[發(fā)明專利]基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210039877.2
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102535674A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉;鐘萬里;宋云超;凌杰;陳航航
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院;武漢大學(xué)
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術(shù)領(lǐng)域

???本發(fā)明涉及一種改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的裝置，尤其是涉及一種基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)的電壓等級不斷提高，塔架高度和輸電線路檔距也隨之增加，在風(fēng)荷載作用下，輸電線塔的風(fēng)振效應(yīng)更加顯著。隨著我國特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，同塔多回線路、緊湊型線路、大截面導(dǎo)線等輸電新技術(shù)的推廣應(yīng)用，輸電桿塔大荷載、大型化的發(fā)展趨勢越發(fā)明顯。特高壓、大跨越以及一些同塔多回線路的桿塔，由于結(jié)構(gòu)高大，風(fēng)振效應(yīng)也更為顯著。

結(jié)構(gòu)振動控制主要分為被動控制和主動控制兩種，被動控制不需要外部輸入能量，而是通過減振器來改變結(jié)構(gòu)阻尼、剛度、質(zhì)量，以減小結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。主動控制是根據(jù)結(jié)構(gòu)反應(yīng)進行分析，接受外接能源，將最優(yōu)控制施予結(jié)構(gòu)以控制運動和變形。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對輸電桿塔附加耗能或吸振器件的被動振動控制開展了一些研究。在被動控制中，最常用的是一種調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(Tuned?Mass?Damper，簡稱TMD)，此外還有粘彈性阻尼器、摩擦阻尼器等。國內(nèi)的研究主要針對大跨越桿塔進行。但目前的研究和應(yīng)用主要用于桿塔順風(fēng)向的彎曲振動的控制，并且大多用于鋼管塔。

另外，隨著桿塔的大型化，桿塔橫擔(dān)的尺寸也明顯變大。桿塔橫擔(dān)的抗扭能力一般較弱，由于風(fēng)荷載作用引起的兩端導(dǎo)線的不平衡張力容易使其發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)，通過單擺球體質(zhì)量塊的擺動來抵減輸電線桿塔的彎扭振動能量，保持風(fēng)振環(huán)境下輸電線桿塔的穩(wěn)定性。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

1、????????????????一種基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)，包括球狀質(zhì)量塊，其特征是：所述的球狀質(zhì)量塊置放于一托架中，所述的托架由均布的四組鋼索懸吊在輸電桿塔上，所述的托架下方設(shè)有一固定在輸電桿塔上的底盤，所述的底盤上均布設(shè)有四組油壓式耗能阻尼器，油壓式耗能阻尼器下端固接在底盤上、上端抵住所述的托架。

所述的托架結(jié)構(gòu)為：一上圓環(huán)和一下圓形底板，兩者通過均布的四條彎曲連接板條連接成一體，所述的上圓環(huán)均布有四個吊索孔。

在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做進一步的改進：

所述的托架的下圓形底板的底面設(shè)有突出的限位棒，所述的底盤上還設(shè)有四組油壓式防撞阻尼器，四組油壓式防撞阻尼器均布地支撐起一個緩沖鋼環(huán)，并使得所述的限位棒落入緩沖鋼環(huán)中。

所述的球狀質(zhì)量塊由若干圓形鋼片疊加組成，從而使球體質(zhì)量塊的質(zhì)量和半徑均可調(diào)，滿足不同安裝環(huán)境的要求。

所述的限位棒為筒狀鋼棒。

本發(fā)明中所涉及的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)的減振原理是將輸電線桿塔結(jié)構(gòu)的振動能量傳遞到頻率相近的阻尼器中，通過球體質(zhì)量塊的擺動加以耗散，從而達到減小結(jié)構(gòu)振幅的目的。應(yīng)用被動調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)可以很好地改善輸電線桿塔在風(fēng)振環(huán)境下的穩(wěn)定性。

單擺模型調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)的性能主要取決于轉(zhuǎn)動慣量的大小，調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)與輸電桿塔之間的轉(zhuǎn)動慣量比越大，控制效果越好。當(dāng)轉(zhuǎn)動慣量比高于5.6％時，調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)能提高顫振臨界風(fēng)速40％左右。因此，調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)能顯著地提高輸電桿塔的顫振臨界風(fēng)速。本調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)對風(fēng)振引起的彎扭振動具有很好的控制效果，可以應(yīng)用于不同環(huán)境下不同類型的桿塔中。

有益效果：本發(fā)明的突出特點是，在輸電線桿塔內(nèi)部安裝基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)，維護方便，適應(yīng)性強。該調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)對風(fēng)振引起的彎扭振動具有很好的控制效果，可以應(yīng)用于不同類型的桿塔中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的組成結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖2是圖1所示實施例的球體質(zhì)量塊托架的主視圖；

圖3是圖1所示實施例的球體質(zhì)量塊托架的俯視圖；

圖4是圖1所示實施例的帶有緩沖環(huán)的鉸接底盤；

圖5是應(yīng)用實例中的桿塔的主視圖。

具體實施方式

如圖1-5所示，本發(fā)明的基于單擺模型改善輸電桿塔抗風(fēng)穩(wěn)定性能的調(diào)質(zhì)阻尼系統(tǒng)實施例，包括球狀質(zhì)量塊1，球狀質(zhì)量塊置1放于一托架2中，托架2由均布的四組鋼索3懸吊在輸電桿塔4上，托架2的下方均布設(shè)有四組油壓式耗能阻尼器5，油壓式耗能阻尼器5的上端抵住托架2，其下端固接一底盤（平臺），底盤的四個端點設(shè)有鉸扣，分別與輸電桿塔連接。