插板和法兰连接钢管杆端约束界定与起振临界风速计算

文章从等直径钢管起振临界风速曲线,分析了采用控制钢管一阶起振临界风速不小于15 m/s这一方法未能有效抑制微风振动的原因,指出该曲线存在的主要缺陷是与《规定》选择辅材原则相冲突,建议钢管塔选择辅材时其一阶起振临界风速尽量接近15 m/s。     

典型节点构造钢管构件的杆端约束与起振临界风速的确定

通过试验测定插板(I、T、[3种型式)、法兰盘以及相贯焊连接不同长细比钢管构件的实际振动频率,分析对比频率实测值与理论计算结果,并对这3类典型节点构造所对应的杆端约束形式做了明确界定,推荐相应节点构造钢管构件起振临界风速的计算方法。     

输电塔钢管阻力系数及背风面遮挡效应试验研究

钢管阻力系数和背风面遮挡系数是准确计算钢管输电塔风荷载的重要参数,该文通过开展9种规格、7种来流风速下圆管杆件足尺和缩尺模型的测力及测压风洞试验,分析了雷诺数、湍流度、铅垂面倾角对圆管杆件风荷载阻力系数的影响规律,确定了风洞阻塞度对圆管杆件风荷载阻力系数的影响程度,提出有铅垂面倾角圆管杆件阻力系数的修正系数及拟合公式,并给出输电塔钢管杆件风荷载阻力系数的设计取值建议。输电塔前、后侧面等效间距与钢管有效宽度之比的分布范围为7～70,通过风洞试验确定了亚临界区钢管杆件间距比对背风面杆件风荷载遮挡效应的影响,提出了钢管杆件背风面风荷载降低系数与间距比的关系曲线。在亚临界区,同一间距比、不同规格钢管的背风面风荷载遮挡系数试验值基本一致。研究结果可为基于单根杆件阻力系数的钢管输电塔风荷载精细化计算提供参考。     

输电线路钢管塔构件微风振动分析

基于钢管塔构件微风振动的机理,推导了考虑构件轴向力作用的钢管塔构件微风振动起振临界风速的计算方法,给出了不同杆端约束钢管构件不发生微风振动的最大长细比限值计算公式。 分析发现,对于小管径的钢管构件,仅通过控制长细比抑制其微风振动,势必造成巨大的浪费。 计算表明,当钢管构件的长细比不小于76时,在50年的设计使用寿命期内,构件的微风振动不会导致其发生疲劳破坏。     

输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响

输电钢管塔的微风振动, 是其部分圆截面构件在较低风速时发生的由卡门涡街引起的横风向运动。文章根据振动理论给出微风振动钢管构件的起振临界风速Vcr 和共振力的简明计算方法, 分析了共振产生的弯曲和疲劳应力对易发生微风振动的杆塔斜材和辅材结构安全性的影响。计算结果表明, 共振弯曲应力一般不会造成构件弯曲破坏, 但高频振动可能导致结构疲劳破坏, 尤其是杆端约束接近于固接的构件。     

足尺U型插板钢管连接节点承载力特性的试验研究

U型插板连接的节点焊缝是影响连接强度的主要因素之一,而对于复杂的空间受力焊缝,采用规范的承载力计算公式计算可能会偏于不安全。通过4个足尺U型插板钢管连接节点承载力特性的试验,研究了U型插板连接的承载力-变形特性、失效及破坏模式,以及加载过程中连接典型部位的应变发展情况。结果表明:连接节点的破坏是由于压力作用下U型插板下侧的钢管应变发展较快,发生局部外鼓的屈曲失稳而引起。此外验证了U型插板连接焊缝计算节点的连接强度能够较好反映其强度特点。     

1000kV构架风振系数的计算研究

1000kV变电构架高度高,荷载大,结构重要性高,采用钢管格构式结构,自振周期大,属高柔结构,在风荷载作用下的动力响应相当显著。基于Matlab,采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行模拟,并将风荷载作用于构架上,使用Ansys分析1000kV构架的风振响应。根据风振系数的定义,在风振响应计算结果的基础上,对1000kV构架各分段的风振系数进行了计算,并与基于相关规范的设计取值进行了比较。计算结果表明,构架x向与y向的风振响应并不完全相同,通过理论计算所得的风振系数并不与高度完全成比例,x向风振系数在构架横梁处存在较大的突变。杆件内力计算结果表明,只要取值合理,构架设计时,格构式部分可沿全高取统一风振系数,与根据各分段实际风振系数计算所得杆件内力的误差并不大。     

