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.     

特高压架空输电线微风振动影响因素分析

为预防微风振动对输电线路的破坏、有别于传统的能量平衡法,研究了微风振动的半解析解.通过拉格朗日方程导出输电线的振动方程,利用风能输入函数构造了一种新的微风激励力模型,使用模态叠加法推导了输电线微风振动的半解析解,并根据振幅和曲率的关系得到了输电线动弯应变幅值沿输电线的分布规律.以1000kV交流特高压输电线路工程为例,通过对比计算,半解析解与传统的能量平衡法结果基本吻合.利用半解析解分析了微风振动的影响因素,为微风振动防护分析奠定基础.     

输电线路微风振动传感器设计

微风振动是架空线路时常出现的现象,长期振动会造成导线断股断线、金具脱落等危害。针对现有微风振动在线监测传感器测量误差较大的问题,设计了一种微风振动在线监测数字传感器,传感器在采用悬臂梁式位移计的基础上,将线性回归的方法和BP神经网络算法应用到传感器的非线性标定当中,并进行了传感器标定实验。研究表明,线性回归的标定算法比神经网络的标定算法精度更高,标定后最大相对误差为1.93%。根据研究结果可知,微风振动传感器由频率不同带来的非线性误差,可以采用线性回归的方法进行补偿,能够提高传感器的测量精度,从而能为导线状态检修提供更加可靠的参考依据     

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。     

微风振动下复合绝缘子的疲劳分析

针对复合绝缘子在长期微风振动下易发生疲劳破坏问题,以某500 kV线路为例,计算导线在微风振动下线夹出口处的最大动弯应力,根据导线悬挂角度获得由导线振动传递给悬垂复合绝缘子的振动荷载值.并基于ANSYS软件建立复合绝缘子实体模型,采用威布尔分布函数描述振动频率的概率分布,结合Miner线性疲劳损伤累积法则计算其疲劳寿命.实例应用结果表明,该方法简单、合理.     

微风振动预警在输电线路在线监测系统中的应用

针对导线微风振动给电力系统带来的危害,研究了输电线路的微风振动预警功能,利用IEEE标准中测量输电线路悬垂线夹89mm处弯曲振幅的方法建立了输电线路的疲劳损伤模型,在此基础上利用高速采样机制采集到的数据计算了线夹出口的动弯应变,结合输电线的许用应变值判断出输电线路的微风振动状态,设计出了输电线微风振动监测的应用系统,并给出轻度、中度和重度振动三个级别的告警信息。实际运行结果表明,该系统具有较好的预警效果。     

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.     

振动频谱法在架空输电线路张力检测中的应用

采用振动频谱法实现了架空输电线路导线张力的间接测量。首先,对线路微风振动理论进行了分析,并对导线张力与其振动频谱关系理论模型进行了研究;进而研发了线路振动检测系统,将其从结构上分为振动检测与通信子系统,便携式信息采集子系统和上位机综合分析系统,并对各子系统进行了性能优化以提高系统稳定性;搭建了线路张力检测系统,并对该系统传进行了校准;最后,对架空线路进行了实测,并对所得数据进行了分析。结果表明,所开发的振动检测系统能够稳定、准确地测量线路振动信号,振动频谱法能够较好地估计线路张力,有望成为传统应力测试方法的一种有效替代。     

高压架空输电线路力场与电磁场耦合有限元分析

考虑变形场与电磁场的耦合作用,基于架空高压输电线路力磁耦合有限元分析模型,给出了耦合场的求解方法,利用有限单元法分析了某高压输电线路在电磁场作用下的静、动变形及电磁场与微风共同作用下的线路振动并给出了定量结论.结果表明,高压架空输电线路考虑风荷载与强磁场的影响方能确保输电线路的安全运行,该法行之有效,为风振研究与抗风设计提供了理论依据.     

