专利名称：：一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及输电线路设备
技术领域：
，尤其涉及一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置，本实用新型可抑制钢管输电杆塔等截面圆管或外坡度小于2%的圆锥形杆件横风向涡激风振。
背景技术：
：架空输电线路铁塔的风振包括整塔的顺风向振动和局部钢管杆件的横风向振动两类。本实用新型涉及输电杆塔的横风向风振控制方法，属于结构振动被动控制范畴。圆柱体的横向绕流会在柱体后产生旋涡，旋涡的运动特性由圆柱体在风流中的雷诺数Re决定。当40《Re<3X105处于亚临界范围时，在柱体后生成两列交替错开、旋向相反、间距保持不变、周期性脱落的旋涡，称为卡门涡街。旋涡脱落产生的脱落风力，会使得柱体产生横风向运动。当旋涡脱落主导频率与柱体的某阶固有频率比较接近时，发生涡激共振。涡激风振具有频率锁定的特性，增加了共振发生的几率。0290圆截面钢管杆件在15m/s风速下的雷诺数为3X105。大多数情况下，杆塔的工况风速要小于15m/s，杆件直径也因之可达290mm以上。风速与直径的乘积组合使得通常情况下钢管杆塔的大多数杆件在风流中的雷诺数要小于3乂105，容易发生横风向的涡激风振。因此，钢管杆塔的微风振动是较低风速时发生的由卡门涡街引起的横风向运动。为了避免或减弱这种振动，DL/T5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》要求，应根据等直径钢管起振临界风速Vcr曲线(第一振型)，控制杆件的一阶起振临界风速不小于15m/s。这种方法较好地满足了安全性的要求，能够抑制钢管塔绝大部分杆件的微风振动，但会明显增加塔重。为了满足钢管塔大规模应用时的经济性要求，目前这一风速限值已从15m/s降低到8m/s，杆塔结构设计时可以在更大的长细比范围内进行选材。但另一方面，降低起振风速的限制值，必然增大了某些较大长细比杆件的振动几率。微风振动不会直接造成杆塔结构破坏，但其破坏作用是累积的，在一定时间下会引起杆件端部、杆件连接法兰的螺栓连接松动，焊缝疲劳破坏。因此，有必要采取一定的技术措施对振动进行抑制。相比于在结构设计中縮小杆件长细比而增加塔重，后处理技术措施会更为经济。后处理技术措施主要包括两种，一种方法是根据杆塔的实际结构，在局部位置增加辅助支撑材，增大振动杆件的刚度，提高其起振临界风速。而对于某些固有频率、特征尺寸等不易改变的杆件，则可以增大结构的斯特罗哈数可以抑制微风振动。在不改变圆截面基本形状的前提下增大斯特罗哈数，需要在结构上附加旋涡干扰装置，如杆件表面缠绕扰流线、布置顺轴向分布间断短肋等，破坏有规则的卡门涡街。
实用新型内容为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，控制效果好，安装、维护方便，成本低廉的输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置。为此，本实用新型提供了一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置，包括输电线路钢管杆塔的等截面圆管或外坡度小于2%的圆锥形杆件和缠绕在所述等截面圆管或圆锥形杆件上的扰流部件，所述扰流部件是扰流线、短肋或鳍板，所述短肋是在所述圆管或圆锥形杆件上的顺轴向分布的间断短肋，所述鳍板是在所述圆管或圆锥形杆件上的顺轴向分布的交错鳍板。其中，所述扰流线采用螺旋形圆断面扰流线，其螺旋缠绕在所述等截面圆管或圆锥形杆件上，来抑制圆管或杆件的横风向涡激风振，所述扰流线的直径为d，扰流线各螺旋节之间的间距为L，缠绕处的等截面圆管或圆锥形杆件的直径为D，所述d、L、D之间满足如下关系:d=D/10，L=1013D。其中，所述d、L、D之间满足如下关系:d=D/10，L=12D。本实用新型的有益效果是1、结构简单，控制效果好，安装、维护方便，成本低；2、能同时控制大长细比杆件的一、二阶涡激风振；3、对钢管塔、钢管杆均适用；4、对杆塔结构本身的受力性能无不良影响。以下结合附图对本实用新型进一步说明。图l是依据本实用新型的抑制装置的结构示意图，其中图l(a)为本实用新型抑制装置的主视图，图l(b)为图l(a)的侧视图；图2是依据本实用新型的抑制装置的采用扰流线、短肋或鳍板的结构示意图，其中图2(a)为等截面圆管上缠绕扰流线的示意图，图2(b)为等截面圆管的外表面安装短肋的结构示意图，图2(c)为等截面圆管的外表面安装鳍板的结构示意图；其中，1-等截面圆管，2-扰流线，3-短肋，4-鳍板。