架空输电线路微风振动数据分析与工程应用研究

针对宁夏沿山输电线路架空地线多年频繁断股问题,引进了微风振动在线监测系统,对330 kV大铜Ⅰ回线#12塔和220 kV大青丙线#16塔导、地线进行振动监测,并与输电线路振动判定标准进行对比,发现地线中频区段动弯应变值超标,采取计算、模拟试验等方法,设计并实施了两种改进的防振方案,明显降低了地线振动水平,为输电线路微风振动治理及工程应用研究提供了参考依据.     

安装防振锤输电线微风振动试验研究

针对安装与未安装防振锤愉电线的微风振动响应及防振锤数目和位置对防振效果的影响问题,基于能量平衡原理将分布涡激力等效为集中激励力,设计了一整套试验装置,并实测不同张力、振动频率和激振幅度下安装与未安装防振锤时输电线的振动响应.分析了防振锤数目和安装位置对防振效果的影响及原因,获得了一套真实可信的数据,为微风振动的数值仿真和实际工程中防振方案的优化奠定了基础.     

输电线路预绞式防振锤对导线磨损机理及预防措施研究

近年来预绞式防振锤在微风振动严重地区陆续发生了磨损导线的情况,若导线磨损未及时发现,后期磨损加速,可能发生导线断股、甚至断线的严重后果。针对磨损类型和表现形式的多样性,设置不同的运行场景,考虑不同的环境因素,分析预绞丝根数、直径、节距等参数对磨损现象的影响程度,对其与导线的磨损机理进行深入研究。对典型导线及预绞式防振锤进行试验研究,并与传统的螺栓型防振锤进行试验对比。结果表明：按对防振锤线夹与导线间隙的影响程度排序,依次为预绞丝节距、根数、直径;在微风振动严重地区,慎用预绞丝防振锤;对于传统螺栓型防振锤,在微风振动严重地区,还需加装护线条。对预绞丝式防振锤的设计和安装,提出了具体的优化方案,从理论和实用的角度解决预绞丝式防振锤的安全性和稳定性。     

750 kV官东Ⅰ线140号导线防风措施改进

介绍了输电线路发生振动的原因及危害,针对750kV官东Ⅰ线140号塔地理环境、气象条件、设备情况等,分析风振产生的原因。提出目前主要防风措施是使用防振金具,包括：安装阻尼性间隔棒、防振锤,导线加装护线条或采用预绞式悬垂线夹,加装重锤片。根据140号现场情况,将微风振动以及次档距振动考虑为振动主导因素,主要针对导线磨损的防护进行整改,建议加装预绞丝或者采用预绞式悬垂线夹。     

基于现场风特征的架空地线防振锤故障分析

为研究新疆地区某线路地线防振锤连续2年锤头掉落的原因,测量了当地风速和风向数据,结合该线路的走向、所处地形和地线结构参数对风数据进行了分析。结果表明：该线路地线所处环境符合发生微风振动的条件,且由当地风引起的地线振动频率与所用防振锤低阶共振频率相近;判断地线的微风振动导致防振锤长期处于低阶共振状态,是地线防振锤锤头掉落的主要原因。针对线路存在的问题,提出了改善策略,为线路设计以及在役线路风场的评估提供了理论支撑。     

输电线-防振锤体系的动力特性分析

建立了输电线振动方程,利用体系的边界条件和位移连续性准则得到一组条件方程,将防振锤对输电线的影响简化成相互作用力,由力系平衡条件构造一组平衡方程.联立两组方程并将其转换成标准特征值问题,求解得到输电线-防振锤体系频率和振型.以特高压输电线为例,计算了不同体系的频率与振型,并与理论值进行了对比.结果表明,该法为计算微风振动响应、探讨防振效果、优化防振锤的安装位置和个数奠定了基础.     

