多尺度截面钢管对特高压输电线路钢管塔稳定性分析

运用ANSYS有限元分析软件,建立500 kV特高压输电线路钢管塔结构模型.分别对9种不同钢管壁厚和8组不同钢管截面积下的钢管塔进行稳定性模拟分析,采用一种改进熵值法对不同钢管截面积钢管塔综合经济评价,研究表明:截面积2000 mm2、壁厚1.5 mm钢管组立的钢管塔稳定性较好,其综合经济效益最优.     

Q460高强钢管径厚比限值试验研究

当钢管的径厚比超过一定限值时,钢管构件受压时局部屈曲先于整体稳定破坏,使构件不能全面积承载,从而会加速构件整体失稳而丧失承载能力。输电线路中对于大径厚比钢管使用的限制主要以径厚比限值来实现。通过国内外规范对比、18组钢管构件轴心受压试验和理论分析相结合的方法,研究分析了Q460钢管径厚比及其长细比与钢管承载力的内在关系,并得到Q460钢管径厚比限值,该限值的试验验证对目前输电线路钢管塔设计具有指导意义。     

基于ANSYS的输电线路钢管杆结构稳定性分析

钢管杆的稳定性关系到输电线路是否能够安全运行,而常规的稳定性计算方法非常复杂且不易求解。利用有限单元法理论,采用通用有限元分析软件ANSYS,对110 kV双回路钢管杆进行三维建模,并对其进行稳定性分析,得出钢管杆在5种工况下的失稳临界荷载、特征值和屈曲模态形状,发现断导线工况下钢管杆最容易失稳。该研究表明,借助有限单元法可以有效地分析钢管杆的稳定性,并得出合理结果,为ANSYS计算钢管杆稳定性问题提供参考。     

钢管混凝土构件在输电线路大跨越铁塔中的应用

输电线路大跨越钢管塔的结构规模较大时,钢管的局部稳定是设计中的难题,径厚比限值的规定是对此问题的具体要求。为符合规定,设计中通常需增大钢管壁厚,从而产生厚板加工困难、层状撕裂、单件质量过大以及经济指标不理想等问题。在舟山370 m高塔的设计中,对大尺寸钢管采用了钢管混凝土构件,从根本上解决了上述问题。此类复合构件中,混凝土约束了钢管的变形,防止钢管过早发生屈曲;而钢管的限制又可以避免混凝土过早开裂。采用钢管混凝土构件,大大地减少了钢材的耗量,经济效益较好。因此,对于工程地质条件较好的情况,输电线路大跨越钢管塔的主材采用钢管混凝土构件是一个比较合理的方案。     

500kV交流架空线路钢管塔技术经济分析

钢管塔在大荷载输电线路中体现出了其良好性能和效益,但钢管的使用也存在钢管型材规格品种有限、价格高等缺点,同时钢管间连接的节点构造复杂,加工生产效率低,因此有必要研究典型荷载条件下钢管塔的应用。本文针对500kV交流输电线路的典型荷载条件开展钢管塔、角钢塔对比研究,分析10mm、15mm覆冰条件下,随着风速的变化,钢管塔造价变化的主要趋势以及影响造价变化的关键因素,最后本文假定角钢塔材价格一定的前提下,通过调整钢管塔的价格,改变钢管塔与角钢塔塔材的价格比例系数(rp),对钢管塔与角钢塔经济性进行对比分析。     

1 000 kV特高压新型钢管及角钢混合塔的设计研究

由于钢管塔优越性显著,中国1 000 kV特高压双回输变电工程基本采用钢管塔结构。然而钢管塔加工工艺复杂、质量要求高、施工难度大,尽管已经采用标准化设计,钢管塔的产能仍很难满足需要。以皖电东送工程为例,参考特高压钢管塔的设计条件,规划设计了新型钢管及角钢混合塔,下横担以上杆件全部采用角钢材料;优化设计了塔身主材钢管变角钢截面处的过渡节点,比较了钢管塔和混合塔2种塔型的动力特性,并开展了经济指标的分析。在保证安全运行的前提下,论证了新型混合塔的可行性,使得杆件中角钢比例大幅增加,钢管比例相应减少,有效缓解钢管应用于输电塔产能不足的问题。     

