风机塔筒风致振动的半主动控制研究

风机塔筒的振动控制技术一直是风能开发应用领域的关键技术之一,传统的被动控制技术控制效果不稳定鲁棒性差,在恶劣多变的风况环境中在结构稳定、宽频率、自适应能力好的振动控制技术能保证风电机组的高效运行。论文通过半主动控制方式对风机塔筒结构进行风致振动控制。根据主动最优控制算法LQR计算出主动最优控制力,然后按照限界主动变阻尼算法建立半主动控制算法,从而在不提供额外动力源的情况下实现主动最优控制。论文应用TMD主动变阻尼控制器建立TMD控制系统,并对风机塔筒的风致振动进行控制。最后通过对比风机塔筒结构在无控、被动控制、半主动控制作用下的PSD随机振动响应,发现半主动控制方式下风机塔筒结构的振动响应最小。结果显示:风机塔筒结构的半主动控制方式对于随机变化的风况具有一定的适应性,它的控制效果更加稳定且明显好于被动控制方式。     

低频振动采集分析仪的设计与实现

针对高压输电塔线体系风致振动研究现状和面临的问题,设计并实现了一款可对风速信号和位移信号进行采集和处理的低频振动采集分析仪。设计了一种基于时差的三维风速算法对风速信号进行处理,与传统的二维风速处理结果相比较,其处理结果更可靠。另外,该分析仪还实现了对风速信号、位移信号的频谱、功率谱分析,并且支持远程Web控制。经过实验和分析发现,该分析仪风速测量精度可达到0.01 m/s。     

基于模糊逻辑推理的风机塔筒半主动控制

采用基于模糊逻辑推理的半主动控制技术对风机塔筒进行风致振动控制,通过对塔筒结构实时的动力响应进行模糊逻辑推理,利用半主动控制算法调节调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的阻尼系数,输出不同的阻尼力,对塔筒结构进行振动控制。通过Simulink软件进行半主动模糊控制系统仿真,结果表明,基于模糊逻辑推理的半主动控制比传统被动控制的控制效果更好,可以大幅降低塔筒结构顶端的位移响应。     

高耸塔器风致疲劳寿命时域分析

针对沿海多风地区高耸塔器可能因长期风致振动导致的疲劳问题,以随机风致应力响应的时程模拟、风速风向联合分布模型、雨流法以及Miner疲劳累积损伤理论为基础,提出了基于时域法的高耸塔器风致疲劳寿命数值计算方法,并针对某一典型高耸塔器进行了相关分析。结果表明：长时间的空塔工况可能导致该塔器严重的疲劳损伤甚至失效,而操作工况下的风致疲劳寿命一般可以满足设计年限要求;横风向共振是引起该塔器空塔工况风致疲劳的决定性因素,而强风造成的顺风向振动是导致其操作工况下疲劳损伤的主要原因;该塔器空塔和操作工况下的疲劳分布曲线分别呈多峰型和单峰型,可见顺风向的疲劳损伤比横风向更为集中。     

高压输电铁塔及塔-线体系的耦合振动特性分析

输电线路的振动特性分析对杆塔设计及线路舞动分析有着重要意义.以典型的500kV交流双回路输电线路为研究对象,使用悬链线法对导线和地线进行几何找形,利用有限元软件ABAQUS建立了耐张塔及三塔四档塔-线体系的有限元模型,分析了铁塔及塔-线体系的耦合振动特性.结果表明:建立的耐张塔横向和纵向的刚度相近,但纵向刚度略高于横向;在塔-线体系导地线和杆塔发生耦合振动时,会出现不同的共振振型,塔-线体系中单塔发生共振的频率比单塔单独分析时的共振频率值小.     

空间变化地震动下输电塔-线体系振动控制研究

在考虑输电线的几何非线性基础上,建立了输电塔-线体系的三维有限元计算模型.依据现行《电力设施抗震设计规范》,模拟生成了适合输电塔-线体系的多点地震动时程.利用质量、弹簧单元和阻尼单元模拟了调谐质量阻尼器,并对控制参数进行了优化.运用非线性时程分析方法,研究了多点地震激励对高压输电塔-线体系振动控制的影响.研究结果表明调谐质量阻尼器的减震效果显著,能够有效地减小输电塔的地震响应;仅考虑行波效应和多点激励对输电塔的减震效果影响较小,并且多点激励对输电塔的减震效果优于一致激励,但仅考虑相干效应减弱了输电塔的减震效果.     

