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我司参与开发一款国内领先防振研究软件
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发布日期:2018-10-05

供稿人:外贸部 沈啸峰

近期,双汇电力技术部协同集团关联企业北京云道智造科技有限公司,开发了一款国内领先的防振研究软件,用于模拟分析防振锤和间隔棒的防震性能。此款防振锤仿真特性计算APP 是基于IBE Simdroid平台开发的用于计算防振锤对导线微风振动防振效果的APP,用于输电导线微风振动的预防。此软件开发过程中,除我司张静华总工外,还得到了北京大学陈璞教授和中国电科院工程所王景朝总工的大量技术指导和帮助,在此表示诚挚的感谢!

1. 背景

大家都知道中国的两张“名片”,一张是高铁,一张是特高压。我们常常会在高速公路边见到一个接一个的特高压输电杆,其中很多输电杆塔附近的导线上会装有防振锤。

输电线路一般都建在广袤的野外,从一个城市连接到另一个城市。在自然界中,风是几乎每时每刻都存在的。当风吹过导线,就会经常产生卡门涡街现象,会导致输电导线出现断股和断线,给电网的安全运行带来巨大威胁。防振锤的作用是防止微风振动对输电导线产生危害。

2. 防震锤防震机理

防振锤是为了防止导线出现微风振动而安装,起到质量调谐阻尼器的作用。

图中数字标注的部分分别为:1-钢绞线,2-锤头(一般是钢材),3-中间固定线夹,4-输电导线。1-3部分共同组成一个完整的防振锤。

防振锤安装在导线上之后,两个锤头随着导线的振动而振动,使钢绞线股间相对滑移从而产生摩擦阻尼力。

防振锤就是利用钢绞线股间摩擦产生的阻尼力来消耗导线系统的振动能量的。锤头的振动包括自身回转和上下摆动两种形式的运动。防振锤在谐振频率附近振动时耗散的能量最大。

防振锤多安装于两端悬挂点附近,因为悬挂点动弯应变最大,又是所有振动半波的节点。靠近悬挂点安装,不仅能够准确估计各半波的位置,照顾对各波的防振,也能直接抑制悬挂点的振动。

3. 本软件四大模块

本软件就是一款计算防振锤自身性能、评估导线-防振锤耦合系统防振效果的工具,它具有以下四大模块的功能。

(1)防振锤的功率特性计算

采用欧拉-伯努利梁假设,基于自由振动运动微分方程,求解防振锤的频率特性。 基于频率特性,使用谐响应模态叠加法求解线夹简谐振动时防振锤的消耗功率,得到防振锤的功率特性曲线。 用户输入防振锤的设计参数:类型(单边、双边)、防振锤长度、质心位置、锤头质量、转动惯量、材料属性等,APP即可计算出防振锤的功率特性曲线。 计算出的防振锤功率特性曲线可以用于防振锤-导线耦合系统仿真计算,评估防振方案的效果。

(2)导线频响分析

采用能量平衡方法计算导线在没有安装防振锤时对微风振动的响应。用户在APP中输入导线的档距、截面积、直径等相关参数,APP即可计算出导线的频响曲线。 导线频响计算完毕后,会输出导线悬垂线夹出口处的动弯曲线。

一般情况下,当导线跨距较大时,如果未安装防振锤,导线动弯经常会超出标准的许用值。

(3)防振锤布置计算

防振锤布置方式的计算是基于电力行业标准,基于防振锤效果最大化的原则,根据导线参数,计算出防振锤的安装位置。

(4)防振锤-导线耦合系统分析

耦合系统分析是指采用能量平衡方法求解耦合系统在微风激励条件下的动力响应,并将导线动弯-频率曲线作为计算结果输出,该曲线是判断导线-防振锤体系是否可靠的依据。 用户在APP中输入风参数、导线参数、防振锤参数和布置方案,APP即可计算出在安装防振锤状态下导线的动弯曲线。 正确安装防振锤后,导线的动弯会急剧降低。

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