基于POA-VMD-WT的MEMS去噪方法

针对MEMS传感器所测得的加速度和角速度输出信号噪声较大问题,提出一种基于鹈鹕优化算法(pelican optimization algorithm,POA)的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)结合小波阈值(wavelet threshold,WT)的去噪方法。首先利用POA对VMD的参数组合进行优化选择,然后应用POA-VMD将含噪信号自适应、非递归地分解为一系列本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)。再通过计算每个IMF的余弦相似度对IMFs进行分类,根据计算结果将IMFs分为噪声主导分量与信号主导分量,对分类后的噪声主导分量进行改进小波阈值去噪处理,最后对处理后的噪声分量与信号主导分量进行重构,获得降噪后的MEMS传感器信号。静态和动态实验结果表明,该方法去噪处理后信号的信噪比分别提高12和10 dB,均方误差分别降低75.5%和46.6%,去噪效果显著,能够提高MEMS传感器的精度。

架空输电线路除冰专用跟头滑车的研制

架空输电线路覆冰会使绝缘子绝缘性能大幅度降低,严重时可导致线路掉闸,同时存在倒塔断线的风险,威胁主网安全稳定运行。在分析现有除冰方式及装置优缺点的基础上,详细阐述了除冰专用跟头滑车的研制过程,并结合实际进行现场试验。试验结果表明,除冰专用跟头滑车降低了作业风险,提高了作业效率,具有一定的推广及应用价值。

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明:该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。

特高压铁塔组立过程中异形构件吊装方案研究

为给特高压输电铁塔施工组立过程中异形构件吊装方案的制定提供技术支持,以某大跨越单回路酒杯型跨越塔为研究对象,采用结构分析软件Tekla Structure对铁塔的部分异形构件进行建模,计算异形构件的重心位置,提出异形构件的吊装方案。为验证方案的可行性,利用ANSYS软件进行有限元分析。分析结果表明,构件拆分后配重处钢管强度符合要求,吊装方案安全可行,该方案可提升铁塔施工组立的效率,确保施工安全,为特高压输电铁塔异形构件吊装方案的制定提供参考。

一种基于QFD/TRIZ的高压铁塔微桩成型装备设计

高压输电线路铁塔常位于地形条件苛刻、地质条件复杂、气象状况多变的地区,这使得大型钻孔设备难以到达施工现场,基坑开挖大多只能采用人工挖掘,但人工挖掘难以挖出变直径桩孔。为了减轻人工强度和施工风险并提高施工效率,提出了一种成孔设备设计方案。首先,分析了对当前桩孔钻进施工的现状以及其中存在的问题与用户需求;然后,通过质量功能展开方法从得到的用户需求中发掘出产品设计要求;最后利用发明问题解决理论求解设计要求的冲突,得到组合式变径成孔设备方案。该方案将实现成孔设备的可便捷拆卸装配以及连续变径成孔等功能,可有效地提高变径桩成孔施工的效率和安全性,相对于人工桩孔挖掘具有明显优势。

基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法

为了准确、高效地评估输电塔半刚性节点的力学特性,提出了一种基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法,通过引入代理模型方法近似半刚性节点几何尺寸与极限抗弯承载力、初始转动刚度之间的函数关系,建立具有较高精度的预测模型,进而结合Kish-Chen幂函数模型拟合输电塔半刚性节点的弯矩-转角曲线。结果表明,提出的基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法能减少实验和数值模拟的成本,较好地模拟输电塔半刚性节点实际受力-变形情况,为输电塔半刚性节点的工程设计和理论研究提供了参考。

基于惯性传感器的输电塔振动特性分析

为有效控制输电塔的有害振动需要了解其振动特性,提出一种惯性测量数据矩阵模式的输电塔振动分析方法。将微惯性测量单元(Micro-Inertia-Measurement-Unit,MIMU)安装在输电塔上通过Kalman滤波预处理三轴原始数据,重构权重奇异值分解(Weighted Singular Value Decomposition,WSVD)后的相干振动分量建立平动/扭动矩阵。提取矩阵序列中的变换矩阵,计算其Frobenius范数度量暂态振动间的变异度来估计幅值与频率。根据幅频参数计算振动耗能,观测输电塔各轴向以及整体的振动情况。最后设计振动台、转台实验验证振动数据处理方法的有效性,并对不同风荷载下的塔线模型与真型风振试验进行特性分析。结果表明输电塔振动以水平方向的平动形式为主,随风向夹角的增大其非线性效应逐渐增强,所提出的数据处理方法能够有效获得振动信息,可为控制有害振动的阻尼器的设计提供参考。