起重机圆截面杆件横风向振动抑制结构的分析研究

岸边起重机结构中有许多长的弹性圆截面杆件,自振频率比较低,很容易发生横风共振。分析引起这类杆件振动的原因,介绍一些抑制风致振动的结构振动控制方法及相应的控振措施。提出利用抗扰条肋抑制此类风致振动的方法,并通过试验方法模拟了圆截面杆件的风致振动,取得一定的振动抑制效果。     

大跨越输电线路断线振动有限元建模与仿真CSCD

针对大跨越输电线路断线问题,利用ANSYS软件建立了输电线路塔线体系的有限元模型,分别对输电塔、输电线、输电线路塔线体系进行了模型的建模及断线振动进行了仿真分析,利用VC软件建立了输电线路弧垂及受力计算软件并与现场实验数据进行了对比,验证了研究结果的正确性。     

大跨越输电线路断线振动有限元建模与仿真

针对大跨越输电线路断线问题,利用ANSYS软件建立了输电线路塔线体系的有限元模型,分别对输电塔、输电线、输电线路塔线体系进行了模型的建模及断线振动进行了仿真分析,利用VC软件建立了输电线路弧垂及受力计算软件并与现场实验数据进行了对比,验证了研究结果的正确性。     

输电线路铁塔导线耦合振动动力特性研究

将输电塔和导线分别视为柔性悬臂梁和弦线,建立输电线路一塔两线的连续体简化力学模型.采用模态综合法研究分析塔横向振动与线面外振动耦合时的动力特性,给出铁塔与导线振动频率和振型的近似理论算法.针对典型线路的塔线耦合振动,分别采用理论算法和有限元方法对其动力特性做了计算.结果表明,两种方法获得的耦合系统的振动特性基本一致.     

对气刀吹扫引起带钢振动的控制

为解决热镀锌过程中因吹扫空气流动引起带钢风致振动,导致钢板镀锌质量降低的问题,通过分析风荷载使结构发生振动的机理,建立起风致力作用下带钢常微分形式的振动控制方程。再通过Routh-Hurwitz判据得到带钢由静止变为运动状态的临界风速,以及各阶分叉点的临界风速。通过控制变量法对不同风速下带钢的振幅进行分析和控制。     

岸边起重机圆截面杆件涡激振动控制结构模拟实验研究的改进

岸边起重机的圆截面杆件容易发生风致振动,风致振动的主要表现形式为横风向的振动,其中以涡激振动为主,强烈的风振能引起杆件两端节点板应力集中部位的疲劳开裂.笔者针对这一现象,用实验方法重新模拟了圆截面杆件的风致振动,并采用不同肋高、不同头数的螺旋条肋和不同高度的不间断条肋进行抑振,同时对多种布置方式下的实验结果进行对比,最终提出一些改进抗振措施的建议.     

大型冷却塔结构风致稳定和风振效应研究进展

伴随我国经济快速发展,火/核电厂大型冷却塔建设保持快速增长势头,呈现超高、超大的发展趋势.风荷载作用下的冷却塔塔筒壳体风致稳定和结构风振效应成为结构设计建造的关键控制因素.笔者从理论分析、试验模拟、数值计算、现场实测4个方面论述了冷却塔风致稳定和风振效应系列研究进展,阐明了基于环向均匀加载的冷却塔稳定验算公式难于适用复...     

橡胶阻尼器在底部框架塔中的减振试验研究

随着塔器高径比越来越大,在风荷载作用下更容易发生风致振动。以某公司的催化裂化装置为原型,按照2∶1的缩放比例建立高40 m的底部框架试验塔,研究橡胶阻尼器对底部框架的减振性能。结果表明:安装橡胶阻尼器后,可有效增加框架塔固有频率和阻尼比,并降低关键部位应力,且安装位置距离裙座支撑处越远效果越明显,最大可使底部框架塔的固有频率提高21%,系统阻尼比增加7.5倍,框架塔底部应力及裙座支撑处筒体应力分别降低约73%和92%。因此,在底部框架塔中安装橡胶阻尼器可有效减小底部框架塔在横风向振动下的塔顶振幅,提高设备的安全性,进而为橡胶阻尼器在化工设备减振中的应用提供参考。     

