瓷柱型电气设备基于BI-TMD的混合控制减震研究

电力系统作为生命线系统的重要组成部分,其在地震发生时的安全运行至关重要,而历次强震表明,电气设备,尤其是瓷柱型电气设备,抗震性能较差,震害严重。该文给出一种基于基础隔震(base isolation, BI)和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)原理的 BI-TMD 混合控制策略,用于增强瓷柱型电气设备的抗震能力。通过有限元分析,给出这一混合控制策略在不同控制参数时,对不同频率的瓷柱型电气设备的减震效果。结果表明,BI-TMD对于长周期丰富的地震动和含速度脉冲的地震动的减震效果明显增强,地震动经过隔震层“滤波”后传递到被控设备的频率不确定性降低;所提出的BI-TMD减震方法具有良好的减震幅度和减震稳定性。

瓷柱型电气设备易损性及其减震方法研究

国内外震害表明,作为电力系统关键组件的瓷柱型电气设备,即使完全满足电气设备的抗震设计要求,在强烈地震发生时破坏现象仍十分突出,表现出抗震性能普遍较差的特征。分析原因,除地震动的不确定性外,瓷柱型电气设备本身的材料和结构特征、设备之间的连接母线设计参数等均对设备破坏具有重要影响。针对上述问题,在系统研究国内外相关文献的基础上,本文对瓷柱型电气设备的地震易损性进行了较系统研究,并以此为基础,对可明显提升瓷柱型电气设备抗震能力的减震方法进行了较深入研究。

一种新型风电塔架结构用双向TMD风致响应减振控制研究

为了减小风荷载作用下风电结构动力响应,提出一种双向调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)并对其减振效果展开研究。采用Davenport脉动风功率谱,模拟陆上风电场的脉动风速。建立顶部集中质量有限元模型和考虑风电结构叶片与塔筒耦合的叶片-塔筒有限元模型,计算两种模型的自振特性,并对安装双向TMD的风电结构的响应进行分析。分析结果表明:该装置具有较好减振效果;在两种不同计算模型下,风电结构塔筒顶部位移、加速度和底部弯矩计算结果及控制效果一致;在叶片-塔筒模型中,由于叶片-塔筒模型中叶素力与轮毂中存在偏心,使得叶片-塔筒模型顶部弯矩相比集中质量模型顶部弯矩较大。

核电站不同结构模型的比较教学研究

应用结构隔震减震技术减小核电站的地震响应,培养学生结构创新能力和兴趣。以某AP1000核电站屏蔽厂房为例,应用比较教学方法,比较传统非隔震模型、基础隔震模型、基础隔震—调谐质量阻尼(TMD)模型和TMD模型的地震响应,表明隔震减震技术可以大幅度提高核电站抗震安全性。本研究对结构抗震课程的隔震减震教学具有参考价值。

设有基础隔震-TMD的双层安全壳核电站结构抗震性能研究

为提高核电站的抗震安全水平,基于第III代核电站双层安全壳(内安全壳、外安全壳)的结构特点和非能动安全技术要求,提出了基础隔震(BIS)-调频质量阻尼(TMD)抗震结构。以我国“华龙一号”核电站为研究对象,以满足核电站基本安全功能对结构特殊抗震要求为目标,应用符合非能动技术要求的隔震减震技术,给出了符合双层安全壳结构特点的抗震设计理念。基于基础隔震核电站研究成果,应用上述抗震设计理念,在增加附加质量很小的情况下,实现了BIS与TMD相结合的抗震结构设计。与传统非隔震模型和基础隔震模型比较,研究了该混合抗震结构的减震机理。结果表明:混合抗震结构综合了BIS与TMD的优点,避免了BIS和TMD各自的内在缺陷,进而验证了提出的抗震结构的减震效果,可以满足核电站的特殊抗震要求。

考虑阻尼器偏转角的双向支承式TMD系统参数优化研究

双向支承式调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的阻尼元件在平面运动过程中产生与结构双轴偏离的阻尼器偏转角.因此,建立了考虑TMD阻尼器偏转角的结构-TMD运动方程,并对考虑阻尼器偏转角的双向支承式TMD系统进行参数分析.提出双向支承式TMD系统考虑阻尼器偏转角的优化方法,即基于H优化方法,利用非支配排序遗传算法求得双向TMD最优参数的数值解.以某高层景观塔作为工程算例,检验TMD阻尼器偏转角对减振效果的影响规律.结果表明:忽略TMD阻尼器偏转角将高估双向支承式TMD的减振控制效果,优化后的双向支承式TMD能提供更多的等效阻尼,结构位移响应衰减率降低1.46%,TMD最终阻尼耗能提升7.83%.优化后的TMD阻尼器的出力峰值降低,阻尼器行程增大,使双向支承式TMD具有更优的耗能能力.