基于载重飞艇的整体立塔技术仿真研究

在输电铁塔的施工中,悬浮抱杆组塔和整体起吊组塔是目前应用广泛的两种组塔方式。针对这些组塔方式存在人员高空作业风险和大重型装备无法到达山区施工现场等问题,提出一种基于载重飞艇的整体立塔方案。该方案在地面完成整个输电铁塔的组装后,利用载重飞艇提供牵引力,使输电铁塔绕铰接式结构旋转直至竖立。针对立塔全过程,根据飞艇的牵引方式、飞行速度、飞艇牵引力与铁塔所形成的夹角对铁塔应力和应变的影响等,分为三种方案进行仿真研究。仿真结果表明,该整体立塔技术方案安全可靠,避免了人员高空作业的危险性,且能使大重型设备到达山区作业现场。

输电线路钢管杆桩基础断桩处理实例

输电线路上的钢管杆因基础占地面积较小、外形美观、能和城市景观完美融合,同时相对于角钢塔施工速度更快,能大大缩短工期,而在电力工程中得到了广泛的应用。但钢管杆的典型受力特点会导致其基础承受较大的剪力和弯矩,因此一般都会采用大直径和大深度的桩基础,而桩基础的设计和施工质量会直接影响钢管杆的结构安全和正常运行。在日常的桩基础施工过程中,由于地址条件、设备故障、混凝土供应不连续等原因,断桩的情况时有发生。通过对某输电线路钢管杆桩基础断桩过程的描述,提出加固处理方案并实施,经低应变检测其完整性满足II类桩身条件,可供类似工程参考。

一种架空输电线路自锁型物料输送装置的构型与分析

针对目前应用的高空物料传输装置结构形式的不足,设计了一款自锁型高空物料输送装置。该机构挂接于高压导线,通过拽拉绕过下方滑轮的绳索实现物料在高低空之间的传递;挂接时需要无人机辅助,拆卸时地面人员拽拉牵引控制绳完成解锁。为保证可靠的自锁性能,通过上、下摆臂完成上、下方向的限位,其次设计基于负载抱紧高压导线的左、右夹座,从而实现双重自锁。通过仿真分析及组装物理样机进一步测试验证,物料输送装置能够实现便捷的挂、拆和物料在高、低空之间及平行空间的物料传递,且自锁性能好,具备较好的应用前景和产品推广价值。

基于改进April Tag技术的吊件空间位置与姿态监测方法

为了解决吊件位置与姿态的监测难题,基于改进的April Tag技术提出了一种吊件位姿视觉测量方法。该方法采用专用磁吸式标签固定方式,降低标签安装难度和要求;通过视觉测量吊件上的April Tag标签位置,结合吊件关键尺寸信息,基于空间坐标变换理论实现了吊件位置和姿态的测量;同时根据标签间的相对关系对测量结果进行数据校验,提高测量精度。对架空输电线路双平臂落地抱杆组塔吊装施工的吊件进行了位置与姿态测量试验。结果表明:本文方法能够有效准确实现吊件空间位置与姿态的测量。

输电线路牦牛造型景观塔设计与优化研究

针对目前景观塔结构设计缺乏统一的原则和标准,造型设计突破性不强,塔重指标偏重和经济性欠佳的问题,以藏区牦牛造型景观塔为例,分析总结了景观融合思路、造型深化设计步骤和方法,以及结构布置和节点优化方法,为后续景观塔设计提供思路。重点对牦牛造型景观塔的结构布置方案进行了介绍;结合真型试验数据,基于虚功原理,对酒杯塔曲臂K节点的变形进行了分析,并在此基础上提出一种新的曲臂结构;基于有限元分析结果,优化了曲臂K节点构造。提出的一种新的曲臂结构,K节点相对变形小,避免了瓶口节点正侧面受力不均,有利于提高结构的安全可靠性。

输电线路塔架结构连接节点加固研究

为解决输电线路塔架上部结构与基础连接节点加固的关键问题,采用ABAQUS建立该节点有限元实体单元模型,并考虑自然灾害下不同受力工况,并与原规范和现行规范的计算结果进行对比。研究结果表明,考虑上部结构加固后,该节点最薄弱处为靴板与主材连接螺栓剪切破坏,整体承载力裕度需加强。由此提出在不停电施工前提下,与上部结构主材加固型式匹配的节点加固方案,并通过实际试验进行了验证。节点加固研究成果有利于提高输电线路使用价值,也为同类装配式建筑节点加固研究提供了新思路。

