【技術實現步驟摘要】
本專利技術專利涉及輸電塔振動響應控制，具體涉及一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置及方法。
技術介紹
1、我國地形復雜多樣，其中尤以山地、丘陵等山區微地形為主，而輸電線路作為一類風荷載敏感的結構，在風荷載作用下可能會產生顯著的風效應。時下輸電線路走廊愈發匱乏，跨越千里的輸電線路不可避免地需要途經山區、峽谷等微地形，大風通過微地形區域時，風速和風向均會發生較大的變化，進而影響送電線路的安全。
2、在風荷載的長期作用下，輸電塔會產生振動，長期的風致振動會引起輸電塔結構的疲勞，最終導致結構破壞，甚至引發倒塔或部件脫落，進一步對周邊人員和設備造成危害。據研究表明，輸電塔在風荷載作用下的振動非常嚴重，對整個輸電通道基礎設施有很大的負面影響。尤其是存在微地形影響時，風場將變得異常復雜，風荷載的不確定性和復雜性使得輸電塔在風振作用下容易發生振動，加劇輸電塔的振動，使得輸電塔結構和構件的內力超過許用值，引起材料屈服，從而加速結構破壞的過程，甚至可能引發結構破壞。此外，輸電塔在復雜風荷載作用下可能會發生形變，導致輸電線路的張緊度發生變化，進而影響輸電效率。風致振動也可能導致輸電塔上的絕緣子、金具等部件松動或損壞，進而引發短路故障，影響電力系統的穩定運行。
3、因此，為解決上述問題，本專利技術提供了一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置及方法。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置及方法，具
2、一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，包括控制器和若干組可變tmd阻尼器和傳感器；所述可變tmd阻尼器包括外殼和底板，所述底板的底部設置有電磁鐵，所述電磁鐵通過電源線連接通電裝置；所述外殼為正方體空腔結構；所述外殼的內腔中設置有質量塊，所述質量塊放置在底板頂部的中間且質量塊的四個側壁分別通過四根彈簧與外殼的內側壁相連；所述傳感器包括加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器。
3、優選地，所述彈簧兩端均通過萬向鉸分別與外殼內側壁和質量塊側壁鉸接。
4、優選地，所述外殼和底板均采用金屬材料制成；所述質量塊采用鐵質材料制成。
5、優選地，所述傳感器、通電裝置均與控制器電控連接。
6、一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，采用上述的控制裝置，分為可變tmd振動控制設計以及sma振動控制設計兩階段；具體包括以下步驟：
7、優選地，s1第一階段：tmd振動控制設計：
8、s1.1根據輸電塔參數采用有限元模型建立輸電塔數值模型，取結構振動前三階作為分析對象，分析結構振動前三階內的輸電塔振動特性，包含輸電塔的結構振型和結構振動頻率，進而得出各階的振型幅值最大點和振型轉折點；
9、s1.2在各階振型幅值最大點及振型轉折點處各設置一組可變tmd阻尼器和傳感器，完成tmd和測點位置的確定；
10、s1.3根據結構振型得出各結構振型的特定頻率，通過選擇不同的彈簧剛度和質量塊質量調整可變tmd阻尼器的振動頻率，使可變tmd阻尼器的振動頻率與其所處位置結構振型的特定頻率共頻，完成tmd的設計；
11、s1.4通過傳感器捕捉輸電塔不同高度、不同位置的振動數據，將振動數據實時傳輸至控制器并實時分析振動數據；
12、s1.5利用輸電塔數值模型，按照步幅為1cm逐漸增加輸電塔所受的振動幅度，輸出輸電塔模型的應力云圖，當某點的應力值超過材料自身所允許應力極限值的60％時，則表明該點所在處的構件即將發生破壞，控制該點對應的可變tmd阻尼器啟動耗能，實現能量的釋放或調整；
13、優選地，s2第二階段：sma振動控制設計：
14、s2.1將設置有可變tmd阻尼器的輸電塔參數代入并更新s1.1中的輸電塔數值模型，模擬輸電塔在不同振動幅度下的結構響應，按照步幅為1cm逐漸增加輸電塔所受的振動幅度并輸出輸電塔模型的應力云圖，將振動幅度增加過程中應力響應最大的構件定義為第一重要構件，并對第一重要構件表面安裝形狀記憶合金進行加固；
15、s2.2將安裝有形狀記憶合金后的結構參數待代入并更新s2.1輸電塔數值模型，按照步幅為1cm逐漸增加輸電塔所受的振動幅度：
16、若當前輸電塔出現結構破壞時，材料自身所允許應力極限值對應的最大振動幅值相較于未加固前的最大振動幅值提升20％時，則結束加固；
17、若不滿足，重新找出在振動幅度增強過程中應力響應最大的構件定義為第二重要構件，并對第二重要構件表面安裝形狀記憶合金進行加固；
18、s2.3重復更新輸電塔數值模型并按照步幅為1cm逐漸增加輸電塔所受的振動幅度，直至加固后的輸電塔出現結構破壞時，材料自身所允許應力極限值對應的最大振動幅值相較于未加固前的最大振動幅值提升20％時，結束加固。
19、還優選地，s1.3中的可變tmd阻尼器的振動頻率與其所處位置的輸電塔結構振動頻率一致。
20、還優選地，所述s1.5中控制可變tmd阻尼器耗能具體包括：