风速对基于BOTDA架空导线覆冰监测有效性的影响

为了获得架空导线温度在不同气象条件下的变化特征和风速对基于分布式光纤传感技术的架空导线覆冰监测有效性的影响,本文建立了光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用了有限元方法进行求解,分析获得了光纤温度在不同的环境温度、风速和覆冰厚度下的变化规律特征;指出了覆冰段与未覆冰段光纤的温差与环境温度初始值大小无关;提供了单独考虑环境温度变化速率或覆冰厚度情况下的临界风速表达式,给出了常见范围内环境温度变化速率以及覆冰厚度下的临界风速值,基于风速值和插值方法可以得到常见范围环境温度变化速率以及覆冰厚度下比较准确的临界风速。本文对研究覆冰架空导线在不同气象条件下的温度变化特征以及风速对基于分布式光纤传感的架空导线覆冰监测有效性的影响方面有着一定的学术和工程指导价值。 关键词：架空导线;覆冰识别;光纤传感;温度场;临界风速 中图分类号：TM755     

基于概率测度变换的风速时间序列建模方法

结合中国东北某实际风电场多年测风数据,分析风电场风速的统计特性,得出多年月内同一时刻风速同样服从Weibull分布.通过概率测度变换衔接实际风速序列与回归分析模型时间序列,基于自回归滑动平均(ARMA)模型,建立单一风电场风速时间序列模型;基于向量自回归(VAR)模型,给出了不同风电场间风速相关性考虑方法,分别给出了模拟风速时间序列的模型及参数.通过对比得知,实际风电场风速数据与模拟得到的风速时间序列具有较好的一致性,基于概率测度变换构建模拟风速时间序列是可行、有效的.     

1000kV淮南—上海输变电工程同塔双回钢管塔风振控制

以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程同塔双回钢管塔为研究对象,对风荷载作用下杆塔的整体振动以及局部钢管杆件的涡激振动的控制措施,分别采用数值仿真和风洞试验进行了研究。针对整塔的风振,提出采用粘弹性阻尼器并联于钢管主材外侧控制弯曲振动、调谐质量阻尼器置于横担端部控制扭转振动的新型联合控制方案;针对局部钢管杆件的横风向涡激振动,提出采用螺旋形扰流线的控制方案;并给出控制装置的关键技术参数的设计方法。控制措施易于工程应用,在一定的参数下,塔顶处顺风向位移和加速度响应可降低30%,杆件横风向振动基本消失,钢管塔的这2类风振得到有效抑制。     

特高压输电线路钢管塔微风振动的防治

输电线路钢管塔的微风振动, 是其部分圆截面构件在较低风速时发生的由卡门涡街引起的横风向运动。1 000 kV 特高压同塔双回线路杆塔采用钢管塔方案, 其微风振动问题不可忽视, 有必要制定切实可行的防治措施。从杆塔结构设计角度, 可采取合理确定微风振动起振临界风速、改变构件圆截面形状等预防措施; 对运行线路钢管塔, 可采取附加扰流装置、缩小构件长细比、增加构件阻尼等治理措施。     

钢管角钢组合塔变坡节点承载力研究

为研究钢管角钢组合塔变坡节点特性,对2个相同尺寸、不同加载方式的变坡节点进行静力足尺试验,对受力性能、承载力和破坏模式的分析研究表明,节点破坏模式均为受压端节点板平面外失稳,说明节点板是薄弱区域。采用有限元软件ABAQUS建立三维实体模型,对影响变坡节点承载力的主要因素进行参数分析,结果表明,在一定范围内,节点承载力随节点板厚度的增大而提高,节点板厚度每增加2 mm,承载力提高5%~9%,当厚度增加到一定限度,承载力提高30%左右,节点板得到充分利用。     

