突发灾害下的输电铁塔应急安全检测机器人的结构设计

针对突发灾害下输电铁塔的损坏情况和目前对输电铁塔进行安全检测的需求,设计了一种突发灾害下的输电铁塔应急安全检测机器人,该机器人由行走越障装置和检测装置两部分组成.主要介绍了机器人的整体机构设计和各个机构的工作原理,并分析了机器人的运动过程.该机器人可以在输电铁塔上自主上下攀爬,遇到障碍物时可自主翻越,检测设备可以对输电铁塔的角钢进行安全检测.通过Pro/E仿真模拟和慧鱼模型制作试验,证实该机器人具有良好的工作性能.     

电力铁塔攀爬机器人的步态分析

为了提高电力系统的自动化水平,减轻电力工人在检修高压输电系统时的劳动强度,同时保障其人身安全,提出并设计了一种可以攀爬电力铁塔的5自由度关节式机器人,给出了机器人的CAD模型,分析了其在铁塔两种位置攀爬过渡的能力.根据机器人机构特征,提出、分析和比较了蠕虫式和扭转式攀爬步态.蠕虫式攀爬步态即机器人本体的两连杆之间角度周期变化,两爪交替前进;扭转式攀爬步态即机器人本体不动,爪部回转关节旋转180°使得机器人整体扭转半周.在机械系统动力学仿真软件ADAMS环境下,对机器人采用这两种步态在铁塔主材表面、横担侧面和上表面3种方位攀爬情况进行了仿真,计算和分析了不同情况下机器人各关节转矩和系统能耗,得出最适合铁塔各种方位的攀爬步态:在横担上攀爬时应采用能耗较小的扭转式步态,但是在主材表面攀爬时两种步态能耗接近,需考虑障碍类型选取合适的步态.仿真结果为机器人的攀爬步态规划及控制策略提供了依据,同时样机试验结果也验证了两种攀爬步态的可行性.     

架空输电线路巡检机器人塔上充电系统设计及充电策略研究

为满足架空输电线路巡检机器人全天候在线工作的要求,本文根据架空输电线路的环境特点,设计出一种架空输电线路巡检机器人塔上充电系统。优化的充电接口设计结合对接位置微调算法,有效提高了机器人充电对接的成功率;基于不同工况下的机器人功耗分析,建立机器人工作能耗模型,得出了科学的充电站布局方式及机器人充电策略。通过系统运行和充电测试结果表明,机器人塔上充电系统运行稳定,机器人充电对接准确、高效,满足机器人塔上自主充电的需求。     

滑坡灾害下500 kV铁塔安全性分析

输电线路铁塔基础周围发生滑坡时,将引起铁塔基础的变形,威胁到输电线路的安全运行.采用有限元法运用ANSYS软件建立了500 kV输电铁塔仿真模型,模拟滑坡灾害下输电铁塔基础的变形,分析了不同工况输电铁塔的应力变化.结果表明:90°大风A腿水平滑移工况为滑坡灾害下铁塔基础变形的控制工况;输电铁塔转角外侧和顺线路方向基础周围发生滑坡时对铁塔的安全性影响大;铁塔塔材首先发生屈服破坏的位置处于铁塔第一道横隔材与其斜材的连接处,其次为铁塔塔脚处.     

采动区输电铁塔安全性模糊综合评价模型研究

采动区输电铁塔在地表变形的作用下,会产生附加应力及倾斜变形,存在倒塔风险,进而影响整条架空输电线路的安全运行,因此对采动区已变形输电铁塔进行安全性评价具有重要意义.以应用于采空区的某500 kV输电铁塔为例,首先对不同地表变形条件下的输电铁塔进行有限元数值模拟,通过分析计算结果获取多种条件下塔脚变形限值;然后基于模糊综合评价理论,建立了安全性评价指标体系,确定了评价等级隶属度;最终提出了应用于不同地表变形阶段,输电铁塔单因素和多因素安全性模糊综合评价模型.通过把安全性模糊综合评价模型应用于某一工程实例,验证了该模型的正确性和适用性.     

