一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器的制作方法

1.本发明属于电力工程风振控制领域，具体涉及一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器。


背景技术：

2.因为避雷针是变电站的重要组成部分，在变电站防雷方面具有重要作用，为避免变电站内的重要电气设备遭受雷击而损坏，通常会在变电站内架设避雷针。避雷针通常采用独立钢管样式，设计、加工和安装都比较方便，被广泛使用。但是独立钢管样式的避雷针也有其不足，当风吹过钢管避雷针时，会在钢管避雷针后部产生交替脱落的旋涡，旋涡会产生横风，并产生向上的旋涡脱力。当旋涡脱落的频率与钢管避雷针的固有频率相接近时，就会发生共振现象，工程中称之为“涡激振动”。这种高频往复的振动，很有可能引起钢管避雷针发生振动疲劳而被破坏，严重时会导致钢管避雷针的断裂甚至倒塌，我国新疆地区多次发生钢管避雷针的断裂倒塌事故。
3.目前，抑制钢管避雷针风振的措施主要是气动控制措施，主要是通过改变钢管避雷针的气动外形，扰乱漩涡的规则脱落，从而避免涡振的发生，是解决钢管避雷针涡振疲劳的措施。主要的实现方式手段包括：在独立式钢管避雷针的外表，以一定的角度间隔和间距沿管身布置矩形扰流板、缠绕螺旋线或包裹带有螺旋肋条的外衣，以及设置交错的鱼鳍板。
4.气动措施可以在一定程度上抑制钢管避雷针的涡激共振，但是通常要沿管身布置大量的扰流板或其它装置，会造成挡风面积增加，增大风荷载，影响钢管避雷针整体结构强度，而且大量的扰流板影响美观。
5.为了解决风吹过钢管避雷针时，避免旋涡脱落的频率与钢管避雷针的固有频率相接近，阻止共振现象产生，避免其发生“涡激振动”引起钢管避雷针产生振动疲劳而导致损毁，且避免过大增加钢管避雷针管身附近挡风面积，减小风载荷，减小对钢管避雷针整体结构强度的影响，增强钢管避雷针周围的美观度。