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。     

特高压钢管塔轨道运输方案

钢管塔所具有的刚度大、稳定性高、节省钢材等特点,使特高压输电工程使用钢管塔已成趋势。为了解决钢管塔主材直径大、质量大带来的运输难题,总结出了一种新的钢管塔轨道运输方案。在某特高压工地进行的轨道运输真型试验表明,该方案能圆满完成钢管运输任务,可为特高压工程建设提供参考。     

主梁腹板偏置及复合材料铺层的大型风力机叶片结构性能分析

为研究大型风力机叶片内部结构偏转及表面偏轴蒙皮纤维共同作用下的叶片结构性能,基于NX二次开发建立NREL5MW叶片CAD模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷,结合有限元方法对其进行模态、静力学及屈曲稳定性计算。结果表明：各叶片一阶固有频率均有下降,腹板偏转角θ对叶片模态影响高于纤维偏转角α;在气动载荷作用下,叶尖最大形变量均大于传统叶片;叶片最大应力位于近叶根最大弦长处,叶片表面应力随偏转腹板角θ增加而增大,且θ>0叶片均大于θ<0叶片;θ<0叶片易屈曲失稳区域于前段气动区,而θ<0位于近叶根区靠近前缘处,同一偏转角度下,θ<0叶片一阶屈曲因子均大于θ>0叶片,抗屈曲能力较好;综合分析,θ=-15°,α=15°叶片模态降幅小,屈曲因子增幅及表面应力降幅较为显著,降低叶片结构应力效果良好。     

同塔6回钢管塔的设计与试验

通过钢管构件模型试验,对不同管头型式的构件进行了分析,确定了小长细比钢管构件的承载力计算方法;通过结构优化,完善了钢管塔的设计,并对相同塔型的钢管塔和角钢塔进行了经济性比较;设计的同塔6回钢管塔成功通过了真型试验,表明该钢管塔结构的主要构造是合理的。     

振动模态下复合套管电场仿真分析

对静态力作用下的复合套管进行了模态分析,观察到套管的三阶、四阶、五阶和六阶模态中导电杆发生了较为剧烈的形变,此时套管的形态将不再是轴对称的状态,电场的不均匀度增大,而套管内充气体六氟化硫对电场的均匀程度颇为敏感,可能会因为电场的畸变导致分解。因此,对三阶模态和五阶模态下的复合套管电场进行计算,分析其畸变程度。仿真结果表明,电场畸变程度很大,但场强不足以达到击穿程度。     

特高压钢管塔锻造法兰优化设计研究

钢管塔在特高压工程中的推广应用对钢管塔的可靠性与经济性提出了新的要求。通过分析比较钢管塔与角钢塔的塔材组成,并结合钢管塔的结构特点,提出了通过降低联接件比重实现进一步提高特高压钢管塔经济性的方法。详细分析了目前特高压钢管塔锻造法兰的应用情况,提出锻造法兰精细化设计的新方法,并结合超/特高压同塔4回钢管塔的设计进行了各种方法的可行性和经济性分析。研究表明：在特高压钢管塔设计中,通过应用强度级差与布置优化、结合锻造法兰进行钢管选材等综合措施,最大程度的降低锻造法兰的比重,能够进一步提高特高压钢管塔的经济性。     

特高压钢管塔及塔线耦合体系动态性能研究

为分析典型特高压钢管塔及塔线耦合体系的动态特性,利用ANSYS软件建立特高压钢管塔"四塔五档线"模型,采用有限元方法对导地线进行静力学平衡计算,研究了塔线耦合体系的固有模态及振型,结果表明:有限元计算的导地线弧垂值与理论计算值之间的相对误差均小于5%,符合工程容许范围;塔线耦合体系具有振型多样性特点,其基频率数值一般较小且模态振型较密集,前500多阶模态振型基本上都集中在导地线上,而以输电杆塔为主的模态振型则出现的较晚,进一步验证了导地线刚度小于铁塔构件刚度。     

崖门大跨越钢管塔设计中的关键技术

崖门大跨越塔是国内投运的第三高输电钢管塔,主材钢管规格国内最大,突破了现行《钢结构设计规范》的规定。这里介绍大跨越塔的断面选择、管径与壁厚的确定、动力特性分析、风振系数计算、节点设计及试验等关键性技术的研究应用。     

架空输电线路高塔跨越森林的研究

从钢管构件受力分析与实例验证两方面,研究钢管塔的优越性及其在跨越森林地区应用的可行性.结论为:500kV输电线路,由于其荷载较大,跨越森林地区使用钢管塔具有明显的优势;塔型对比分析显示,质量超过20 t的角钢塔使用钢管时,其质量可减少20%～35%,造价明显降低;钢管塔占地面积小,在选择塔位时具有优势.     

