【考點】疲勞壽命曲線及其應用
【例題·綜合題】（2009）某電廠鍋爐型號及主要參數(shù)如下：
鍋爐型號： 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/出口蒸汽壓力 4.38/4.19MPa
再熱蒸汽進/出口蒸汽溫度 336/543℃
省煤器入口介質(zhì)表壓 21.1MPa
省煤器進水溫度 257℃
汽包設計壓力（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，該鍋爐屬于哪個類別？
3.評估師在對該鍋爐進行評估時重點關注鍋爐在使用過程中已發(fā)生的冷、熱啟動次數(shù)，試問冷熱啟動會對鍋筒產(chǎn)生何種載荷作用？對鍋筒會產(chǎn)生何種損傷？這種損傷的特點是什么？若鍋筒的材料常數(shù)C＝3.15×1026，m＝9，鍋爐在調(diào)峰運行熱態(tài)起動時鍋筒最大應力區(qū)的最大應力σ1＝300MPa，計算其疲勞壽命，若該鍋爐已經(jīng)調(diào)峰運行熱態(tài)起動4000次，所產(chǎn)生的疲勞破壞的損耗率為多少？
4.機組額定電負荷300MW時，供電標準煤耗為392克/千瓦時，年時間利用率為5500小時，尚可使用壽命為10年，該鍋爐所設計使用的原煤折算標準的系數(shù)為0.71千克標準煤/千克，原煤的市場價格按600元/噸計算，折現(xiàn)率按10%計算，所得稅率25%，行業(yè)平均煤耗水平350克/千瓦時。計算與行業(yè)平均煤耗水平相比，該鍋爐超額運營成本引起的貶值。
利息系數(shù)表
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年份（n）
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一次支付終值系數(shù)
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一次支付現(xiàn)值系數(shù)
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等額系列終值系數(shù)
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償債基金系數(shù)
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投資回收系數(shù)
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等額系列現(xiàn)值系數(shù)
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（F/P,i,n）
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（F/P,i,n）
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（F/A,i,n）
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（A/F,i,n）
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（A/P,i,n）
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（P/A,i,n）
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①
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②
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③
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④
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⑤
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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
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『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計燃料時，在設計額定參數(shù)下，連續(xù)運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）鍋爐在冷熱啟動時，鍋筒上下壁、內(nèi)外壁承受的是熱循環(huán)交變應力作用；
在這種交變熱應力的作用下，經(jīng)過一定周次的循環(huán)，就會在金屬表面尤其是應力集中部位出現(xiàn)疲勞裂紋。鍋筒壁承受的這種交變應力的特點是：交變周期長，頻率低、導致疲勞裂紋萌生的循環(huán)次數(shù)少。
對應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，該鍋爐每千瓦小時多消耗標準煤：
392克/千瓦時－350克/千瓦時＝42克/千瓦時；
按額定負荷運轉，每年多消耗標準煤：300000×5500×42＝6.93×1010克＝69300噸
折算成原煤：69300/0.71＝97605.6338噸
稅前每年的超額運營成本：
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營成本：
稅后每年的凈超額運營成本＝稅前每年的超額運營成本×（1－所得稅率）
＝5856.338×（1－25%）
＝4392.2535（萬元）
折現(xiàn)率為10%時，10年的折現(xiàn)系數(shù)為6.1446
超額運營成本引起的貶值為：
超額運營成本引起的貶值＝稅后每年的凈超額運營成本×折現(xiàn)系數(shù)
＝4392.2535×6.1446
＝26988.64（萬元）
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