應(yīng)力集中部位出現(xiàn)疲勞裂紋。鍋筒壁承受的這種交變應(yīng)力的特點(diǎn)是:交變周期長(zhǎng),頻率低、導(dǎo)致疲勞裂紋萌生的循環(huán)次數(shù)少。
對(duì)應(yīng)σ=300MPa的疲勞壽命:
N1=C/(σ1)m=3.15×1026/(300)9=1.6×104
疲勞破壞的損耗率=4000/(1.6×104)=25%
(4)與行業(yè)平均水平相比,該鍋爐每千瓦小時(shí)多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤:
392克/千瓦時(shí)-350克/千瓦時(shí)=42克/千瓦時(shí);
按額定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),每年多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤:300000×5500×42=6.93×1010克=69300噸
折算成原煤:69300/0.71=97605.6338噸
稅前每年的超額運(yùn)營(yíng)成本:
97605.6338(噸)×600(元/噸)=58563380(元)
=5856.338(萬元)
扣除所得稅后每年的凈超額運(yùn)營(yíng)成本:
稅后每年的凈超額運(yùn)營(yíng)成本=稅前每年的超額運(yùn)營(yíng)成本×(1-所得稅率)
=5856.338×(1-25%)
=4392.2535(萬元)
折現(xiàn)率為10%時(shí),10年的折現(xiàn)系數(shù)為6.1446
超額運(yùn)營(yíng)成本引起的貶值為:
超額運(yùn)營(yíng)成本引起的貶值=稅后每年的凈超額運(yùn)營(yíng)成本×折現(xiàn)系數(shù)
=4392.2535×6.1446
=26988.64(萬元)
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