技术实现要素：

6.为了解决钢管避雷针1的涡振问题，本发明提供了一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器，当钢管避雷针1在风荷载的作用下产生振动时，带动调谐质量阻尼器一起振动。调谐质量阻尼器安装于钢管避雷针1的顶部，调谐质量阻尼器产生的阻尼惯性力反作用到钢管避雷针1上，使其对钢管避雷针1主结构的振动起到调谐作用，从而减弱钢管避雷针1整体结构振动强度。本发明包括顶部固定单元2、底部固定单元3和设置于所述顶部固定单元2、底部固定单元3之间的多个减振组件4，所述顶部固定单元2套置于避雷针1顶端，与避雷针1顶部防尘罩连接；每个减振组件4均设置磁阻尼结构；当所述避雷针1振动时，所述磁阻尼结构将振动能量转化为电涡流。
7.优选的，所述磁阻尼结构包括吊杆18、磁铁19和铜块20，
8.所述吊杆18为杆状结构；
卡套；8-第一圆环；9-第一连接杆；10-第一套环；11-第一圆孔；12-第二圆环；13-第二连接杆；14-紧固套环；15-第二圆孔；16-螺孔；17-圆筒；18-吊杆；19-磁铁；20-铜块；21-第一螺母；22-第二螺母；23-螺栓；24-第三螺母。
具体实施方式
32.针对钢管避雷针的涡振问题，本发明提供了一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器。当钢管避雷针1在风荷载的作用下产生振动时，带动调谐质量阻尼器一起振动。调谐质量阻尼器安装于钢管避雷针1的顶部，调谐质量阻尼器产生的磁阻尼结构惯性力反作用到钢管避雷针1上，使其对钢管避雷针1主结构的振动起到调谐作用，从而达到减弱钢管避雷针1整体结构的振动强度。本发明包括顶部固定单元2、底部固定单元3和设置于所述顶部固定单元2、底部固定单元3之间的多个减振组件4，所述顶部固定单元2套置于避雷针1顶端，与避雷针1顶部防尘罩连接；每个减振组件4均设置磁阻尼结构；当所述避雷针1振动时，所述磁阻尼结构将振动能量转化为电涡流。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
34.实施例1:
35.在本发明中，如图1所示，本发明提供了一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器，包括顶部固定单元2、底部固定单元3和减振单元4，所述顶部固定单元2为套置于避雷针1顶端，与避雷针1顶部防尘罩连接；所述底部固定单元3为圆环形的套环结构，中心部位与避雷针1连接；所述减振单元4包括多个筒状减振组件，减振组件内设置磁阻尼系统，减振组件环绕避雷针1周围，并固定连接于顶部固定单元2和底部固定单元3之间，通过调节每套阻尼系统的设置来控制避雷针1前四阶振动，采用调谐减振作用，在磁阻尼系统内将避雷针1振动转化为磁感线阻尼切割，将避雷针1振动转化为涡电流产生的热能耗散释放。
36.在本发明中，所述减振组件构成的阻尼系统与避雷针1的距离、本体的高度、本体的横向尺寸、本体的重量及本体与外界的连接的位置关系五个特征，至多五个特征都完全相同。
37.在本发明中，所述减振组件构成的阻尼系统的结构可以按避雷针1振动强度小型化配置，在避雷针1微振动情况下，减振组件构成的磁阻尼系统也产生阻尼作用，耗散避雷针1微振动强度。
38.在本发明中，如图6所示，所述减振组件包括：圆筒17、吊杆18、磁铁19、铜块20、螺栓23和第三螺母24，如图7所示，所述吊杆18为圆柱形杆，两端分别设置有圆形垫板，两端的垫板至吊杆18末端有外螺纹，吊杆18上端的圆形垫板比下端的圆形垫板大，吊杆18 上端的螺纹段比下端的螺纹段长。
39.所述铜块20为圆柱形，固定于所述圆筒17内壁的下端，铜块20柱体轴心上设置有通孔；
40.所述圆筒17为顶端封闭的圆柱形中空筒，顶端封闭面中心设置小孔，所述吊杆18上端依次贯穿圆筒17顶端的小孔和顶部固定单元2边缘部，与顶部固定单元2边缘部固定连接；
41.所述螺栓23依次贯穿所述铜块20的通孔、圆筒17底端，并通过所述第三螺母24连
接于所述底部固定单元3的边缘部；
42.所述磁铁19为圆柱体，其半径小于所述圆筒17的内径，沿所述磁铁19的本体中心轴线设置有孔通，所述吊杆18下端的螺纹段贯穿所述磁铁19的孔通，与所述磁铁19通过第二螺母22固定连接。
43.在本发明中，所述吊杆18的长度根据风力强度、避雷针1振动频率范围和避雷针1所能承受的支撑力设置。
44.在本发明中，所述吊杆18的长度小于圆筒17的长度，吊杆18的摆动范围在筒壁内。
45.在本发明中，所述磁铁19的质量根据风力强度、磁铁的材质、吊杆17的承载力、避雷针1的振动频率及其支承力设置。