高压输电线路铁塔基础选型设计及其优化

高压铁塔是输电线路的重要支撑设施,其基础构造与输电线路的稳定运行直接相关,因此从电力输电安全角度来讲,输电线路铁塔基础选型设计研究具有重要作用。据此,该文结合影响高压铁塔基础选型的因素,浅析高压输电线路铁塔基础选型设计及其优化。     

基于ANSYS的输电铁塔极限承载力研究

运用有限元仿真软件ANSYS建立了输电铁塔的有限元仿真模型．进行60°风工况的极限承载力分析,仿真结果表明：输电铁塔破坏位置发生在变坡处的塔腿上,破坏极限为1．67倍的100％设计荷载．     

采空区对输电线路塔基影响的安全评价及应急处理

针对贵州六盘水市煤层采空区上产生垂直方向的下沉、倾斜、曲率变形和水平方向的水平移动、拉伸与压缩变形,导致输电线路塔基基础发生不同程度的移动和变形的情况.结合贵州六盘水市煤层采空区输电线路地质灾害状况,搜集了有关矿区地质、采矿等资料,应用概率积分法预计采空区及输电线路杆塔地基地表移动和变形的最值,定性评价塔基最终稳定程度,并对输电线路的运行安全性作出评价,得出,典型煤矿区上的水滥线056塔、盘红011塔,普滥Ⅰ回线187塔、188塔均处于潜在不稳定和运营不安全状态,从而提出了带电扶正铁塔、基础带电复位、基础加固和改线四条措施,对输电线路的设计、排除危险塔基安全隐患、保证输电线路的安全、正常运营有重要意义.     

基于ANSYS的铁塔结构振动分析

塔结构作为一种常见的高耸建筑,已在现代社会各个领域广泛应用。塔结构涉及到了材料力学、结构力学、土壤学和地质学等方面,其材质有木材、砖石和金属等材料,因其结构特点塔结构对地震、风载、冰雪等载荷十分敏感。近年来,世界各地发生多起输电塔,起重塔吊和通信铁塔等塔结构破坏事件,不仅对人们的生命财产造成了重大的危害,也对社会经济带来了巨大的损失。本文利用ANSYS有限元软件对输电铁塔结构建立有限元模型并进行模态计算,确定其固有频率、周期及振型特点。计算了输电塔结构在地震载荷作用下的响应,并绘出结构上节点X、Y和Z方向位移时程曲线,为进一步铁塔结构的设计和振动控制提供理论参考。     

输电线路铁塔锈蚀塔腿补强措施及仿真计算

输电线路铁塔塔腿锈蚀问题现已严重影响到输电线路安全稳定运行.为此,利用ANSYS有限元分析软件针对已锈蚀铁塔主材建立了桁架混合模型,对已锈蚀塔腿主材在最恶劣运行工况下的受力情况进行了计算,由计算结果提出了一种新型加固方案—分解加固法,并以加固补强后的铁塔为基础重新建立了仿真计算模型,对补强后铁塔的应力强度及整体稳定性进行了分析,验证了该种加固补强方案在力学性能方面的可行性;同时从施工周期、施工难易程度、以及经济性方面与传统的铁塔加固补强方案进行了对比,所提出的的新型补强方案均明显优于传统方案.     

论铁塔设计输电线路荷载的影响因素

在输电线路优化设计中,必须确定不同方案的铁塔重量,一般的做法是只对塔型的一种高度进行计算,而同一型式的其他高度或另外荷载条件下的塔重,可用公式近似估算。参考国外研究成果,对输电线路铁塔通过归纳、比较、适配,确立设计荷载与塔重的关系式,并进行影响系数取值分析。从而得出估算重量与施工图重量的绝对误差为6～7％,表明该关系式对于方案比较是适用的。     

基于铁塔等效的交叉跨越架空线安全距离分析

精细化塔线体系有限元模型动态响应计算需要耗费大量计算成本,不适应于重要交叉跨越线路动态安全距离的实时计算.给出了一种输电铁塔等效刚度的计算方法,并使用等效铁塔模型建立了交叉跨越塔线体系模型.针对一220 kV交叉跨越线路架空线动态安全距离实例分析,发现等效模型在静力特性、振型和固有频率方面与桁梁模型具有良好的一致性.在...     

覆冰条件下酒杯型输电塔动力特性分析

覆冰环境中的输电线路对气候条件敏感,在极端天气条件下易发生倒塔事故.与其他结构不同,输电铁塔结构在不同的气象条件下,动力特性表现出较大的差别.以西南地区某500 kV大跨越酒杯型直线塔为研究对象,分析在是否考虑导线重量,不同覆冰厚度,是否考虑覆冰刚度的情况下,铁塔结构的动力特性.研究结果表明：铁塔覆冰对结构动力特性影响较大,不可忽略;当覆冰厚度较大时,可考虑覆冰对结构刚度的贡献.此结论可为高海拔地区的类似铁塔分析设计提供参考.     

