防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统
阅读说明：本技术 防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统 (Self-adaptive matching method and system for structural parameters of damper damping steel strand ) 是由 张辉 徐晋梅 李宏 李玉萍 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统,是采用正弦动态激励的方法,以获取防振锤的谐振频率(根据防振锤结构不同,也可以是多频率谐振)为目标,在防振锤配重标准块(锤头)质量和回转中心已经确定的情况下,通过监控谐振频率并同时调整阻尼钢绞线结构参数(主要是长度),获得阻尼钢绞线的最佳安装位置和匹配长度,是一种简易的自适应控制方法,可以精确快速的确定实际使用的阻尼钢绞线的匹配尺寸,以获得满意的结果。(The invention provides a self-adaptive matching method and a system for structural parameters of a damping steel strand of a damper, which adopt a sinusoidal dynamic excitation method to obtain the resonance frequency (multi-frequency resonance according to different structures of the damper) of the damper, and obtain the optimal installation position and matching length of the damping steel strand by monitoring the resonance frequency and simultaneously adjusting the structural parameters (mainly the length) of the damping steel strand under the condition that the mass and the rotation center of a counterweight standard block (hammer head) of the damper are determined.)
技术领域
本发明涉及架空输变电路领域，具体而言，涉及一种防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统。
背景技术
防振锤是架空输变电路的重要部件之一，其主要作用是有效抑制导线微风振动，降低导线在耐张线夹、悬垂线夹出口处的振动应力，避免导线因长期微风振动产生疲劳断裂、断股，影响输电线路的安全运行。该装置一般由夹持导线的线夹、阻尼钢绞线、配重标准块(锤头)、连接钢绞线与配重标准块(锤头)的套管等部件组成。
防振锤设计过程中，要保证其阻尼钢绞线两侧锤头的振动频率范围与导线危险振动频率范围一致。防振锤的振动频率与配重标准块(锤头)质量分布、阻尼钢绞线性能有关。当锤头的质量和自回转中心确定后，调整阻尼钢绞线的结构参数，是匹配防振锤系统的谐振频率和功率谱的重要参数。在常规的设计规范中，阻尼钢绞线长度确定后，理论上钢绞线的吸收导线振动的性能就已经确定。由于阻尼钢绞线由多股单丝组成，其两端固定方式不同，在装配固定过程中造成钢绞线阻尼性能发生变化，从而造成钢绞线的阻尼参数呈一定的分散性。因此，即便是按理论设计数据确定了钢绞线的结构尺寸，由于阻尼钢绞线的阻尼参数的分散性误差，将造成防振锤谐振频率和功率谱无法满足设计要求。尽管可以事先对阻尼钢绞线刚度和阻尼特性进行测试，但由于其安装过程中的阻尼钢绞线的结构参数误差，仍然会改变防振锤系统的谐振频率和功率谱。
发明内容
本发明要解决的问题是：即便是按理论设计数据确定了钢绞线的结构尺寸，由于阻尼钢绞线的阻尼参数的分散性误差，将造成防振锤谐振频率和功率谱无法满足设计要求。
为解决上述问题，一方面，本发明提供一种防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法，其中，包括如下步骤：
S1.将防振锤的2个锤头均制成配重标准块4，所述锤头的重心与所述配重标准块4的重心重合，均在阻尼钢绞线2与所述配重标准块4的连接点处；
