CN110311340B - 附着式可调节空气阻尼减振防舞器及其阻尼参数设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路用配件领域，公开了一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器，包括气缸，气缸顶部通过设有密封的顶盖，气缸内设有上下滑动的活塞，活塞下方抵有弹簧，弹簧的底端抵在气缸的底部，气缸的底部开有开口，传力杆穿过开口和弹簧固定在活塞的下方，传力杆的下端连接有重锤，气缸位于活塞上方的侧表面开有若干个与气缸内部连通的进气孔，气缸侧表面上设有控制进气孔进出气量的进气孔调节箍。本发明还公开了一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法。本发明附着式可调节空气阻尼减振防舞器及其阻尼参数设定方法，不用改造已有间隔棒的结构，可通过调节进出气量，改变压缩空气产生的阻尼，使防舞器达到最佳特性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路用配件领域，具体涉及一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器及其阻尼参数设定。
背景技术
舞动是在冰、风共同作用下，输电线路导线产生的一种低频、高幅振动。随着电网规模的不断扩大，输电线路发生导线舞动的情况受到越来越广泛的关注与重视。我国是舞动多发国家，舞动区域广泛，电网因舞动会造成线路闪络、跳闸、导线断线、杆塔倒塌等严重事故，引起大面积停电，从而影响电网安全稳定运行。因此必须采取相应的防舞措施，而增加防舞器就是一种常见的有效方式。
目前防舞器多是与间隔棒合二为一，需要特制，通用性差，而且目前动力减震器多是使用弹簧质量系统，使用固有频率与导线振动频率相同或相近的弹簧，来抑制或消除振动。另外，这种方式具有无可避免的局限性：
(1)导线振动频率与输电线路杆塔排位、导线自身特性、风冰气象条件有关，不易准确确定；
(2)不同输电线路所需防舞器的阻尼特性不同，没有阻尼可调节的防舞器。
因此，需要设计一种防舞器，以克服上述弊端。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器及其阻尼参数设定，不用替换已有间隔棒，可通过调节进出气量，改变压缩空气产生的阻尼，使输电线路达到最佳防舞效果。
为实现上述目的，本发明所设计的一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器，包括气缸，所述气缸顶部通过设有密封的顶盖，所述气缸内设有上下滑动的活塞，所述活塞下方抵有弹簧，所述弹簧的底端抵在所述气缸的底部，所述气缸的底部开有开口，传力杆穿过所述开口和弹簧固定在所述活塞的下方，所述传力杆的下端连接有重锤，所述气缸位于所述活塞上方的侧表面开有若干个与所述气缸内部连通的进气孔，所述气缸侧表面上设有控制所述进气孔进出气量的进气孔调节箍，用于调节空气阻尼特性。
优选地，所述气缸的侧表面上设有至少两组将所述气缸固定在间隔棒上的抱箍组件，用于将防舞器固定在所述间隔棒上，所述抱箍组件采用双帽螺栓固定，固定效果好。
优选地，所述气缸侧表面上设有若干固定所述抱箍组件的抱箍卡齿，用于固定所述抱箍组件，便于防舞器在所述间隔棒上的安装。
优选地，所述抱箍组件与所述气缸之间垫有橡胶，所述抱箍组件与所述间隔棒的接触部位设有橡胶，保证所述气缸、抱箍组件及间隔棒之间连接紧密。
优选地，所述活塞上设有孔，所述孔的孔径为5mm～20mm，用于减小空气阻尼。
优选地，所述顶盖通过螺纹拧紧在所述气缸顶部，方便拆卸安装。
优选地，所述进气孔的孔径为10mm～30mm，所述气缸长度为800mm～1200mm，直径为40mm～140mm，壁厚为6mm～16mm。
优选地，所述传力杆为I型传力杆，产生偏心作用。
优选地，所述传力杆为L型传力杆，可以减少偏心。
一种所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，包括如下步骤：
A)设定两根杆塔的排位档距为L，导线的张力为T，取得两根杆塔档距中点的等效刚度k1：
B)取得导线的单重m1，根据所述步骤A)中取得的档距重点等效刚度计算导线的Y向固有频率fy：
C)通过工程实际观测数据统计分析，取得导线的起舞临界风速Ucr，进而求得系统单位即导线和减振防舞器的总质量m：
式中，为气动力参数，可通过风洞试验或者数值仿真获得，ρ为空气密度，D为结构迎风尺寸，ζy为导线的阻尼率，进而取得减振防舞器的质量m2＝m-m1；