具体实施方式实施例1如图l(a)和图l(b)所示，一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置，包括输电线路钢管杆塔的等截面圆管1和扰流线2，所述扰流线2缠绕在等截面圆管1的外表面，其形状为螺旋形圆断面扰流线。扰流线2的直径为d，扰流线2各螺旋节之间的间距(简称节距)为L，缠绕处的等截面圆管1直径为D，d、L、D之间满足d=D/10，L=1013D的关系，其中以d=D/10，L=12D为佳。所述等截面圆管1还可替换成外坡度小于2%的圆锥形杆件，本实用新型的抑制装置可抑制钢管输电杆塔等截面圆管或外坡度小于2%的圆锥形杆件横风向涡激风振。以螺旋形扰流线为例，说明扰流线的选择及布置方法，参见表1所示螺旋形扰流线的直径d=D/10，扰流线各螺旋节之间的间距(简称节距)为L=12D，D表示钢管杆件的外径。选取120、160两种长细比的杆件进行振动控制的风洞试验。试验中直接使用规格为①60X4的圆截面钢管，对其在不同螺旋线直径、节距情况下的风振响应进行测试。加装螺旋线型扰流装置后，涡激共振的加速度和位移响应均可得到一定程度的抑制，具有较好的抑制效果时，可降低530倍，试验数据参见附表所示。当一阶和二阶共振都达到接近最优的抑制效果时，螺旋线节距L与直径d的比值区间为100130。[0029]表1风洞试验工况及一阶振动减振效果螺旋形扰流线参数涡激共振区加速度根方差极大值An/s'<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例2本例所述抑制装置的结构和连接关系基本同实施例1，唯有不同的在于图2(a)所示的结构与实施例1所示结构相同，均是在等截面圆管1的外表面缠绕螺旋形扰流线2。如图2(b)所示，在等截面圆管1的外表面上沿其轴线方向分布有间隔短肋3。如2(c)所示，在等截面圆管l的外表面的两侧的顺轴向分布有交错鳍板4。所述等截面圆管1也可替换成外坡度小于2%的圆锥形杆件。下面的表2列出了不安装扰流部件和分别安装螺旋形扰流线、短肋及鳍板的试验结果表2不同节点构造钢管构件振动幅值(mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2结果表明，在起振临界风速附近，螺旋形扰流线的减振效果最好，短肋的次之，相对来说鳍板的较差一些，但上述几种形式的扰流部件均优于不带扰流部件的情况。钢管构件焊接短肋增加设计、制造工作量。缠绕螺旋形扰流线简单易行，易于安装、维护，成本低，能同时控制大长细比杆件的一、二阶微风振动，且效果好，便于工程应用。所以，对于发生微风振动的钢管构件，推荐在其表面缠绕扰流线，改变微风共振产生的条件。此处已经根据特定的示例性实施例对本实用新型进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本实用新型的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本实用新型的范围的限制，本实用新型的范围由所附的权利要求定义。权利要求一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置，其特征在于该抑制装置包括输电线路钢管杆塔的等截面圆管或外坡度小于2％的圆锥形杆件和缠绕在所述等截面圆管或圆锥形杆件上的扰流部件，所述扰流部件是扰流线、短肋或鳍板，所述短肋是在所述圆管或圆锥形杆件上的顺轴向分布的间断短肋，所述鳍板是在所述圆管或圆锥形杆件上的顺轴向分布的交错鳍板。2.如权利要求1所述的抑制装置，其特征在于所述扰流线采用螺旋形圆断面扰流线，其螺旋缠绕在所述等截面圆管或圆锥形杆件上，来抑制圆管或杆件的横风向涡激风振，所述扰流线的直径为d，扰流线各螺旋节之间的间距为L，缠绕处的等截面圆管或圆锥形杆件的直径为D，所述d、L、D之间满足如下关系d=D/10，L=1013D。3.如权利要求2所述的抑制装置，其特征在于所述d、L、D之间满足如下关系d=D/10，L=12D。专利摘要本实用新型涉及一种输电线路钢管杆塔涡激风振的抑制装置，其采用短肋、鳍板或螺旋形圆断面扰流线缠绕在钢管表面，螺旋形扰流线的选择及布置方法螺旋形扰流线直径d＝D/10；节距L＝12D，D表示钢管杆件的外径。本实用新型的抑制装置结构简单，易于安装、维护，成本低，能同时控制大长细比杆件的一、二阶微风振动，且效果好。文档编号E04H12/08GK201539124SQ200920222688公开日2010年8月4日申请日期2009年9月17日优先权日2009年9月17日发明者李正,杨靖波,杨风利,王景朝,韩军科申请人:中国电力科学研究院