一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，所述防振锤包括锤头和钢绞线；所述方法包括以下步骤：确定钢管构件一阶固有振动频率；确定防振锤的一阶自振频率；匹配所述振动频率和自振频率；将所述防振锤设置在所述钢管构件上。所述方法对钢管构件涡激风振的控制效果显著。防振锤的选型计算简单，在现有塔架结构上安装实施简便，能够提高结构的安全性和经济性。
【专利说明】一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种防振锤控制方法，更具体涉及一种电力塔架钢管构件涡激风振的 防振锤控制方法。
【背景技术】：
[0002] 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〈3X 105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。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。涡激振动 具有频率锁定的特性，增加了共振发生的几率。
[0003] 在输变电工程中，架空输电线路的导线、钢管塔的一些较大长细比构件以及变电 构架的一些圆截面钢管构件，在合适的风速和风向条件下，都较容易发生这种涡激风振。 0290圆截面钢管杆件在15m/s风速下的雷诺数为3 X 105。通常情况下，运行工况风速要小 于15m/s，这使得很多钢管构件在风场中的雷诺数要小于3 X 105,因此容易在风速较小的情 况下发生涡激振动。
[0004] 长期的涡激振动会导致导线或钢管构件疲劳破坏，影响输电的安全性。为了抑制 这种振动，在导线上一般加装防振锤，防振锤的类型和数量根据线路参数来计算选取。输电 线路钢管塔一般采用限制钢管构件一阶起振临界风速不低于8m/s的方法，实质上是将钢 管构件的长细比控制在一定范围内，减少大长细比构件的应用。变电构架对此类振动的抑 制目前没有采取专门的措施，发生振动破坏的事件较多。
[0005] 钢管塔架结构采取控制起振临界风速或长细比的方法，需要在结构设计时选取长 细比较小也就是短而粗的构件，这在一定程度上增加了结构的重量，经济性不佳。如果在结 构设计时仍选取较大的长细比，同时通过加装附加减振装置来减小这种涡激风振，由于减 振装置的重量轻、价格便宜，这种技术方案会显著提高工程的经济性。
【发明内容】
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[0006] 本发明的目的是提供一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，该方法 对钢管构件涡激风振的控制效果显著，能够提高塔架结构的安全性和经济性。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电力塔架钢管构件涡激风振的 防振锤控制方法，所述防振锤包括锤头和钢绞线；所述方法包括以下步骤：
[0008] (1)确定钢管构件一阶固有振动频率；
[0009] (2)确定防振锤的一阶自振频率；
[0010] (3)匹配所述振动频率和自振频率；
[0011] (4)将所述防振锤设置在所述钢管构件上。
[0012] 本发明提供的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，所述步骤（1) 中的固有自振频率通过所述钢管构件的管径、长度和其端部支撑方式确定。
[0013] 本发明提供的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，所述固有自振 频率通过下式（1)确定：
【权利要求】
1. 一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，所述防振锤包括锤头和钢绞 线；其特征在于：所述方法包括以下步骤： (1) 确定钢管构件一阶固有振动频率； (2) 确定防振锤的一阶自振频率； (3) 匹配所述振动频率和自振频率； (4) 将所述防振锤设置在所述钢管构件上。
2. 如权利要求1所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述步骤（1)中的固有自振频率通过所述钢管构件的管径、长度和其端部支撑方式确 定。
3. 如权利要求2所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述固有自振频率通过下式（1)确定： 内=181l|_D (1) 其中，D表示钢管构件的外径，L表示构件的长度；常数λ i为自振频率参数。
4. 如权利要求3所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述常数λ i根据所述钢管构件的端部约束条件确定；所述端部约束条件包括两端铰 接、两端固接和一端固接一端绞接； 所述端部约束条件对应的所述塔架的节点构造分别为： 两端铰接：插板连接弱轴方向； 两端固接：插板连接强轴方向、+型插板连接和相贯焊接； 一端固接一端铰接：法兰连接。
5. 如权利要求1所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述步骤（2)中的自振频率通过下式确定： I 戰人二 (2) 1 ]j33pJ4+l40Mr 其中，Em表示钢绞线的杨氏模量，叉表示钢绞线截面惯性矩；Pm表示钢绞线单位长度 质量，1表示钢绞线单位长度，Μ为锤头的质量。
6. 如权利要求5所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述钢绞线弹性模数Em = 2Χ 10nN/m2。
7. 如权利要求6所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：所述步骤（3)在所述锤头的质量和钢绞线的型号确定的情况下，通过确定所述钢绞线 的长度进行匹配。
8. 如权利要求7所述的一种电力塔架结构钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特 征在于：所述钢绞线的长度通过下式确定： I 420E'^ ,=mA.p Μ)。 p3pJ4 + l40Mr L2
9. 如权利要求8所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征在 于：根据导线微风振动用防振锤系列，选取所述式（3)中的集中质量M、钢绞线的股数、其单 股直径d、单位长度质量p m，并确定钢绞线的长度1，从而设计出钢管构件涡激风振控制用 的防振锤。
10.如权利要求1所述的一种电力塔架钢管构件涡激风振的防振锤控制方法，其特征 在于：所述步骤（4)中的防振锤通过抱箍的方式套接在所述钢管构件上或直接焊接在所述 钢管构件的下方。
【文档编号】E04H12/08GK104265052SQ201410564451
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】杨靖波, 杨风利, 韩军科, 刘胜春, 张宏杰 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院