46.在本发明中，所述铜块20在圆筒17内壁的下端位置，铜块20在圆筒17的位置依据吊杆18长度和磁铁19质量及其磁强度设置。
47.在本发明中，如图2所示，所述顶部固定单元2包括：顶帽5、斜拉杆6和卡套7，
48.所述顶帽5为顶部固定单元2的圆锥形帽状结构顶端的锥尖部，罩贴并紧固连接于避雷针1防尘罩外侧；
49.所述卡套7为顶部固定单元2底部的圆环形套板，呈第一圆环8和第一套环10构成的双圆环结构，双圆环间通过长杆连接，外圆环的相邻连接杆间设置第一圆孔11；
50.所述斜拉杆6为条状长杆，一端固定连接顶帽5下端，另一端固定连接在卡套7外环的边缘。
51.在本发明中，所述顶帽5的尺寸与避雷针1顶端防尘罩尺寸相匹配。
52.在本发明中，所述斜拉杆6为多根，对称分布于避雷针1四周。
53.在本发明中，如图3所示，所述卡套7包括：第一圆环8、第一连接杆9和第一套环10，
54.所述第一套环10套置于避雷针1上，并与第一圆环8之间通过第一连接杆9连接，第一圆环8圆环上设置有多个对称分布的第一圆孔11，所述减振组件的顶部固定连接于第一圆孔 11上，其中第一套环10的直径小于第一圆环8的直径。
55.在本发明中，如图4和5所示，所述底部固定单元3包括第二圆环12、第二连接杆13、紧固套环14、第二圆孔15和螺孔16，所述紧固套环14为两端开口的圆柱筒状。
56.所述紧固套环14与第二圆环12之间通过第二连接杆13连接，第二圆环12圆环上设置有多个对称分布的第二圆孔15，减振组件的底部固定连接于第二圆环12的第二圆孔15上，其中紧固套环14的直径小于第二圆环12的直径。
57.所述紧固套环14在第二圆环12上下两侧分布对称设置有螺孔16，且螺孔16在紧固套环14的圆周上也对称分布，紧固套环14紧固于避雷针1上。
58.实施例2:
59.在本发明中，本发明提供了一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器，所述减振组件4在环避雷针1周围的径向上至少一层。如图1至6和所示，当所述减振组件4为一层时，减振组件4上方连接顶部固定单元2的卡套7，其中具体连接于卡套7外圆环上，即第一圆环8中的第一圆孔11中，通过第一螺母21连接固定；所述减振组件4底部连接于底部固定单元3的第二圆环中，其中具体连接于第二圆环12中的第二圆孔15，通过螺栓23和第三螺母24连接固定，底部固定单元3通过紧固套环14上设置的螺孔16固定于避雷针1上。
60.在本发明中，当所述减振组件4在环避雷针1周围的径向上为多层时，底部固定单
元3 和所述减振组件4的顶端固定于顶部固定单元2中，所述减振组件4的底端固定于所述底部固定单元3中，依据径向上长度不同，对应设置不同的圆环半径，在同一平面上的同心圆环径向上通过连接杆连接，该连接杆可以在绕圆环周围对称设置。其中设置的数量与所述减振组件4的层数一致。
61.在本发明中，圆环形多层减振组件4在顶部固定单元2和底部固定单元3以钢管避雷针 1为中心，依次从内至外间隔设置环形形式，该环形形式可以是圆环或矩形环，并在顶部固定单元2和底部固定单元3上一一对应并分布于避雷针1的周围，且每个所述减振组件4底端连接固定在底部固定单元3上。
62.在本发明中，多层所述减振组件4的结构大小可以相同，也可根据实际需求设置，每层每个减振组件4固定于顶部固定单元2和底部固定单元3上。
63.实施例3:
64.在本发明中，本发明提供了一种钢管避雷针振动控制电涡流调谐质量阻尼器，所述减振组件4纵向上为至少一层。如图1至6所示，当所述减振组件4为一层时，减振组件4上方连接顶部固定单元2的卡套7，其中具体连接于卡套7外圆环上，即第一圆环8中的第一圆孔11中，通过第一螺母21连接固定，所述减振组件4底部连接于底部固定单元3的第二圆环中，其中具体连接于第二圆环12中的第二圆孔15，通过螺栓23和第三螺母24连接固定，底部固定单元3通过紧固套环14上设置的螺孔16固定于避雷针1上。
65.在本发明中，当所述减振组件4为多层时，底部固定单元3的数量与所述减振组件4的数量一致；所述多层减振组件4和多个底部固定单元3按钢管避雷针1依次从上至下间隔设置并一一对应分布于避雷针1的周围，且每个所述减振组件4底端连接固定在底部固定单元 3上。
66.在本发明中，多层所述减振组件4的结构大小可以相同，也可根据实际需求设置，每层每个减振组件4固定于底部固定单元3上。
67.显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
68.本在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
69.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。