2008年输电线路冰灾倒塔原因分析

文章通过对酒杯、鼓型和干字三类典型塔型在不同覆冰厚度及工况组合受力下的计算,深入地分析了2008年输电线路铁塔遭受冰灾以致倒塌的原因,分析计算结果与铁塔现场的实际破坏情况一致,总结出铁塔覆冰倒塌破坏的最主要原因在于导线覆冰过载及产生过大的纵向不平衡张力,最后提出了提高线路抗覆冰能力的建议及措施。

输电线路钢管塔的推广与应用

随着输电线路输送容量及电压等级不断提高,杆塔荷载和塔重不断增加。与角钢塔相比,在大荷载输电杆塔中合理应用钢管塔具有相对技术经济优势。介绍了钢管塔应用的主要原则和技术经济性,研究了节点构造、高强钢管、带颈锻造法兰、高强螺栓等钢管塔设计和加工方面的关键技术问题及其在试点工程的应用情况。另外还介绍了钢管塔的通用设计、材料供应以及规程编制等情况。

1000kV汉江大跨越塔线体系风洞实验与风振响应分析

以建设中的晋东南—南阳—荆门1000kV特高压输电线路为工程背景,针对输电铁塔风致响应较复杂的特点,进行了气弹模型风洞实验。输电塔气弹模型采用刚性节段加"V"型弹簧片法设计,通过分析实验结果,获得了铁塔的气动力系数和风振响应等数据。在单维多变量随机风场合成方法的基础上,引入了纵向与竖向脉动风速的交叉谱的影响,模拟了三维脉动风速时程。采用抖振响应的时程方法,分析了输电塔线体系的顺风向风振响应,其计算值与实验值吻合较好。结果表明,在风荷载作用下,输电导线与铁塔的相互耦合作用不可忽略。

特高压钢管塔主材长细比及径厚比的取值

文章选取1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程的典型同塔双回钢管塔为研究对象,建立其梁杆混合单元的有限元模型,对塔身主材的应力进行了计算。结果表明杆端弯矩对主材应力的影响程度与其长细比密切相关。通过统计分析,给出了长细比与应力的对应关系。通过分析计算结果及对比国内外设计标准,提出了钢管塔压弯主材圆管截面的径厚比取值建议。研究结果可为我国特高压钢管塔的结构优化提供参考。

特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。

输电线路杆塔塔头引雷能力模拟试验研究

为了研究架空输电线路杆塔塔头的引雷效果,笔者建立了按1﹕25比例缩小的平原500 kV典型交流输电线路模型,采用标准操作冲击电压进行了大量的放电试验。通过试验数据分析,笔者得出了杆塔头部至输电线路档距中央方向的绕击概率的变化情况。结合现场运行经验和理论分析可知:杆塔头部的引雷能力明显,但其保护范围有限;在距离杆塔不远区域,输电线路的绕击概率最高。该试验不仅可以为雷电屏蔽模拟试验中电极放置位置提供参考依据,也指出了输电线路中需要加强防雷措施的易遭受绕击区域,对线路安全运行水平的进一步提高具有指导意义。

超/特高压交流同塔多回输电线路覆冰不平衡张力分析

根据超/特高压交流同塔多回输电线路的导地线型号及绝缘子串参数建立线-串有限元模型,分析了不均匀覆冰随耐张段档数的变化规律,不同挂点高差模式对不均匀覆冰不平衡张力的影响,给出了不均匀覆冰不平张力的分析计算方法。对超/特高压交流同塔多回输电线路导地线挂点不均匀覆冰不平衡张力随覆冰率的变化规律进行分析,给出了定量的计算结果。在此基础上,建立塔-线-串耦合的三维有限元模型,考虑铁塔变形对不均匀覆冰不平衡张力的影响,将计算结果与线-串有限元计算结果进行对比分析。根据有限元分析给出超/特高压交流同塔多回直线塔,导、地线不均匀覆冰不平衡张力百分比取值,一般情况下导线取为10%、地线取为20%,如果从经济性考虑,对同塔不同电压等级可以取不同的不平衡张力百分比,1 000 kV导线取7%,500 kV导线取10%,地线取20%。