桿式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)提出桿式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置，屬于減震裝置技術(shù)領(lǐng)域，解決了瓷柱型電氣設備抗震能力不足的問題。該減震裝置包括支撐裝置、質(zhì)量裝置和剛度裝置；所述質(zhì)量裝置包括N級質(zhì)量環(huán)，其中，N為正整數(shù)；所述剛度裝置包括N組級剛度桿，所述質(zhì)量環(huán)通過剛度桿固定安裝于支撐裝置上方，N級質(zhì)量環(huán)的環(huán)面處于同一平面，并采用同心環(huán)方式布局。所述質(zhì)量環(huán)的級數(shù)和剛度桿的組級一一對應。該減震裝置冗余質(zhì)量極低，減震穩(wěn)定性好，可根據(jù)需用空間調(diào)整自身尺寸，對被控設備干擾小，不易老化。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及桿式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置，屬于減震裝置

技術(shù)介紹
地震災害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴重威脅著人類的生命和財產(chǎn)安全。瓷柱型電氣設備在電力系統(tǒng)中應用得非常廣泛，且隨著電力工業(yè)的發(fā)展，輸變電設備的等級越來越高，高壓電氣設備尤其是超高壓直流輸變電設備越來越和細柔，頂部質(zhì)量越來越大，對其抗震性能的要求更高。國內(nèi)外的歷次強震中瓷柱型電氣設備震害均非常嚴重，確保瓷柱型電氣設備在地震作用下正常工作對保障電力系統(tǒng)安全運行至關(guān)重要。瓷柱型電氣設備地震中的損壞形式主要是絕緣子端部拉斷和漏油。針對這一情況問題，國內(nèi)外很多學者采取了不同的措施來提高其抗震性能。有的通過拉線加固等措施來提高側(cè)向剛度，有的在下部支架處設置金屬阻尼器來耗散地震能量，亦有采用基底隔震技術(shù)將地震動輸入與電氣設備隔離的，這其中包括疊層橡膠支座和摩擦擺支座等。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)是一種廣泛應用于土木工程結(jié)構(gòu)的被動減震控制裝置，它能根據(jù)瓷柱型電氣設備的震害特點，降低地震動作用下瓷柱型電氣設備的加速度和根部應力反應。TMD由質(zhì)量系統(tǒng)、彈簧系統(tǒng)以及阻尼系統(tǒng)組成。地震發(fā)生時，被控設備在地震動作用下開始振動，被控設備的振動帶動TMD系統(tǒng)共同振動，因為TMD與被控設備之間是彈性連接，TMD與被控設備之間會產(chǎn)生相對運動，如果將TMD自振頻率調(diào)整到與所控制的瓷柱型電氣設備自振頻率相近的合適值(精確值可以通過理論計算確定)，TMD將能夠提供給設備一個始終與設備慣性力方向相反的力，從而降低了作用于設備上的合力的幅值，也就降低了地震動作用時設備的動力響應。從耗能的角度來看，給TMD設定阻尼，通過TMD的運動耗散地震發(fā)生時地面?zhèn)鬟f給設備的能量，將能量的消耗集中到TMD裝置內(nèi)，這就減少了設備本身所需要吸收的能量，減輕了設備本身可能出現(xiàn)的損壞，從而達到了減輕設備震害的目的。下面具體分析本技術(shù)與傳統(tǒng)瓷柱型電氣設備減震方法比較的優(yōu)點。現(xiàn)有方法主要有拉線式減震方法、金屬阻尼器減震方法、基底隔震技術(shù)減震方法、絕緣全封閉式組合電器配電裝置減震方法、多重環(huán)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置。(1)拉線式減震方法：本方法為靜力加固法。通過增加多余約束來提高設備抵抗水平地震力的能力。本方法原理簡單清晰，但這種加固方式在地震中容易在拉桿或拉線固定部位發(fā)生損壞，形成新的薄弱環(huán)節(jié)，同時因為拉線的安裝方式和電氣絕緣的要求，本方法對空間要求大。(2)鉛合金減震器減震方法：通過安裝鉛合金阻尼減震器，改變設備的頻率、增加設備的阻尼，降低設備的地震反應。目前該方法在國內(nèi)已有一些應用，張雪松在文章《安裝新型鉛減震器的220kV斷路器振動臺試驗》給出了這種減震器的振動臺試驗結(jié)果，結(jié)果表明新型鉛合金減震器可以降低斷路器頂部的加速度和位移，底部瓷套管最大應變可以減少50％以上。但該方法對于長周期成分豐富的地震動以及含速度脈沖的近場地震動這兩類特殊地震動的減震效果相對較弱。(3)疊層橡膠隔震支座減震方法：通過改變設備支撐條件，延長設備的自振周期，避開地震動的卓越周期段，從而降低上部設備在地震動作用下的動力響應，同時還可以通過增加鉛芯等措施來耗散能量。本方法在不同領(lǐng)域有大量的應用實例，技術(shù)成熟減震效果也很好，但這種方法存在以下缺點，首先是橡膠易老化，其次是基礎(chǔ)隔震通常會增加隔震支座上部設備的絕對位移反應，絕大多數(shù)瓷柱型電氣設備上端均有導線連接，位移的增大容易出現(xiàn)設備因?qū)Ь€拉拽而破壞的情況，第三是隔震支座不抗拉，即使不考慮疊層橡膠隔震支座減震方法的前述兩個缺點，本方法通常也只能用于基底不出現(xiàn)拉應力的變壓器上部套管減震，很難應用于直接安裝在地面的大型電流互感器、避雷器等瓷柱型電氣設備的減震。(4)摩擦擺系統(tǒng)減震方法：通過改變設備支撐條件，延長設備的自振周期，避開地震動的卓越周期段以降低設備的動力響應。摩擦擺隔震支座綜合了滑動軸承和擺運動的概念，采用隔震裝置以后系統(tǒng)的頻率主要由擺的幾何參數(shù)確定、同時通過滑動面的摩擦耗散能量。