RU2249284C1

RU2249284C1 - Unified vibration damper

Info

Publication number: RU2249284C1
Application number: RU2003125223/09A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Дубинич (RU); Л.А. Дубинич; Р.С. Каверина (RU); Р.С. Каверина; Л.В. Яковлев (RU); Л.В. Яковлев
Original assignee: Дубинич Любовь Аркадьевна; Каверина Рамзия Султановна; Яковлев Леонид Васильевич
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-27
Also published as: RU2003125223A

Abstract

FIELD: power engineering; overhead power transmission lines.

SUBSTANCE: proposed vibration damper is made in the form of flexible damping member (perforated wire) with weights and clamp, the latter being used to attach it to line conductor. Weights are made in the form of bodies of revolution formed by three parts: circular barrel, ball, and link in the form of single-cavity hyperboloid. Geometry and weight characteristics of these parts of weights are chosen to ensure high effectiveness of damping vibrations of line conductors. So, diameter of main barrel should be greater than that of ball and link. In addition ratio of weight masses is found as m ₁ : m ₂ = 0.65 - 0.8 and ratio of distances of weights from their attachment points on wires to vertical axis of clamp is found as L ₁ : L ₂ = 0.75 - 0.85. Proposed vibration damper is capable of operation in rather wide range of resonant frequencies and is designed so that number of type varieties of such devices used on line can be reduced.

EFFECT: enhanced operating effectiveness and high degree of unification.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к унифицированным гасителям вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи различных классов напряжения.The invention relates to the field of electric power, and more specifically to standardized vibration dampers for wires and cables of overhead power lines of various voltage classes.

Известен гаситель вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, содержащий гибко-упругий элемент, выполненный в виде сердечника и повивов из высокопрочной стали, по концам которого закреплены грузы, и плашку-зажим, одним концом закрепленную посередине гибко-упругого элемента, а другим - на проводе (кабеле), при этом гибко-упругий элемент закреплен в грузах с эксцентриситетом, величина которого определяется соответствующим соотношением, а верхний повив гибко-упругого элемента выполнен из спиралей, смонтированных на нем с определенным натягом [1].Known vibration damper for the wires of overhead power lines and self-supporting fiber-optic communication cables containing a flexible elastic element made in the form of a core and windings of high strength steel, the ends of which are fixed loads, and a die-clamp, one end fixed in the middle of the flexible-elastic element, and another - on the wire (cable), while the flexible-elastic element is fixed in loads with an eccentricity, the value of which is determined by the corresponding ratio, and the upper winding of the flexible-elastic element olnen of coils mounted thereon with a certain tightness [1].

В то же время данному гасителю вибрации присущи существенные недостатки: прежде всего это весьма ограниченный диапазон частот колебаний, который может перекрыть настоящий гаситель, а также необходимость устанавливать на воздушных линиях электропередачи очень большое количество типоразмеров (практически до 70 вариантов) гасителей такой конструкции, поскольку для проводов линий различного диаметра и типа приходится подбирать грузы разной массы и располагать их на соответствующем расстоянии от вертикальной оси зажима гасителя, чтобы достичь нужной степени гашения колебаний проводов линии.At the same time, this vibration damper has significant drawbacks: first of all, it is a very limited range of vibration frequencies that can be covered by a real damper, as well as the need to install a very large number of standard sizes (almost up to 70 options) of absorbers of this design on overhead power lines, since wires of lines of various diameters and types have to pick up loads of different weights and place them at an appropriate distance from the vertical axis of the damper clamp so that Select the desired degree of damping of the line wires.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере два груза, закрепленные по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненные в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии [2].The closest technical solution to the proposed one is a unified vibration damper for wires and cables of overhead power lines, containing an elastic damper element, at least two weights secured at the ends of the elastic damper element by crimping the conical sleeve in the conical hole of the load and made in the form of a body rotation, consisting of two end parts in the form of a circular barrel and a ball, respectively, connected by a link in the form of a single-cavity hyperboloid, and a clamp, etc. dnaznachenny for suspension on a wire, mounted in the middle of the elastic damping element and with the help capture and dies on wire line [2].

Настоящий гаситель вибрации также не лишен значительных недостатков, основной из которых заключается в том, что он практически не может считаться унифицированным гасителем вибрации; то есть конструкция этого гасителя-прототипа при применении ее на различных воздушных линиях электропередачи, проходящих в разных регионах страны, требует изготовления гасителей многочисленных типоразмеров; это, прежде всего, касается варьирования массы грузов и выбора расстояния от точки их закрепления на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима гасителя. Низкая степень унификации таких гасителей вибрации приводит к тому, что усложняются вопросы их эксплуатации, увеличивается стоимость их применения и, как следствие этого факта, возрастают общие затраты на сооружение воздушных линий электропередачи.This vibration damper is also not without significant drawbacks, the main of which is that it can hardly be considered a unified vibration damper; that is, the design of this damper-prototype, when used on various overhead power lines passing in different regions of the country, requires the manufacture of dampers of numerous sizes; this, first of all, concerns the variation of the mass of goods and the choice of the distance from the point of their fastening on the elastic damper element to the vertical axis of the damper clamp. The low degree of unification of such vibration dampers leads to the fact that the issues of their operation are complicated, the cost of their use increases, and, as a consequence of this fact, the total cost of constructing overhead power lines increases.

