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供稿人：外貿(mào)部 沈嘯峰

近期，雙匯電力技術(shù)部協(xié)同集團(tuán)關(guān)聯(lián)企業(yè)北京云道智造科技有限公司，開發(fā)了一款國內(nèi)領(lǐng)先的防振研究軟件，用于模擬分析防振錘和間隔棒的防震性能。此款防振錘仿真特性計(jì)算APP 是基于IBE Simdroid平臺(tái)開發(fā)的用于計(jì)算防振錘對(duì)導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)防振效果的APP，用于輸電導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)的預(yù)防。此軟件開發(fā)過程中，除我司張靜華總工外，還得到了北京大學(xué)陳璞教授和中國電科院工程所王景朝總工的大量技術(shù)指導(dǎo)和幫助，在此表示誠摯的感謝！

1. 背景

大家都知道中國的兩張“名片”，一張是高鐵，一張是特高壓。我們常常會(huì)在高速公路邊見到一個(gè)接一個(gè)的特高壓輸電桿，其中很多輸電桿塔附近的導(dǎo)線上會(huì)裝有防振錘。

輸電線路一般都建在廣袤的野外，從一個(gè)城市連接到另一個(gè)城市。在自然界中，風(fēng)是幾乎每時(shí)每刻都存在的。當(dāng)風(fēng)吹過導(dǎo)線，就會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生卡門渦街現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致輸電導(dǎo)線出現(xiàn)斷股和斷線，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來巨大威脅。防振錘的作用是防止微風(fēng)振動(dòng)對(duì)輸電導(dǎo)線產(chǎn)生危害。

2. 防震錘防震機(jī)理

防振錘是為了防止導(dǎo)線出現(xiàn)微風(fēng)振動(dòng)而安裝，起到質(zhì)量調(diào)諧阻尼器的作用。

圖中數(shù)字標(biāo)注的部分分別為：1-鋼絞線，2-錘頭（一般是鋼材），3-中間固定線夾，4-輸電導(dǎo)線。1-3部分共同組成一個(gè)完整的防振錘。

防振錘安裝在導(dǎo)線上之后，兩個(gè)錘頭隨著導(dǎo)線的振動(dòng)而振動(dòng)，使鋼絞線股間相對(duì)滑移從而產(chǎn)生摩擦阻尼力。

防振錘就是利用鋼絞線股間摩擦產(chǎn)生的阻尼力來消耗導(dǎo)線系統(tǒng)的振動(dòng)能量的。錘頭的振動(dòng)包括自身回轉(zhuǎn)和上下擺動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。防振錘在諧振頻率附近振動(dòng)時(shí)耗散的能量最大。

防振錘多安裝于兩端懸掛點(diǎn)附近，因?yàn)閼覓禳c(diǎn)動(dòng)彎應(yīng)變最大，又是所有振動(dòng)半波的節(jié)點(diǎn)。靠近懸掛點(diǎn)安裝，不僅能夠準(zhǔn)確估計(jì)各半波的位置，照顧對(duì)各波的防振，也能直接抑制懸掛點(diǎn)的振動(dòng)。

3. 本軟件四大模塊

本軟件就是一款計(jì)算防振錘自身性能、評(píng)估導(dǎo)線-防振錘耦合系統(tǒng)防振效果的工具，它具有以下四大模塊的功能。

（1）防振錘的功率特性計(jì)算

采用歐拉-伯努利梁假設(shè)，基于自由振動(dòng)運(yùn)動(dòng)微分方程，求解防振錘的頻率特性。 基于頻率特性，使用諧響應(yīng)模態(tài)疊加法求解線夾簡諧振動(dòng)時(shí)防振錘的消耗功率，得到防振錘的功率特性曲線。 用戶輸入防振錘的設(shè)計(jì)參數(shù)：類型（單邊、雙邊）、防振錘長度、質(zhì)心位置、錘頭質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、材料屬性等，APP即可計(jì)算出防振錘的功率特性曲線。 計(jì)算出的防振錘功率特性曲線可以用于防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)仿真計(jì)算，評(píng)估防振方案的效果。

（2）導(dǎo)線頻響分析

采用能量平衡方法計(jì)算導(dǎo)線在沒有安裝防振錘時(shí)對(duì)微風(fēng)振動(dòng)的響應(yīng)。用戶在APP中輸入導(dǎo)線的檔距、截面積、直徑等相關(guān)參數(shù)，APP即可計(jì)算出導(dǎo)線的頻響曲線。 導(dǎo)線頻響計(jì)算完畢后，會(huì)輸出導(dǎo)線懸垂線夾出口處的動(dòng)彎曲線。

一般情況下，當(dāng)導(dǎo)線跨距較大時(shí)，如果未安裝防振錘，導(dǎo)線動(dòng)彎經(jīng)常會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)的許用值。

（3）防振錘布置計(jì)算

防振錘布置方式的計(jì)算是基于電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于防振錘效果最大化的原則，根據(jù)導(dǎo)線參數(shù)，計(jì)算出防振錘的安裝位置。

（4）防振錘-導(dǎo)線耦合系統(tǒng)分析

耦合系統(tǒng)分析是指采用能量平衡方法求解耦合系統(tǒng)在微風(fēng)激勵(lì)條件下的動(dòng)力響應(yīng)，并將導(dǎo)線動(dòng)彎-頻率曲線作為計(jì)算結(jié)果輸出，該曲線是判斷導(dǎo)線-防振錘體系是否可靠的依據(jù)。 用戶在APP中輸入風(fēng)參數(shù)、導(dǎo)線參數(shù)、防振錘參數(shù)和布置方案，APP即可計(jì)算出在安裝防振錘狀態(tài)下導(dǎo)線的動(dòng)彎曲線。 正確安裝防振錘后，導(dǎo)線的動(dòng)彎會(huì)急劇降低。