D)减振防舞器内选取刚度k2的弹簧，取得减振防舞器的实际角频率ωa:
减振防舞器与系统单位的质量之比β＝m2/m，即可取得最佳阻尼比临界阻尼cc＝2m2·ωa和阻尼系数c＝cc·ζ佳。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、通过抱箍组件，可以将防舞器直接固定于间隔棒上，不用改造已有间隔棒的结构，适用于4分裂、6分裂导线输电线路；
2、重锤在惯性作用下，会带动活塞在气缸内上下运动，带动活塞压缩弹簧和气缸内的空气，形成利用重锤质量、弹簧刚度、弹簧阻尼以及空气阻尼形成非简谐动力减振装置，来抑制或消除振动舞动；
3、通过调节进气孔调节箍，调节进气孔进出气量，从而改变压缩空气产生的阻尼，可以使防舞器匹配不同的档距和导线条件，达到最佳特性；
4、传力杆有I型以及L型：I型传力杆会产生偏心作用，L型传力杆可以减少偏心，实际情况中，可以根据效果需要分别采用；
5、顶盖通过螺纹与气缸顶部拧紧，方便防舞器内弹簧、活塞等部件的拆卸和安装。
附图说明
图1为本发明附着式可调节空气阻尼减振防舞器安装在间隔棒上的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为重锤位于最高位时防舞器的结构示意图；
图5为重锤位于静止中间位置时防舞器的结构示意图；
图6为重锤位于最低位时防舞器的结构示意图；
图7为传力杆为L型时图1的侧视图。
图中各部件标号如下：
气缸1、顶盖2、活塞3、弹簧4、开口5、传力杆6、重锤7、进气孔8、进气孔调节箍9、间隔棒10、抱箍组件11、双帽螺栓12、抱箍卡齿13、橡胶14、孔15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2及图3所示，本发明附着式可调节空气阻尼减振防舞器，包括气缸1，气缸1顶部通过设有密封的顶盖2，顶盖2通过螺纹拧紧在气缸1顶部，气缸1内设有上下滑动的活塞3，活塞3上设有孔15，用于减小空气阻尼，孔15的孔径为5mm～20mm，活塞3下方抵有弹簧4，弹簧4的底端抵在气缸1的底部，气缸1的底部开有开口5，传力杆6穿过开口5和弹簧4固定在活塞3的下方，传力杆6的下端连接有重锤7，气缸1位于活塞3上方的侧表面开有若干个与气缸1内部连通的进气孔8，气缸1侧表面上设有控制进气孔8进出气量的进气孔调节箍9，用于调节空气阻尼特性。
另外，结合图2及图3所示，气缸1的侧表面上设有两组将气缸1固定在间隔棒10上的抱箍组件11，抱箍组件11采用双帽螺栓12固定，气缸1侧表面上设有若干固定抱箍组件11的抱箍卡齿13，其中，抱箍组件11与气缸1之间垫有橡胶14，抱箍组件11与间隔棒10的接触部位设有橡胶14，保证气缸1、抱箍组件11及间隔棒10之间连接紧密。
本实施例中，进气孔8的孔径为10mm～30mm，气缸1长度为800mm～1200mm，直径为40mm～140mm，壁厚为6mm～16mm。
另外，在本实施例中，传力杆6为I型传力杆6，可以产生偏心作用，在其它实施例中，如图7所示，传力杆6为L型传力杆6，可以减少偏心。
本实施例中，选用固有频率与导线横向振驰频率相同或接近的弹簧4，舞动发生时，弹簧4振动相位差180度，
本实施例使用时，通过抱箍组件11将防舞器直接固定在间隔棒10上，不用改造已有间隔棒10的结构，适用于4分裂、6分裂导线输电线路。
当输电线路发生舞动时，重锤7在惯性作用下，通过传力杆6带动活塞3在气缸1内上下运动，压缩和拉伸气缸1内的弹簧4，如图5所示，重锤7位于静止中间位置时，弹簧4也处于压缩静止位置，当重锤7上下运动时，如图4所示，重锤7位于最高位时，弹簧4最小压缩量，如图6所示，重锤7位于最低位时，弹簧4最大压缩量。由于气缸1的上部通过活塞3和顶盖2密封，当活塞1运动时，会压缩和释放气缸1上部的空气，形成空气动力阻尼特性、耗能，从而达到减小振幅特性。当活塞3压缩和释放气缸1上部的空气时，根据振动试验，测试和调节进气孔调节箍9的位置，调节进气孔8进出气面积，进而调节防舞器空气阻尼特性，使阻尼特性达到最佳效果，使防舞器匹配不同的档距和导线条件，达到最佳特性。
一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，包括如下步骤：
A)设定两根杆塔的排位档距为L，导线的张力为T，取得两根杆塔档距中点的等效刚度k1：
B)取得导线的单重m1，根据所述步骤A)中取得的档距重点等效刚度计算导线的Y向固有频率fy：
C)通过工程实际观测数据统计分析，取得导线的起舞临界风速Ucr，进而求得系统单位即导线和减振防舞器的总质量m：