支持式管母线风致振动数值仿真分析

支持式管母线在野外长期服役期间经常遇到风致振动的问题。本文采用数值模拟方法,对支持式管母线抗强风振动特性及阻尼对振动的影响进行了分析。计算了管母线简化模型的固有频率和振型以及受到风荷载作用时的变形特征,采用静态算法和动态算法对比分析了阻尼线对管母线抗风振动所起到的作用。进而对支持式管母线全尺寸结构在风荷载作用下的动态特性进行了计算,分析了阻尼线及管母线结构阻尼对抗风振动的影响。结果表明,理想条件下,阻尼线能有效减小受风载后管母线简化模型的振动变形,但在真实全尺寸管母线结构中,由结构连接等形成的结构阻尼比阻尼线对管母线抗风振动的效果更为显著,有无阻尼线对真实结构振动特性不产生明显区别。     

尾流作用下风机振动的控制研究

上游风电机组的扰动效应使风机尾流处风场湍流强度增大,因此,下游风电机组的疲劳荷载显著增大。为了降低下游风电机组的风致响应,利用调谐质量阻尼器与旋转惯性双调谐质量阻尼器,开展尾流作用下的风机结构振动控制研究。采用致动线方法,实现了风机尾流风场仿真,风场数值仿真结果与实验值吻合;依据广义坐标理论,编制陆上风机结构风致响应分析程序,以实现读取任意风场数据并考虑旋转叶片与塔体耦合时变结构的风机整机风致动力响应分析,自编程序计算结果与商业程序基本吻合;采用调谐质量阻尼器与旋转惯性双调谐质量阻尼器对下游风电机组进行振动控制,降低风电机组风振响应,减小疲劳荷载。     

输电线路塔线体系动力学研究

在输电线路中,塔线体系的安全运行是非常重要的。因此,可以利用Ansys分析软件对输电线路塔线体系进行模型的建立与分析。在分析过程中建立梁、桁架混合单元耦合模型,由理论计算得到的导地线自重荷载、风荷载、冰荷载,分别对塔线体系、单独地线模型进行动力学分析,得到塔线体系及单独地线自振频率,将之前学者分析的结果作为依据,以此验证分析结果的准确性。将Ansys软件计算的结果对比分析,得出两种情况下应力最大节点的位移历程变形图。     

风致激励下带钢的稳定性

分析了气刀吹扫引起带钢振动的原因,建立了风致力作用下带钢的振动模型,通过Hamilton原理导出运动学方程,采用Galerkin法将控制方程离散化,得到常微分形式的控制方程。最后通过Routh-Hurwitz判据对分岔点的分析,得到带钢由静止状态变成运动状态的临界风速,并通过数值模拟方法对分岔结果进行验证。     

暂态扭矩在多支承转子系统中的传递特性

以北卫碳纤维复合芯导线用于输电线路增容改造的实例为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立三塔四线的有限元模型,并通过Matlab模拟沿高度变化的Kaimal风速谱,得到作用于输电塔和导地线的脉动风速时程曲线。由于碳纤维复合芯（aluminum conductor composite core,简称ACCC）导线具有重量轻、强度大和弧垂小等特点,计算得出了改造前使用的普通钢芯铝绞线及改造后使用的ACCC塔线体系的位移随时间的变化规律,以及在档距和塔高各自变化的情况下ACCC塔线体系的位移和应力,并与工程实际的塔线体系进行比较。结果表明,ACCC导线用于输电线路上的优越性及改造后模型的合理性可以节省工程造价,为以后的设计提供参考。     

风力发电机组塔筒的横向振动分析

结合有限元方法和工程计算对风力发电机组塔筒的横向振动进行分析.通过塔筒固有频率和风振频率的对比,判断塔筒容易发生共振的区域.给出并分析塔筒发生横向振动时塔顶最大位移、惯性力和特征弯矩的简化计算方法,并给出算例.计算了塔筒发生横向振动时的疲劳损伤.结果表明塔筒底部容易因横向振动而发生共振.