摩擦擺隔震裝置在建筑領(lǐng)域已有大量的應用，但在瓷柱型電氣設備的減震應用中還存在一些問題，一是增大了上部設備位移、二是這種隔震支座不抗拉。(5)全封閉式組合電器配電裝置(GIS)減震方法:與常規(guī)配電裝置不同，GIS將斷路器、隔離開關(guān)、快速或慢速接地開關(guān)、電流互感器、避雷器、母線等元件通過封閉式組合，加裝在一個充滿一定壓力的SF6氣體的倉內(nèi)，電氣絕緣可依靠倉內(nèi)SF6氣體保證，SF6氣體同時也起滅弧介質(zhì)的作用。本方法的優(yōu)越性很多，占地面積小，設備布置重心低，在國內(nèi)外也應用的越來越多。但GIS前期投資大，是分散式元件投資的30-40倍；且GIS組合電器一旦發(fā)生故障，后果要比敞開式變電站嚴重得多；同時，四氟化硫氣體的泄露也會造成相應的環(huán)境等問題。(6)多重環(huán)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置(專利號：ZL201520260800.7)：本方法采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器原理，具有成本低、對空間要求小、基本不存在老化問題的優(yōu)點。不過本方法所采用的環(huán)式彈簧的可變形范圍相對較小，對特大地震安全裕度不足。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了桿式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減震裝置，所采取的技術(shù)方案如下：所述減震裝置包括支撐裝置1、質(zhì)量裝置2和剛度裝置3；所述質(zhì)量裝置包括N級質(zhì)量環(huán)，其中，N為正整數(shù)；所述剛度裝置3包括N組級剛度桿，所述質(zhì)量環(huán)通過剛度桿固定安裝于支撐裝置1上方。優(yōu)選地，所述N級質(zhì)量環(huán)的環(huán)面處于同一平面，并采用同心環(huán)方式布局。優(yōu)選地，所述質(zhì)量環(huán)的級數(shù)和剛度桿的組級一一對應。優(yōu)選地，所述支撐裝置1包括第一水平支架和第二水平支架；所述第一水平支架和第二水平支架底部均設有兩個凸起；所述第一水平支架上的凸起以垂直于第一水平支架徑向方向的中心軸為對稱軸固定焊接于水平支架底面上；所述第二水平支架上的凸起以垂直于第二水平支架徑向方向的中心軸為對稱軸固定焊接于水平支架底面上。優(yōu)選地，所述第一水平支架、第二水平支架、質(zhì)量環(huán)和凸起上均設有螺孔。優(yōu)選地，所述支撐裝置還包括螺母4和螺栓5；所述螺母4和螺栓5組合安裝于凸起上。優(yōu)選地，所述剛度桿包括第一組級直桿和第二組級第直桿；所述第一組級直桿的一端固定安裝在第一水平支架上，另一端固定安裝于質(zhì)量環(huán)上；所述第二組級直桿的一端固定安裝在第二水平支架上，另一端固定安裝在質(zhì)量換上。優(yōu)選地，所述第一組級直桿包括兩根直桿，所述直桿均垂直于第一水平支撐架，并以垂直于第一水平支架徑向方向的中心軸為對稱軸固定安裝在第一水平支架上表面；所述第二組級直桿包括兩根直桿，所述直桿均垂直于第二水平本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
桿式調(diào)諧阻尼器減震裝置，其特征在于，所述減震裝置包括支撐裝置(1)、質(zhì)量裝置(2)和剛度裝置(3)；所述質(zhì)量裝置包括N級質(zhì)量環(huán)，其中，N為正整數(shù)；所述剛度裝置(3)包括N組級剛度桿，所述質(zhì)量環(huán)通過剛度桿固定安裝于支撐裝置(1)上方。

【技術(shù)特征摘要】
1.桿式調(diào)諧阻尼器減震裝置，其特征在于，所述減震裝置包括支撐裝置(1)、質(zhì)量裝置(2)
和剛度裝置(3)；所述質(zhì)量裝置包括N級質(zhì)量環(huán)，其中，N為正整數(shù)；所述剛度裝置(3)
包括N組級剛度桿，所述質(zhì)量環(huán)通過剛度桿固定安裝于支撐裝置(1)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述減震裝置，其特征在于，所述N級質(zhì)量環(huán)的環(huán)面處于同一平面，并采
用同心環(huán)方式布局。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述減震裝置，其特征在于，所述質(zhì)量環(huán)的級數(shù)和剛度桿的組級一一對應。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述減震裝置，其特征在于，所述支撐裝置(1)包括第一水平支架和第二
水平支架；所述第一水平支架和第二水平支架底部均設有兩個凸起；所述第一水平支架上
的凸起以垂直于第一水平支架徑向方向的中心軸為對稱軸固定焊接于水平支架底面上；所
述第二水平支架上的凸起以垂直于第二水平支架徑向方向的中心軸為對稱軸固定焊接于
水平支架底面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述減震裝置，其特征在于，所述質(zhì)量環(huán)、第一水平支架、第二水平支架
和凸起上均設有螺孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴君武，柏文，周惠蒙，楊永強，寧曉晴，
申請(專利權(quán))人：中國地震局工程力學研究所，
類型：新型
國別省市：黑龍江;23