Авторы и заявитель предлагаемого технического решения поставили перед собой задачу создать новую конструкцию многочастотного гасителя вибрации, обеспечивающего гашение вибрации во всем диапазоне рабочих частот проводов и тросов и снижение количества типоразмеров до пяти вместо 70 типоразмеров, имеющих место в настоящее время; то есть на базе предложенного общего конструктивного решения достичь единообразия в конкретных применяемых на линиях конструкциях, создав единый унифицированный ряд всего из нескольких (например, пяти) гасителей вибрации.The authors and the applicant of the proposed technical solution have set themselves the task of creating a new design of a multi-frequency vibration damper that provides vibration damping over the entire operating frequency range of wires and cables and reduces the number of sizes to five instead of the 70 standard sizes that are currently taking place; that is, on the basis of the proposed general constructive solution, to achieve uniformity in the specific structures used on the lines, creating a single unified series of only a few (for example, five) vibration dampers.

Этой цели авторы достигают за счет совокупности существенных конструктивных признаков технического решения, зафиксированной в формуле изобретения, а именно унифицированный гаситель вибрации для проводов и тросов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, по крайней мере два груза, закрепленных по концам упругого демпферного элемента посредством опрессования конической втулки в конусном отверстии груза и выполненных в виде тела вращения, состоящего из двух концевых частей в форме круговой бочки и шара соответственно, соединенных звеном в виде однополостного гиперболоида, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный посередине упругого демпферного элемента и с помощью захвата и плашки на проводе линии, причем массы грузов выбираются из соотношения m₁:m₂=0,65-0,8, расстояния от места крепления каждого груза на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима гасителя определяются из соотношения L₁:L₂=0,75-0,85, при этом концевые части и соединительное звено между ними тела вращения грузов отличаются друг от друга по значениям веса и диаметра таким образом, что вес и диаметр основания концевой части груза, которой он закреплен на упругом демпферном элементе в 1,2-1,5 раза больше, чем вес и диаметр концевой части груза, расположенной под упругим демпферным элементом, и в 1,5-2,0 раза больше, чем вес и диаметр соединительного звена между указанными концевыми частями груза, а угол наклона α образующей круговой бочки к продольной оси груза составляет 13-20°, где m₁ и m₂ - массы грузов гасителя, L₁ и L₂ - расстояния каждого груза от места закрепления их на упругом демпферном элементе до вертикальной оси зажима и α - угол наклона образующей круговой бочки к продольной оси груза.The authors achieve this goal due to the combination of essential structural features of the technical solution fixed in the claims, namely a unified vibration damper for wires and cables of overhead power lines, containing an elastic damper element, at least two weights secured at the ends of the elastic damper element by crimping conical sleeve in the conical hole of the cargo and made in the form of a body of revolution, consisting of two end parts in the form of a circular barrel and a ball with responsibly, connected by a link in the form of a one-sheeted hyperboloid, and a clip intended for suspension on a wire, fixed in the middle of an elastic damper element and by means of a grip and a die on a line wire, the masses of cargo being selected from the ratio m ₁ : m ₂ = 0.65-0 , 8, the distance from the place of fastening of each load on the elastic damper element to the vertical axis of the damper clamp is determined from the ratio L ₁ : L ₂ = 0.75-0.85, while the end parts and the connecting link between them of the body of rotation of the goods are different from friend by weight and diameter in such a way that the weight and diameter of the base of the end part of the load, with which it is mounted on the elastic damper element, is 1.2-1.5 times greater than the weight and diameter of the end part of the load located under the elastic damper element, and 1.5-2.0 times more than the weight and diameter of the connecting link between the indicated end parts of the cargo, and the angle of inclination α of the generatrix of the circular barrel to the longitudinal axis of the cargo is 13-20 °, where m ₁ and m ₂ are the masses of the damper’s cargo, L ₁ and L ₂ - distance from each cargo securing places them on an elastic damper e emente to the vertical axis of the clamp and α - angle forming a circular drum to the longitudinal axis of the load.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид гасителя вибрации, выполненного согласно настоящему изобретению, фронтальный вид, перпендикулярно проводу линии; на фиг.2 - вид по стрелкам 1-1 на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 is a General view of a vibration damper, made according to the present invention, a front view, perpendicular to the wire line; figure 2 is a view along arrows 1-1 in figure 1.