S2.根据所述防振锤的所述阻尼钢绞线2与所述配重标准块4的实际安装方式进行所述阻尼钢绞线2与所述配重标准块4安装，并预设所述阻尼钢绞线2在夹持线夹3两侧的长度L1和L2；
S3.将所述夹持线夹3下端安装在电磁激振台6上，设定所述电磁激振台6的激振频率fo；
S4.在正弦激励条件下，将所述夹持线夹3下端连接力传感器5，通过所述力传感器5检测获得所述防振锤的谐振频率fi以及功率谱；
S5.通过数据处理系统比较所述激振频率fo和所述谐振频率fi的数值差异，判断所述长度L1和L2的调整方向；如果数值差异在规定的误差范围内，直接将所述长度L1和L2作为所述阻尼钢绞线2的安装长度；如果数值差异不在规定的误差范围内，调整所述阻尼钢绞线2的所述长度L1和L2后，转步骤S2，直到获得合理的谐振频率值以及功率谱数据系列值，从而确定所述阻尼钢绞线2的安装长度。
优选地，所述配重标准块4的质量根据所述阻尼钢绞线2的结构尺寸选取。
优选地，S2中根据理论设计要求，预设所述长度L1和L2为相同值，或者为不同值，从而获得不同的频率分布特性。
优选地，S5中所述调整所述阻尼钢绞线2的所述长度L1和L2通过手动或自动装置调整。
优选地，S5中如果激振频率与谐振频率的数值差异在+10％以上，调短阻尼钢绞线的长度L1和L2；如果激振频率与谐振频率的数值差异在-10％以下，调长阻尼钢绞线的长度L1和L2。
另一方面，本发明还提供一种系统，其采用了如上所述的防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法，其中，所述系统包括：
防振锤，所述防振锤包括螺旋胀紧套1、阻尼钢绞线2、夹持线夹3以及配重标准块4；其中，所述阻尼钢绞线2和配重标准块4通过所述螺旋胀紧套1进行固定连接，所述阻尼钢绞线2与输变电导线通过所述夹持线夹3连接；
力传感器5，用于测量所述防振锤的谐振频率；
电磁激振台6，所述电磁激振台6的频率和振幅可以进行调节，所述夹持线夹3下端连接所述力传感器5并安装在所述电磁激振台6上；
以及数据处理系统，所述力传感器5、所述电磁激振台6分别与所述数据处理系统相连接。
优选地，所述螺旋胀紧套1设置在所述配重标准块4的开孔中。
优选地，所述阻尼钢绞线2与夹持线夹3通过压接进行固定。
优选地，所述配重标准块4用于模拟防振锤的等质量锤头及其质心和回转中心。
相对于现有技术，本发明所述的防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统具有以下有益效果：
(1)本发明所述的防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统是采用正弦动态激励的方法，以获取防振锤的谐振频率(根据防振锤结构不同，也可以是多频率谐振)为目标，在防振锤配重标准块(锤头)质量和回转中心已经确定的情况下，通过监控谐振频率并同时调整阻尼钢绞线结构参数(主要是长度)，获得阻尼钢绞线的最佳安装位置和匹配长度，是一种简易的自适应控制方法，可以精确快速的确定实际使用的阻尼钢绞线的匹配尺寸，以获得满意的结果；
(2)本发明所述的防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法及其系统是将阻尼钢绞线长度可以调整的防振锤模型安装在激振装置上，在正弦动态激励条件下，调整配重标准块(锤头)与夹持线夹之间的距离，或者说调整阻尼钢绞线的夹持线夹在阻尼钢绞线上的位置或阻尼钢绞线的长度，直到获得匹配的防振锤谐振频率和功率谱后，确定阻尼钢绞线的长度参数。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的系统示意图。
附图标记说明：
1、螺旋胀紧套；2、阻尼钢绞线；3、夹持线夹；4、配重标准块；5、力传感器；6、电磁激振台；L1、L2、预设钢绞线长度。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例一
提供一种防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法，如图1所示，其中，包括如下步骤：
S1.将防振锤的2个锤头均制成配重标准块4，所述锤头的重心与所述配重标准块4的重心重合，均在阻尼钢绞线2与所述配重标准块4的支点处；
S2.根据所述防振锤的所述阻尼钢绞线2与所述配重标准块4的实际安装方式进行所述阻尼钢绞线2与所述配重标准块4安装，并预设所述阻尼钢绞线2在夹持线夹3两侧的长度L1和L2；
S3.将所述夹持线夹3下端安装在电磁激振台6上，设定所述电磁激振台6的激振频率fo；
S4.在正弦激励条件下，将所述夹持线夹3下端连接力传感器5，通过所述力传感器5检测获得所述防振锤的谐振频率fi以及功率谱；