钢管塔新型十字插板节点板的有限元分析

阐述了钢管塔中新型十字插板节点的力学原理,应用有限元软件ANSYS对某工程的新型十字插板节点进行了非线性数值分析,结果表明,新型十字节点板按传统的节点板设计是偏于不安全,建议在原来的设计方案上适当增加节点板的厚度,修改后的设计方案是安全合理的。     

干字型转角塔地线支架研究

基于某标准设计模块220 kV双回路转角干字型塔地线支架空间桁架模型和梁桁混合模型力学计算,对干字型地线支架进行研究,得出空间桁架模型上平面主材轴力偏小,下平面主材轴力偏大及地线挂点处主材弯矩作用不能忽略的结论。通过ANSYS数值模拟分析,认证了梁桁混合模型比空间桁架模型用于地线支架计算更加合理;地线挂点处节点板受弯、受轴力、受剪,易发生节点板破坏,目前,国内地线支架节点板设计通常仅满足《钢结构设计规范》(GB50017—2003)节点板设计的构造要求,因此节点板存在一定的安全隐患。     

基于大数据分析的风机轴承故障预警

将大数据分析应用到风机轴承故障预警中,使用栈式自动编码器（SAE）为基本结构,通过逐层提取风机轴承监视控制与数据采集系统（SCADA）数据深层特征,将散乱的SCADA大数据转化成能够深度刻画风机轴承运行状态的内在特征。利用预训练、微调的方法并结合误差反向传播算法（BP）构建SAE故障预警模型,通过SAE模型对大数据处理得到反映风机轴承运行状态的重构误差平均值,以均值漂移聚类算法动态地计算出风机轴承稳定运行状态重构误差基准值为预警的标准。最后利用某风电场机组的SCADA数据进行工程实例仿真分析,验证了基于大数据分析用于风机轴承故障预警的可行性。     

NCEP气象数据结合SRTM地形数据的高海拔山区风资源评估方法

在进行高海拔山区风资源评估时,由于山区复杂的地形条件,很难从当地气象部门获得足够的风速实测数据。为了解决高海拔山区风电场宏观选址中风资源数据稀缺的问题,以美国国家环境预报中心（national centers for environmental prediction,NCEP）发布的气象数据和航天雷达地形测绘计划（shuttle radar topography mission,SRTM）获取的地形数据为数据源,选用了反距离插值法和地形权重插值法,生成考虑和不考虑地形因子的2套风速模拟数据,并将其与实测数据进行比较,探讨适用于高海拔山区的风资源评估方法。结果表明,利用地形权重插值法得到的复杂地形风速模拟数据,与云南省实测风速更吻合。因此,在当地气象资料不全时,利用NCEP气象数据结合SRTM地形数据进行风资源评估能在一定程度上满足高海拔山区风电场宏观选址的需求。     

基于经验模态分解和误差校正的短期风速预测

准确的风速预测对风电扩大并网规模具有积极的推动作用。针对风速的波动性和随机性特征,提出了一种基于EMD、GPR和ISTA的短期风速预测模型。通过EMD对原始风速序列进行分解,利用GPR对分解后的序列子集进行一级预测,同时利用ISTA改进GPR的超参数优化选择过程;并将由此生成的误差序列带入到ISTA优化的GPR中进行二级预测,通过所得误差预测值对原始预测值进行校正并得到最终预测结果。案例分析表明,本文所提出的模型在短期风速预测中具有较高的预测精度。     

钢管塔法兰螺栓连接式变坡节点有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对输电钢管塔的法兰螺栓连接式变坡节点的受力特性进行分析,研究在设计荷载作用下,节点形式、节点板厚度、加劲板厚度以及加劲板高度等对法兰螺栓受力性能的影响。研究发现,不同于普通刚性法兰,法兰螺栓连接式变坡节点的螺栓受拉并不均匀。进一步分析发现,节点板尺寸远大于加劲板是导致螺栓受拉不均匀的主要因素。根据分析结果,同时考虑螺栓受拉不均匀和螺栓受剪的影响,提出新的设计方法和建议,以供实际工程参考。