式中，为气动力参数，可通过风洞试验或者数值仿真获得，ρ为空气密度，D为结构迎风尺寸，ζy为导线的阻尼率，进而取得减振防舞器的质量m2＝m-m1；
D)减振防舞器内选取刚度k2的弹簧，取得减振防舞器的实际角频率ωa:
减振防舞器与系统单位的质量之比β＝m2/m，即可取得最佳阻尼比临界阻尼cc＝2m2·ωa和阻尼系数c＝cc·ζ佳。
本发明附着式可调节空气阻尼减振防舞器及其阻尼参数设定，通过抱箍组件11，可以将防舞器直接固定于间隔棒10上，不用改造已有间隔棒10的结构，适用于4分裂、6分裂导线输电线路；使用时，重锤7在惯性作用下，会带动活塞3在气缸1内上下运动，带动活塞3压缩弹簧4和气缸1内的空气，形成弹簧4阻尼以及空气阻尼，来抑制或消除振动；通过调节进气孔调节箍9，调节进气孔8进出气量，从而改变压缩空气产生的阻尼，可以使防舞器匹配不同的档距和导线条件，达到最佳特性；另外，传力杆6有I型以及L型：I型传力杆6会产生偏心作用，L型传力杆6可以减少偏心，实际情况中，可以根据效果分别采用；且顶盖2通过螺纹与气缸1顶部拧紧，方便防舞器内弹簧、活塞等部件的拆卸和安装。
Claims (9)
1.一种附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：附着式可调节空气阻尼减振防舞器包括气缸(1)，所述气缸(1)顶部通过设有密封的顶盖(2)，所述气缸(1)内设有上下滑动的活塞(3)，所述活塞(3)下方抵有弹簧(4)，所述弹簧(4)的底端抵在所述气缸(1)的底部，所述气缸(1)的底部开有开口(5)，传力杆(6)穿过所述开口(5)和弹簧(4)固定在所述活塞(3)的下方，所述传力杆(6)的下端连接有重锤(7)，所述气缸(1)位于所述活塞(3)上方的侧表面开有若干个与所述气缸(1)内部连通的进气孔(8)，所述气缸(1)侧表面上设有控制所述进气孔(8)进出气量的进气孔调节箍(9)；
阻尼参数设定方法,包括如下步骤：
A)设定两根杆塔的排位档距为L，导线的张力为T，取得两根杆塔档距中点的等效刚度K：
B)取得导线的单重m，根据所述步骤A)中取得的档距重点等效刚度计算导线的Y向固有频率f/>：
C)通过工程实际观测数据统计分析，取得导线的起舞临界风速U，进而求得系统单位即导线和减振防舞器的总质量m：
式中，为气动力参数，可通过风洞试验或者数值仿真获得，ρ为空气密度，D为结构迎风尺寸，ζ/>为导线的阻尼率，进而取得减振防舞器的质量m/>＝m-m/>；
D)减振防舞器内选取刚度k的弹簧，取得减振防舞器的实际角频率ω/>:
减振防舞器与系统单位的质量之比β＝m/m，即可取得最佳阻尼比/>,临界阻尼/>和阻尼系数/>。
2.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述气缸(1)的侧表面上设有至少两组将所述气缸(1)固定在间隔棒(10)上的抱箍组件(11)，所述抱箍组件(11)采用双帽螺栓(12)固定。
3.根据权利要求2所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述气缸(1)侧表面上设有若干固定所述抱箍组件(11)的抱箍卡齿(13)。
4.根据权利要求2所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述抱箍组件(11)与所述气缸(1)之间垫有橡胶(14)，所述抱箍组件(11)与所述间隔棒(10)的接触部位设有橡胶(14)。
5.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述活塞(3)上设有孔(15)，所述孔(15)的孔径为5mm～20mm。
6.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述顶盖(2)通过螺纹拧紧在所述气缸(1)顶部。
7.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述进气孔(8)的孔径为10mm～30mm，所述气缸(1)长度为800mm～1200mm，直径为40mm～140mm，壁厚为6mm～16mm。
8.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述传力杆(6)为I型传力杆(6)。
9.根据权利要求1所述附着式可调节空气阻尼减振防舞器的阻尼参数设定方法，其特征在于：所述传力杆(6)为L型传力杆(6)。
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