大跨越输电塔—线体系脱冰振动模型试验

输电线路脱冰振动响应给电网的正常运行带来重大的安全隐患。为精确分析大跨越输电塔—线体系中导地线脱冰对铁塔造成的动力冲击响应,以晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,对覆冰条件下五塔四档线塔—线体系模型的脱冰冲击响应进行了模拟试验,通过对比分析塔—线体系在不同脱冰工况下杆塔的动力响应,获得输电杆塔的最不利脱冰工况,找出了输电塔在脱冰冲击作用下的最不利位置。利用ANSYS软件建立与试验模型相应的输电塔线体系模型,采用完全法瞬时动力分析模拟导、地线脱冰,提取各个测点应变,所得结果与试验结果吻合。     

考虑振型对称性的大跨越输电导线微风振动模型

针对大跨越输电线动力特性分析和防振设计中常用反对称振型函数构建输电线微风振动模型,忽略了对称振型差异性的问题,通过线性分析讨论了对称振型与反对称振型的差异,建立了考虑对称性的大跨越输电线微风振动模型,推导了输电线面内微风振动方程,并编制程序分析了不同共振风速、张力作用下振型函数的差异性对输电线振动特性的影响规律。结果表明,考虑对称性时输电线微风振动系统的固有频率随结构参数αd2的增大而增大,最后趋于稳定,且一阶对称固有频率大于二阶反对称;相比于不考虑振型对称性,考虑对称性时输电导线激振风速变小,但其风振幅值和共振区变大;大跨越输电导线微风振幅和共振区随着运行张力的增加呈非线性减小趋势。     

架空输电线路微风振动监测与疲劳损伤计算研究

针对传统的输电线路微风振动疲劳试验和理论模型存在的不足,通过分析导线张力和气象条件对微风振动疲劳损伤的影响,改进了基于Miner线性累积损伤理论的导线疲劳损伤计算模型,设计了基于ZigBee无线网络的输电线路微风振动监测系统,提出了基于最小二乘法的基线校正方法来消除加速度传感器数据直接积分造成的振动曲线严重漂移现象,再经过两次积分得到不失真的振动曲线。系统运行结果表明,监测数据拟合轨迹与实测轨迹基本一致,可满足输电线路现场实时监测的需要。     

基于能量平衡的架空输电线风能曲线研究

深入研究Slethei、Diana风能曲线对导线的风能输入研究意义重大。采用Slethei、Diana风能曲线以及对应的拟合解析表达式,研究微风激励作用下单根导线的振动,通过实际自阻尼测试得到的系数绘出自阻尼特性曲线。根据能量平衡原理,求得风振平衡点,并对比两种曲线拟合的解析式的适用性。结果表明,根据风能曲线求微风振动的平衡点时,采用Diana风能曲线更合适。研究结果为深入研究Slethei、Diana曲线奠定了基础。     

具有整体围带和凸台拉筋汽轮机长叶片阻尼振动特性实验研究

阻尼围带和凸台拉筋结构在大型汽轮机叶片中被广泛采用来增加叶片阻尼,降低其振动应力.设计并建造了阻尼结构叶片振动特性实验台,对一具有阻尼围带和凸台拉筋汽轮机长叶片的阻尼器接触面施加不同转速下的正压力进行了振动特性测试,得到了不同转速正压力下叶片的频响曲线和模态阻尼比.试验结果表明:只有围带接触时,随着转速的增加,叶片模态阻尼比先增后减;围带和拉筋都接触时,也存在同样的现象.当转速大于2 600r/min后,叶片的共振频率基本不变且模态阻尼比与自由叶片时基本一致.     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

柴油机扭振减振器的板簧刚度与强度模型和计算方法研究

簧片组的刚度与强度对板簧扭振减振器的减振效果与工作可靠性起决定性作用。基于Bernoulli-Euler梁模型,推导了柴油机板簧扭振减振器的扭转刚度和弯曲应力计算公式,编制了相关计算程序和计算工具,为减振器的设计和使用提供了计算工具。给出了扭转刚度的有限元分析方案和步骤,并检验了力学模型和计算公式的准确性。研究了铜垫片尺寸、簧片的厚度等参数对刚度、强度的影响规律,以指导扭振减振器的设计。     