台风作用下输电线路风振系数及抗风性能研究

为研究良态风与台风作用下的输电线路风振系数,以广东省国古线一铁塔为原型建立了有限元模型,采用谐波叠加法模拟了台风风场,并开展了动力分析.首先,对比了5种国内外设计规范的风振系数计算方法,发现各规范均未单独考虑台风的强脉动特性;然后,基于惯性力法获取了铁塔风振系数并揭示了塔线耦联效应的影响.最后,利用生死单元法定量评估了两种风场下输电线路的抗风性能.结果表明:台风的高湍流特性导致顺风向风振系数大于良态风对应值;导线可增大铁塔横风向基频,并使铁塔振型由单塔的弯曲型变为塔线体系的弯剪型,塔线体系横担处风振系数大于单塔;湍流度从0.14提高至0.20,临界倒塌风荷载降低约11%.因此,台风多发地区的输电塔设计应适当提高湍流度取值,必要时还应考虑塔线耦联效应.     

高海拔山区输电线路抗冰主动防灾关键技术研究

输电塔线体系是输电线路的主体,是远程电力传输的主要载体,它是由输电铁塔、导线、地线、光缆、绝缘子、金具等组成。如果线体覆冰就会对引起导线、金属、绝缘子及杆塔的应力超过其极限强度,或者由于输电线路不均匀覆冰、脱冰不平衡张力造成倒塔事故,这种事故在高海拔、低温、终年积雪的地方尤为频发,该文通过分析冰雪对山区输电线路的危害,阐述几种有效防冰抗灾的措施,为提高山区输电线路防冰抗灾能力提供一些参考。     

浅谈500kV输电线路铁塔基础选型与设计

输电线路铁塔都在户外使用,环境恶劣、条件复杂,同时输电线路铁塔的分布范围较大,导致铁塔地基的地质条件纷乱复杂,这给铁塔基础的设计带来了难度。总结了不同地质条件下的500kV输电线路铁塔基础选型与设计方法,并对如何选择基础型式和设计提出了建议。     

八地脚塔脚板受拉承载力及其设计参数影响分析

针对我国输电铁塔基础结构中八地脚螺栓塔脚板的相关设计理论研究不成熟,尤其是现行设计规程关于其受拉承载力的计算公式还存在明显不合理的问题,对八地脚螺栓塔脚板开展了受拉承载力试验和仿真研究。设计并搭建塔脚板轴心受拉承载力试验测试系统,对16组塔脚板试件进行单调静力加载,通过试验现象观察和测试数据分析,获得塔脚板在加载进程中的受力机理和破坏模式,为仿真研究提供重要验证依据;基于试验结果,研究八地脚螺栓塔脚板有限元建模方法,通过大量仿真计算结果进一步探讨塔脚板受力机理和破坏模式,探究符合设计安全有效的塔脚板受拉承载力确定方法,并分析底板宽厚比、螺孔位置和加劲肋等塔脚板重要设计参数对其受拉承载能力的影响规律。以上研究将为八地脚螺栓塔脚板受拉承载力计算以及塔脚板参数优化设计提供一定的基础理论和设计参考。     

一种坞内船体外板喷涂新方法研究

以某船厂实际工艺为案例,分析了船舶岸壁坞内外板喷涂作业现状,探讨了基于国内外爬壁机器人技术的坞内船体外板喷涂的成套设计策略构想,包括成套系统设计、爬壁机器人设计、可行性设计思想.最后,应用某船厂实际算例,对参数指标、机器人本体设计、射流及漆雾回收设计、自动控制及轨迹规划设计、防坠防刮碰安全设计等方面进行了新方法研讨.研究表明,此种坞内船体外板喷涂新方法研究可行.     

采空区塔基变形过程对输电铁塔安全性影响

位于采空区输电铁塔的安全性易受地表变形的影响,而塔基变形具有从无到有、从小到大、从单一到复合的特点,因此研究塔基变形过程输电铁塔安全性演化规律具有重要的工程意义。以位于采空区某500 kV输电铁塔为研究对象,基于有限单元法,分别计算了单、双基础复合变形过程在90°大风、45°大风和覆冰三种气象工况下的输电塔内力和变形规律。结果表明:单、双基础复合变形过程中,构件最大应力转移路径相似,变形初期铁塔安全性降低较少,中后期铁塔安全性降低速率加快;三种气象工况条件下,基础变形过程铁塔安全性演化规律相近;建议在塔基变形前期,对变形最大的塔脚和相同侧第一段横隔材实施监测和加固治理措施。     

西北工况下架空输电线路铁附件失效典型案例分析

架空输电线路起着输送电能的作用,由于倒塔、断线等故障,会使电能的输送中断,尤其是一些电压等级高,输送能量大的线路,往往会引起严重的后果。本文对甘肃陇南地区出现的一起铁塔塔头扭曲弯折案例进行了分析,对于以后相同环境下的铁塔安全处置措施具有指导意义。