Заявляемый унифицированный гаситель вибрации для проводов 1 и тросов воздушных линий электропередачи состоит из упругого демпферного элемента 2 (перфорированный тросик марки Г-В-ОЖ-Н-МК-13729140), грузов 3 (ковкий чугун марки КЧ35-10) и зажима 4, с помощью которого захватом 5, плашкой 6 и крепежным болтом 7 гаситель крепится на проводе 1 или тросе линии. Зажим 4 закрепляется также посередине упругого демпферного элемента 2, а по концам его опрессованием конической втулки 8 в конусном отверстии крепятся грузы 3. Каждый груз 3 гасителя представляет собой тело вращения, образованного разными по величине тремя массами (концевыми частями), где первая масса имеет форму круговой бочки 9, вторая - форму шара 10, между которыми расположено соединительное звено 11 в виде однополостного гиперболоида. Концевой частью 9 большего веса и большего диаметра груз 3 через коническую втулку 8 и коническое отверстие крепится к концу упругого демпферного элемента 2, а концевая часть 10 груза 3, близкая по форме к форме шара, имеет соответственно меньший вес и меньший диаметр и свободно расположена под упругим демпферным элементом 2. Для достижения высокой степени эффективности гашения колебаний (вибраций) проводов воздушных линий электропередачи весовые и геометрические данные частей грузов 3 выбираются в следующих пропорциях. Например, вес и диаметр основания концевой части 9 груза 3 выбирается в 1,2-1,5 раза больше, чем вес и диаметр концевой части 10 груза 3, и в 1,5-2,0 раза больше, чем вес и диаметр соединительного звена 11, а образующая 12 круговой бочки 9 составляет с продольной осью 13 груза 3 угол α, выбираемый в пределах 13-20°. В результате этого перфорированный тросик 2 проходит через боковую поверхность гиперболоида 11 под острым углом к продольной оси 13 груза параллельно образующей 12 круговой бочки 9 и не пересекает центр тяжести груза 3, находясь от него на некотором расстоянии в боковом направлении. Прохождение тросика 2 вне центра тяжести груза 3 создает условия для возникновения крутильных колебаний одновременно с поступательными. Таким образом, в любом случае появляется возможность возникновения всех трех форм колебаний, а при разных массах грузов 3 и плеч их установок до девяти собственных частот колебаний, что обеспечит гашение вибрации во всем диапазоне рабочих частот и сократит количество типоразмеров гасителей до минимума.The inventive unified vibration damper for wires 1 and cables of overhead power transmission lines consists of an elastic damper element 2 (perforated cable of the brand G-V-OZh-N-MK-13729140), cargo 3 (malleable cast iron of the grade KCh35-10) and clamp 4, s with which the gripper 5, the die 6 and the mounting bolt 7, the absorber is mounted on the wire 1 or line cable. The clamp 4 is also fixed in the middle of the elastic damper element 2, and at its ends by crimping the conical sleeve 8, weights 3 are fastened in the conical hole. Each damper load 3 is a rotation body formed by three different masses (end parts), where the first mass has the form circular barrels 9, the second - the shape of a ball 10, between which is located the connecting link 11 in the form of a single-cavity hyperboloid. The end part 9 of a larger weight and a larger diameter, the load 3 through the conical sleeve 8 and the conical hole is attached to the end of the elastic damper element 2, and the end part 10 of the load 3, which is close in shape to the shape of a ball, has correspondingly less weight and a smaller diameter and is freely located under elastic damper element 2. To achieve a high degree of damping of vibrations (vibrations) of the wires of overhead power lines, the weight and geometric data of the parts of the cargo 3 are selected in the following proportions. For example, the weight and diameter of the base of the end part 9 of the load 3 is selected 1.2-1.5 times more than the weight and diameter of the end part 10 of the load 3, and 1.5-2.0 times more than the weight and diameter of the connecting link 11, and the generatrix 12 of the circular barrel 9 is with the longitudinal axis 13 of the load 3 angle α, selectable within 13-20 °. As a result of this, the perforated cable 2 passes through the lateral surface of the hyperboloid 11 at an acute angle to the longitudinal axis 13 of the load parallel to the generatrix 12 of the circular barrel 9 and does not cross the center of gravity of the load 3, being at some distance from it in the lateral direction. The passage of the cable 2 outside the center of gravity of the load 3 creates the conditions for the occurrence of torsional vibrations simultaneously with translational. Thus, in any case, the possibility arises of the appearance of all three modes of vibration, and with different masses of cargo 3 and the arms of their units up to nine natural frequencies of vibration, which will ensure damping of the vibration over the entire range of operating frequencies and reduce the number of sizes of absorbers to a minimum.