大型水平轴风力机塔筒门洞屈曲分析研究

为了实现某大型水平轴风力机塔筒门洞的抗屈曲设计,提出综合工程算法和有限元法的屈曲分析方法。基于工程算法,分析得到塔筒薄壁圆筒截面应力和塔筒段屈曲强度值。建立了塔筒门洞的有限元模型,分析对比得到3种不同结构的一阶屈曲特征值和屈曲模态。基于有限元分析结果修正了工程算法结果,校核了某塔筒门洞段屈曲强度,并与有限元结果进行了对比,给出了抗屈曲设计结构方案。本文提出的方法在大型水平轴风力机塔筒门洞抗屈曲设计上具有可行性和有效性。     

直缝钢管轴压稳定性能研究

直缝钢管已广泛应用到钢管塔桁架结构中,应用到的钢材牌号主要是Q345和Q420,随着当前钢铁冶金和钢管加工工艺的日益加强,钢管轴压承载性能逐渐提高,但近期对此类钢材轴压杆的稳定性能研究还很少。对98根径厚比限值范围内的Q345和Q420未镀锌直缝钢管进行轴压试验研究。基于试验和有限元分析结果,分析了该类构件的整体稳定性能,总结了其失稳变形特征,并将其稳定承载力与规范值进行对比分析。提出了两端铰接的Q345钢管和Q420钢管在轴心受压构件稳定设计时所取截面分类,为今后钢结构设计提供基础性研究数据。     

国家电网公司采用新技术新工艺带动相关行业整体发展

“输变电线路钢管塔的大规模应用,不仅是输变电线路建设的重大创新,也将带来钢管行业的革命。”2008年6月10日,国家电网公司在北京召开“皖电东送”淮南-上海输变电工程钢管塔应用工作会议,研究钢管塔在特高压工程建设中的应用工作。钢管塔的大规模应用和推广,获得与会者的好评。     

基于分解降阶模型的双馈异步发电机模态估计方法

了解双馈异步发电机的本征特性对于揭示其对电力系统稳定性影响的机理具有重要意义。传统本征特性研究方法基于双馈异步发电机详细模型分析模态,方程阶数高、计算量大,且分析结果缺乏有效验证手段。根据状态变量特征及其耦合特性,提出基于分解降阶模型的重要模态估计方法。首先基于机械传动链模型和异步发电机模型方程,分析了机械传动链和异步发电机状态变量与双馈异步发电机系统其他状态变量的多时间尺度和耦合特性。在此基础上,提出了基于分解降阶模型的轴系扭振和定转子磁链振荡模态的估计方法,并利用奇异摄动理论揭示了该降阶模态估计方法的内在本质。最后,通过对比分析分解降阶模态估计、详细模型模态分析结果,验证了分解降阶模态估计方法的正确性。     

220\110kV四回路窄基钢管塔真型试验

GSSZ2窄基钢管塔是河北南网第一基220\110kV四回路钢管塔真型试验,根开5.072m,塔高78.7m,重量38.7t,依照《架空线路杆塔结构荷载试验》DL/T899-2004开展试验,分别进行了大风、锚线、断线等7个工况试验。试验表明:GSSZ2塔的位移测试结果满足相关规范的变形要求;应变测试结果基本与计算相符,没有超构件承载力,验证了窄基钢管塔的设计是安全可靠的;试验还验证了锻造法兰在220kV窄基钢管塔中能有效的传力,由于其能降低焊接工作量和提高加工效率等优点,建议以后常规电压等级钢管塔设计中,在法兰厂家生产能满足供货需求的前提下,可推广应用;GSSZ2塔主材采用钢管,横担以及其它斜材采用角钢,角钢与钢管通过节点板连接,试验验证安全可靠。因窄基塔跟开小,塔身宽度小,在单侧断线工况下,扭转位移较大,应合理设置隔面,提高窄基钢管塔抗扭刚度。