一種電氣設(shè)備瓷絕緣柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲剛度識(shí)別的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)發(fā)明是高壓電氣設(shè)備瓷絕緣柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲剛度識(shí)別的技術(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] I高壓電氣絕緣子結(jié)構(gòu)是由瓷柱和鑄鐵法蘭通過膠裝材料粘結(jié)嵌入工藝制成。在 環(huán)境荷載及地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)的損傷主要發(fā)生在結(jié)點(diǎn)的薄弱部位，結(jié)點(diǎn)等效彎曲模量 是進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，傳統(tǒng)的等效模量計(jì)算方法采用電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50260-1996)給定的公式估算。由于損傷后的膠裝結(jié)點(diǎn)承載能力下降，構(gòu)件等效彎曲模 量變化，按照傳統(tǒng)的規(guī)范(GB50260-1996)給定的公式估算，不能體現(xiàn)出膠裝材料損傷變化 對(duì)結(jié)構(gòu)彎曲模量的影響，在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，特別是損傷結(jié)構(gòu)的評(píng)估分析是有較大的誤差。 另外規(guī)范制定方法只能通過幾個(gè)參數(shù)估算，法蘭與瓷柱膠裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能從結(jié)構(gòu)特性上 對(duì)彎曲模量進(jìn)行合理等效，造成誤差較大。需要結(jié)合檢測(cè)試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)的測(cè)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì) 等效彎曲模量的識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要解決高壓電氣支柱絕緣子膠裝結(jié)點(diǎn)損傷后的等效彎曲剛度不能有效 識(shí)別的問題。本發(fā)明基于均質(zhì)梁振動(dòng)理論建立了新的高壓電器支柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲模量 測(cè)試識(shí)別技術(shù)。核心技術(shù)是基于結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)理論建立了多頻率優(yōu)化擬合等效彎曲剛度的 算法，并通過檢測(cè)試驗(yàn)建立了等效彎曲剛度識(shí)別的技術(shù)方案。本發(fā)明以支柱梁?jiǎn)卧獮檎駝?dòng) 分析單元(如圖2)，振動(dòng)本構(gòu)模型表達(dá)式為：
[0004]
⑴
[0005] 其中：Δ i = Ya為梁A2而豎向位移振幅；Δ2 典為梁衫而轉(zhuǎn)角振幅；Δ 3 = Yb為索B立而 豎向位移振幅；4 = %為索B端轉(zhuǎn)角振幅;P1 = QA為A端剪力幅值;P2=MA為A端彎矩幅值;P3 =Qb B端剪力幅值;P4=MB為B端彎矩幅值。
[0006] 單元?jiǎng)偠认禂?shù)分別為：

[0021] El為梁的彎曲模量，ω為梁的振動(dòng)圓頻率，m為梁的線密度，1為梁的長(zhǎng)度。
[0022] 這樣，通過梁?jiǎn)卧駝?dòng)本構(gòu)關(guān)系建立電氣支柱結(jié)構(gòu)振動(dòng)模型表達(dá)，可建立如下振 動(dòng)方程
[0023] 可建立如下振動(dòng)方程
[0024]
[0025] 從而律立頗鑾特征方趕
[0026]
[0027] 可寫成：
[0028] f(EiIi,E2l2,li,l2,lk,mi,m2,mk,E/ ^,0)=0 (2.b)
[0029] 其中，下支柱彎曲模量E山、長(zhǎng)度h、線密度nu，上瓷柱彎曲模量E2I2、長(zhǎng)度12、線密 度m2以及膠裝結(jié)點(diǎn)高度lk、等效線密度mk為已知參數(shù)，膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲模量參數(shù)E'疒未 知。
[0030] 從公式(2)可以看出，通過測(cè)量整體結(jié)構(gòu)頻率值可以確定索力彎曲模量參數(shù)E'V， 可建立對(duì)該參數(shù)的識(shí)別。
[0031] 由于頻率特征方程(2)為三角函數(shù)表達(dá)的超越方程，圓頻率ω解有無窮多個(gè)，為了 提高對(duì)參數(shù)Ε' F的識(shí)別精度，需要檢測(cè)多階頻率。
[0032]本發(fā)明核心技術(shù)是通過測(cè)定結(jié)構(gòu)大于2階頻率ω ,，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如下
[0033] f〇bj=Min{ Σ | f (Eili,E2l2, li, b, lk,mi,m2.mk.E717 , ωι)} (3)
[0034] 再通過常用優(yōu)化方法計(jì)算參數(shù)f r。
【附圖說明】