输电线路钢芯铝绞线疲劳试验研究

针对输电线路的疲劳特性,运用输电导线多功能试验系统对超高压输电线路中常用的LGJ400/35钢芯铝绞线进行了疲劳振动试验分析。结果表明,输电线路疲劳主要以应力疲劳和磨损疲劳为主,其中线夹出口处导线疲劳主要以应力疲劳为主,导线振动波腹处导线疲劳主要以摩擦疲劳为主。     

基于SMA阻尼器控制的鼓型塔风振响应分析

以某220kV输电线路的风致振动为例,研究了基于SMA阻尼器的鼓型塔振动控制方案和控制效果。先应用有限元软件ANSYS建立鼓型塔的有限元模型,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本,再应用能量法计算所需阻尼器数量,根据SMA阻尼器的工作原理和鼓型塔的结构特点,设计了3种阻尼器布置方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移、加速度时间历程进行比较分析。结果表明,安装SMA阻尼器后,对塔顶位移、加速度的最大减振率分别为37.8%、75.4%,方案3为最优布置方案,可见将SMA阻尼器应用于输电塔振动控制效果较好,合理设计阻尼器布置方案能使阻尼器发挥最大耗能功能,获得最好控制效果。     

Comparison of the performance and stability of two torsional vibration dampers for variable‐speed wind turbines

Alleviation of excess fatigue loads due to vibrations in the drive‐train of wind turbines can be achieved through the use of torsional vibration dampers. Two torsional dampers based on different design approaches were designed and assessed: the first employs a conventional band‐pass filter technique, whereas the second involves an alternative model‐based approach. Frequency domain analyses were carried out on the system with the two dampers for the cases with and without model uncertainty. The system using the band‐pass filter‐based damper showed deterioration in stability and performance when subjected to uncertainty in the model and had to be re‐tuned to recover a good damping performance. Conversely, the system employing the model‐based damper maintained good stability and superior damping performance in the presence of model uncertainties. These attributes can ensure that the damper exhibits a good performance even if the wind turbine parameters vary during operation, such as when ice forms on the blades. Time domain simulations were carried out to verify the frequency domain analyses. © 2014 The Authors. Wind Energy published by John Wiley & Sons, Ltd.     

一种小型发电机积极隔振的实现

根据小型发电机的具体参数,设计或选用了三种隔振器,并分别对其进行了不同方位的隔振性能测试。测试结果表明:三种隔振器都达到了很好的隔振效果,但综合考虑耐用性、运行寿命、工作稳定性等因素,认为自行设计的JZ-30隔振器是较为理想的积极隔振元件。     

柴油机降噪措施及其评价

讲述了作者在进行柴油机降噪试验研究中所采取的多种措施及对各种措施的降噪效果评价。针对现有柴油机的燃烧状况,对供油提前角进行了调整,降低了燃烧噪声,通过加装扭振减振器,使得曲轴扭振状况明显减小。改变油底壳形式和加装橡胶减振垫对柴油机辐射噪声起到了很好的抑制作用。综合以上各种方法,使得柴油机整机噪声水平降低了2 dB,低于国家标准要求。     

柴油机基座阻尼减振性能优化及试验研究

以某船舶柴油机基座为研究对象,采用有限元仿真分析方法对阻尼基座进行优化设计,并开展减振效果检验方法研究。通过模型缩减搭建了符合实船弹性边界条件的等比试验台,分步在不同位置粘贴阻尼材料,进行阻尼前后对比试验。试验结果表明:减振效果达到5 d B以上。该研究结果可为船舶低噪声设计提供技术支撑。     

高海拔地区FDN型防振锤防晕性能优化

采用有限元法建立FDN型防振锤的三维模型进行仿真计算,得到了其锤头的电场分布规律,优化了小锤头结构,将锤头端部的最高场强由2 987 V/mm降至2 390 V/mm。根据优化结果制造试品后,对其进行不同气压下的电晕试验和功率特性试验,结果表明优化后的防振锤在4 300 m海拔下可有效地防止电晕放电,且谐振频率和功率消耗满足要求,峰谷值之比优于旧结构,具备良好的防振性能。