架空输电线路覆冰在线监测系统的研究与实现

针对架空输电线路覆冰在线监测要求准确反映线路的覆冰状况,根据耐张塔和直线塔的不同结构特点,综合利用拉力、导线和绝缘子倾角的参数,较全面地考虑风偏因素影响,分别建立了耐张塔耐张塔和直线塔直线塔覆冰监测模型,提出了依据覆冰厚度与覆冰速度相结合的综合覆冰报警方案,并将覆冰模型及报警方案应用于实际监测系统,运行结果表明其满足输电线路覆冰告警和预警双重化功能要求。     

低风速型风电机组高柔塔筒涡激振动疲劳损伤评估

为实现低风速型风电机组高柔塔筒抗疲劳设计,以某140 m柔塔机组为研究对象,采用欧盟标准EN 1991-1-4推荐的有效相关长度法和频谱模型法,开展涡激振动疲劳损伤评估。基于有限元法建模获取结构固有模态属性;由疲劳应力-寿命（S-N）曲线、风速瑞利分布和Miner法则推导塔筒疲劳应力范围和损伤规则;对比分析柔塔与刚塔两类机型临界风速分布和焊缝疲劳损伤分布。结果表明：柔塔更易激发二阶涡激振动,二阶涡激载荷显著增大,其损伤对不同风场条件（年平均风速、风切变）极为敏感;在6.5 m/s设计风速下,45%～85%塔筒高度处疲劳损伤均超过IEC 61400-6塔架与基础设计要求20年损伤限值0.1,存在疲劳破坏风险,须考虑加阻措施或优化结构设计。     

增压锅炉汽包低周疲劳寿命计算方法研究

在分析、比较和论证美英德和我国同类标准计算方法的基础上,确定了计算载荷的种类、考核点的位置,选取了应力集中系数和低周疲劳设计曲线,确定了主应力差计算的强度准则和疲劳损伤安全准则的计算方法,建立了径向温差及其热应力的计算方法、内压应力和径向温差热应力的合成方法,并形成了满足蒸汽动力装置机动性要求的增压锅炉汽包低周疲劳寿命计算方法。方法的建立,不仅对增压锅炉汽包的设计工作具有指导作用,而且为最终确立增压锅炉汽包低周疲劳寿命计算方法及其相关问题的拓展性研究奠定了基础。     

锅炉受压元件的高温蠕变-疲劳寿命设计计算方法

介绍了锅炉受压元件高温蠕变-疲劳寿命的设计计算方法.该方法建立在线弹性应力分析理论基础上,对我国锅炉制造业长期积累的锅炉受压元件寿命设计计算经验和方法进行了归纳总结,并参照了美国ASME等国际先进标准.它给出了电站锅炉高温受压元件蠕变、低周疲劳及交互作用条件下的寿命损伤计算方法和典型结构及材料的设计计算参数,可供水管锅炉高温受压元件寿命设计使用,在役元件的高温蠕变及高温蠕变-疲劳寿命计算也可借鉴.     

电站锅炉高温受压元件蠕变和低周疲劳寿命损伤计算及在线监测

高温蠕变和低周疲劳是锅炉高温受压元件寿命损伤的主要机理.采用高温受压元件蠕变和低周疲劳寿命在线监测是提高锅炉安全运行和管理水平的有效途径.给出了电站锅炉高温受压元件蠕变和低周疲劳寿命损伤的计算方法,扼要介绍了寿命损伤在线监测的基本原理、技术关键、使用范围和实际的应用情况.     

船用分扭人字齿轮传动系统振动能量与疲劳寿命研究

为了分析齿轮传动系统引起噪声的原因,实现依据疲劳寿命对传动系统的振动进行控制,建立齿轮系统中振动能量与疲劳寿命的关系。针对船用分扭人字齿轮传动系统,运用集中参数法建立了分扭传动系统的弯扭轴耦合振动的动力学模型和方程,考虑齿轮静态综合传动误差、安装制造误差和时变啮合刚度等因素,采用数值积分法计算了不同输入转速和输入功率下系统振动能量和齿轮疲劳寿命,对振动能量和齿轮疲劳寿命数据进行了分析处理,获得了传动系统的疲劳寿命随振动能量的变化规律。结果表明：随着振动能量的增加,齿轮的疲劳寿命呈指数型急剧下降;分扭级的振动能量与疲劳寿命明显小于并车级的振动能量与疲劳寿命。