21、當檢測到輸電塔某個測點的振動響應超過預設的安全閾值時，控制器向對應測點的可變tmd阻尼器發出指令，打開與對應電磁鐵連接的通電裝置向電磁鐵通電，通過調節電流改變電磁鐵的磁場強度，進而改變質量塊和底板之間的摩擦力，實現可變tmd阻尼器的能量釋放或調整。
22、進一步優選地，所述安全閾值為輸電塔整體出現結構破壞時，材料自身所允許應力極限值對應的最大振動幅值的80％。
23、還進一步優選地，所述形狀記憶合金的安裝具體包括以下子步驟：
24、第一，將形狀記憶合金粘貼在待加固重要構件的表面；
25、第二，在形狀記憶合金外表面安裝加熱器并設置溫度傳感器，得到加固構件本體；其中，所述溫度傳感器與控制器電控連接；
26、第三，在加固構件本體的最外層包裹隔熱棉即可完成加固。
27、更進一步優選地，通過加熱器將形狀記憶合金的附加剛度調整為待加固重要構件剛度的20％。
28、本專利技術的有益效果是：
29、1.本專利技術基于振動響應分析結果，制定精確的控制策略，包括加熱器功率的調節、可變tmd阻尼器能量釋放的時機，實現對輸電塔振動的精準控制；
30、2.本專利技術利用形狀記憶合金與加熱器的協同作用，可以根據輸電塔的振動情況動態調整其局部剛度，在振動較大時，通過加熱器加熱使形狀記憶合金恢復預設形狀、增加結構剛度，從而減小振動幅度，保護輸電塔結構的安全；
31、3.本專利技術通過輸電塔上安裝的傳感器，能夠實時監測輸電塔的振動情況并及時采取措施，防止輸電塔結構的進一步破壞和倒塔事故的發生。
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1.一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，包括控制器和若干組可變TMD阻尼器和傳感器；
2.根據權利要求1所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，每根所述彈簧兩端均通過萬向鉸分別與外殼內側壁和質量塊側壁鉸接。
3.根據權利要求2所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，所述外殼和底板均采用金屬材料制成；所述質量塊采用鐵質材料制成。
4.根據權利要求3所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，所述傳感器、通電裝置均與控制器電控連接。
5.一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，采用權利要求1至4任一項所述的控制裝置，其特征在于，包括可變TMD振動控制設計以及SMA振動控制設計兩階段；具體包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，其特征在于，S1.3中的可變TMD阻尼器的振動頻率與其所處位置的輸電塔結構振動頻率一致。
7.根據權利要求5所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方
8.根據權利要求7所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，其特征在于，所述安全閾值為輸電塔整體出現結構破壞時，材料自身所允許應力極限值對應的最大振動幅值的80％。
9.根據權利要求5所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，其特征在于，所述形狀記憶合金的安裝具體包括以下子步驟：
10.根據權利要求9所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，其特征在于，通過加熱器將形狀記憶合金的附加剛度調整為待加固重要構件剛度的20％。
...【技術特征摘要】
1.一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，包括控制器和若干組可變tmd阻尼器和傳感器；
2.根據權利要求1所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，每根所述彈簧兩端均通過萬向鉸分別與外殼內側壁和質量塊側壁鉸接。
3.根據權利要求2所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，所述外殼和底板均采用金屬材料制成；所述質量塊采用鐵質材料制成。
4.根據權利要求3所述的考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制裝置，其特征在于，所述傳感器、通電裝置均與控制器電控連接。
5.一種考慮微地形影響的風機振動響應兩階段控制方法，采用權利要求1至4任一項所述的控制裝置，其特征在于，包括可變tmd振動控制設計以及sma振動控制設計兩階段；具體包括以下步驟：
6.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王仕俊，馮侃，王文婷，田云飛，楊晶，林璐，尤峰，張中，
申請(專利權)人：國網甘肅省電力公司，
類型：發明
國別省市：
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