S5.通过数据处理系统比较所述激振频率fo和所述谐振频率fi的数值差异，判断所述长度L1和L2的调整方向；如果数值差异在规定的误差范围内，直接将所述长度L1和L2作为所述阻尼钢绞线2的安装长度；如果数值差异不在规定的误差范围内，调整所述阻尼钢绞线2的所述长度L1和L2后，转步骤S2，直到获得合理的谐振频率值以及功率谱数据系列值，从而确定所述阻尼钢绞线2的安装长度。
其中，所述配重标准块4的质量根据所述阻尼钢绞线2的结构尺寸选取。
其中，S2中根据理论设计要求，预设所述长度L1和L2为相同值，或者为不同值，从而获得不同的频率分布特性。
其中，S5中所述调整所述阻尼钢绞线2的所述长度L1和L2通过手动或自动装置调整。
其中，S5中如果激振频率与谐振频率的数值差异在+10％以上，调短阻尼钢绞线的长度L1和L2；如果激振频率与谐振频率的数值差异在-10％以下，调长阻尼钢绞线的长度L1和L2。
(1)以FDY-4/5对称音叉式防振锤为例，其基本参数如表1所示。
表1
其中，M为单个配重标准块(锤头)质量，E为阻尼钢绞线的弹性模量，d为阻尼钢绞线直径，S为配重标准块(锤头)回转半径。
采用上述方法，通过检测防振锤的谐振频率，调整阻尼钢绞线长度L1和L2，可以获得不同阻尼钢绞线长度对应的防振锤谐振频率，如表2所示。
表2
当阻尼钢绞线长度L1＝L2＝0.180m时，防振锤的谐振频率f1＝4.782Hz,f2＝11.918Hz，同理可知阻尼钢绞线长度不同时的对应防振锤谐振频率。
其中谐振频率为防振锤的固有频率，对称音叉式防振锤的阻尼钢绞线长度L1＝L2，故只有2个频率f1、f2(一阶和二阶)。激振频率是连续扫频的，从一个最低频率，连续变化频率进行激振，检测到的谐振波，就是谐振频率。由于结构设计不同，可以获得不同的谐振频率，即调整阻尼钢绞线长度L1和L2，获得希望发生的各阶谐振频率后，固定阻尼钢绞线长度L1和L2。
激振频率与谐振频率，一般工程要求误差小于20％，采用上述方法，误差可以小于10％，高于工程标准要求，因此提高了性能。如果激振频率与谐振频率的数值差异在+10％以上，调短阻尼钢绞线的长度L1和L2；如果激振频率与谐振频率的数值差异在-10％以下，调长阻尼钢绞线的长度L1和L2，直到获得合理的谐振频率值以及功率谱数据系列值，从而确定阻尼钢绞线的安装长度。
而功率谱反应振动的能量传递，防振锤在某一频率下吸收消耗了多的能量，用功率谱衡量。
(2)以FRG-34非对称音叉式防振锤为例，其基本参数如表1所示。
采用上述方法，通过检测防振锤的谐振频率，调整阻尼钢绞线长度L1和L2，可以获得不同阻尼钢绞线长度对应的防振锤谐振频率，如表3所示。
表3
当阻尼钢绞线长度L1＝0.180m，L2＝0.225m时，防振锤的谐振频率f1＝7.752Hz，f2＝19.973Hz，f3＝7.183Hz，f4＝19.346Hz，同理可知阻尼钢绞线长度不同时的对应防振锤谐振频率。
其中谐振频率为防振锤的固有频率，非对称音叉式防振锤的阻尼钢绞线长度L1与L2不同，故有4个频率f1、f2、f3、f4。
这样，本实施例中的方法是在正弦激励条件下，通过监测所安装的防振锤的谐振频率和功率谱，在(通过手动或自动装置)调整阻尼钢绞线的位置和长度的过程中，实现防振锤的阻尼钢绞线的结构参数的自适应匹配。
实施例二
提供一种系统，其采用了如实施例一所述的防振锤阻尼钢绞线结构参数的自适应匹配方法，如图2所示，其中，所述系统包括：
防振锤，所述防振锤包括螺旋胀紧套1、阻尼钢绞线2、夹持线夹3以及配重标准块4；其中，所述阻尼钢绞线2和配重标准块4通过所述螺旋胀紧套1进行固定连接，所述阻尼钢绞线2与输变电导线通过所述夹持线夹3连接；
力传感器5，用于测量所述防振锤的谐振频率；
电磁激振台6，所述电磁激振台6的频率和振幅可以进行调节，所述夹持线夹3下端连接所述力传感器5并安装在所述电磁激振台6上；
以及数据处理系统，所述力传感器5、所述电磁激振台6分别与所述数据处理系统相连接。
其中，所述螺旋胀紧套1设置在所述配重标准块4的开孔中。
其中，所述阻尼钢绞线2与夹持线夹3通过压接进行固定。
其中，所述配重标准块4用于模拟防振锤的等质量锤头及其质心和回转中心。
这样，本实施例中的系统是通过调整配重标准块(锤头)在阻尼钢绞线上的位置，从而控制配重标准块(锤头)固定端到夹持线夹的固定端的长度。当调整配重标准块(锤头)到合理的位置后，阻尼钢绞线与配重标准块(锤头)之间通过螺旋胀紧套进行固定。当一次参数测试完成后，松开螺旋胀紧套，可以移动配重标准块(锤头)在阻尼钢绞线上的位置，从而实现阻尼钢绞线的长度调整。
虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：输电线路保护装置