[0035]圖1是典型高壓電氣支柱結(jié)構(gòu)構(gòu)件。其中a為斷路器、b為互感器、c為支柱絕緣子。 [0036]圖2是梁振動(dòng)分析單元。
[0037]圖3是電氣支柱構(gòu)件計(jì)算簡(jiǎn)圖。
[0038]圖4是工藝實(shí)施流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0039] 基本實(shí)施步驟如下：
[0040] 1)按照布置原則在支柱各段布置傳感器；
[0041] 2)在支柱各段分別敲擊激勵(lì)，分組進(jìn)行時(shí)域振動(dòng)信號(hào)采集；
[0042] 3)應(yīng)用時(shí)域頻變換工具進(jìn)行時(shí)域振動(dòng)信號(hào)變換，識(shí)別支柱結(jié)構(gòu)多階自振頻率；
[0043] 4)應(yīng)用分析識(shí)別工具，建立支柱結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算模型，再依據(jù)多階實(shí)測(cè)頻率進(jìn)行膠 裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲E' F的識(shí)別。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 本發(fā)明與傳統(tǒng)《規(guī)范》推薦的公式計(jì)算方法相比，是通過檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息獲得對(duì)膠 裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲模量的識(shí)別，共同點(diǎn)通過將膠裝結(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為梁模型進(jìn)行計(jì)算識(shí)別。2. 主要區(qū)別在于本發(fā)明基于能夠基于試驗(yàn)檢測(cè)獲得等效彎曲模量的識(shí)別，傳統(tǒng)《規(guī)范》 計(jì)算方法只能考慮膠裝結(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度、膠裝厚度等幾何參數(shù)、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)估算，無法識(shí)別結(jié)點(diǎn)損傷 劣化后等效彎曲模量的變化。3. 本發(fā)明主要用于高壓電氣支柱結(jié)構(gòu)的抗震性能計(jì)算、評(píng)估與結(jié)構(gòu)安全維護(hù)，是電氣 設(shè)備抗震安全性評(píng)估方面的關(guān)鍵性技術(shù)。4. 本發(fā)明能解決高壓電氣設(shè)備瓷絕緣柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲剛度較高精度識(shí)別問題，能 有效提高對(duì)電氣支柱結(jié)構(gòu)的抗震性能計(jì)算的準(zhǔn)確性，推動(dòng)電氣設(shè)備抗震安全評(píng)估技術(shù)的完 善和發(fā)展。5. 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:技術(shù)實(shí)施過程簡(jiǎn)單方便，參數(shù)的測(cè)量識(shí)別精度高;頻率測(cè)量實(shí)施在 施工現(xiàn)場(chǎng)操作方便，也可與電氣設(shè)施振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合，獲得多階頻率，進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷的識(shí) 另IJ;由現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)信號(hào)采集、信號(hào)分析和等效彎曲模量計(jì)算三部分組成。6. 本發(fā)明的用途:高壓電氣支柱結(jié)構(gòu)計(jì)算中膠裝結(jié)點(diǎn)參數(shù)的獲得和高壓電氣支柱結(jié)構(gòu) 損傷的識(shí)別。
【專利摘要】本技術(shù)發(fā)明是高壓電氣設(shè)備瓷絕緣柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲剛度識(shí)別的技術(shù)方法，基于均質(zhì)梁振動(dòng)理論建立了新的高壓電器支柱膠裝結(jié)點(diǎn)等效彎曲模量測(cè)試識(shí)別技術(shù)，核心技術(shù)是基于結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)理論建立了多頻率優(yōu)化擬合等效彎曲剛度的算法，通過檢測(cè)試驗(yàn)建立了等效彎曲剛度識(shí)別的技術(shù)方案。主要解決高壓電氣支柱絕緣子膠裝結(jié)點(diǎn)損傷后的等效彎曲剛度不能有效識(shí)別的問題。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105468816
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510751123
【發(fā)明人】范榮全, 高政國(guó), 曹枚根
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)四川省電力公司, 北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日