Кроме того, грузы 3 гасителя, если их, например, два, изготавливаются разными по весу и закрепляются на упругом демпферном элементе 2 на разных расстояниях от вертикальной оси 14 зажима 4 гасителя вибрации. В частности, для предложенной конструкции гасителя вибрации характерны следующие соотношения: m₁:m₂=0,65-0,8; L₁:L₂=0,75-0,85, где m₁ и m₂ - массы грузов гасителя, a L₁ и L₂ - расстояния каждого груза 3 от места закрепления их на упругом демпферном элементе 2 до вертикальной оси 14 зажима 4.In addition, the damper weights 3, if, for example, there are two of them, are made different in weight and secured to the elastic damper element 2 at different distances from the vertical axis 14 of the clamp 4 of the vibration damper. In particular, for the proposed design of a vibration damper, the following relationships are characteristic: m ₁ : m ₂ = 0.65-0.8; L ₁ : L ₂ = 0.75-0.85, where m ₁ and m ₂ are the masses of the damper’s cargo, and L ₁ and L ₂ are the distances of each cargo 3 from the place of their fastening on the elastic damper element 2 to the vertical axis 14 of the clamp 4.

Основные размеры и типы гасителей приводятся в Таблице, из которой отчетливо видно, что с использованием предлагаемой конструкции достигается высокая степень унификации данных изделий, а именно, на практике будут применяться только не более пяти типоразмеров гасителей, что существенно упростит процесс их изготовления и снизит затраты на сооружение воздушных линий электропередачи.The main sizes and types of absorbers are given in the Table, which clearly shows that using the proposed design a high degree of unification of these products is achieved, namely, in practice, only no more than five types of absorbers will be used, which will greatly simplify the manufacturing process and reduce costs the construction of overhead power lines.

ТаблицаTable № п/пNo. p / p Марка гасителяQuencher grade Диаметр провода, троса, на которые устанавливается гаситель, ммDiameter of wire, cable, on which the damper is installed, mm Марка зажима для провода и тросаType of clamp for wire and cable Диапазон частот для данного типа провода и троса, ГцFrequency range for a given type of wire and cable, Hz Основные параметры гасителяThe main parameters of the damper d, ммd mm Н, ммN mm L₁, ммL ₁ mm L₂, ммL ₂ mm L, ммL mm Масса грузов, кгMass of cargo, kg m₁ m ₁ m₂ m ₂ 11 ГВУ-0,6-0,8GVU-0.6-0.8 11-17\11-1311-17 \ 11-13 1\11 \ 1 12-7012-70 9,19.1 6565 180180 220220 400400 0,60.6 0,80.8 22 ГВУ-1,2-1,6GVU-1.2-1.6 17-22\13-1517-22 \ 13-15 1\11 \ 1 10-5510-55 11eleven 6565 200200 250250 450450 1,21,2 1,61,6 33 ГВУ-1,6-2,4GVU-1.6-2.4 22,1-28\16-18,522.1-28 \ 16-18.5 2\12 \ 1 8-508-50 11eleven 76\6576 \ 65 220220 280280 500500 1,61,6 2,42,4 44 ГВУ-2,4-3,2GVU-2.4-3.2 28,1-38\21-22,528.1-38 \ 21-22.5 3\23 \ 2 5-355-35 13thirteen 7676 250250 300300 550550 2,42,4 3,23.2 55 ГВУ-3,2-4,0GVU-3.2-4.0 38,1-47\25,538.1-47 \ 25.5 4\34 \ 3 4-304-30 13thirteen 7676 250250 300300 550550 3,23.2 4,04.0

Марка гасителей вибрации, места их установки на линиях и количество выбираются в зависимости от диаметра провода или молниезащитного троса, тяжения в проводах и длины пролета. Причем в зависимости от длины пролетов и тяжения проводов (тросов) гасители вибрации устанавливаются на проводах с обеих сторон пролета линии, либо только с одной стороны. Односторонняя установка гасителя вибрации допустима в пролетах длиной не менее 150 метров, независимо от значения механических напряжений в проводах (тросах); в пролетах длиной 150-200 метров, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре не превышает установленных соответствующими нормами значений; при этом не допускается односторонняя установка гасителей вибрации, если воздушная линия электропередачи проходит по ровной открытой местности без преград со снежным покровом более 5-ти месяцев в году.The brand of vibration dampers, the places of their installation on the lines and the number are selected depending on the diameter of the wire or lightning protection cable, the tension in the wires and the length of the span. Moreover, depending on the length of the spans and the tension of the wires (cables), vibration dampers are installed on the wires on both sides of the span of the line, or only on one side. One-sided installation of a vibration damper is permissible in spans of at least 150 meters long, regardless of the value of mechanical stresses in the wires (cables); in spans 150-200 meters long, if the calculated mechanical stress in the wires (cables) at an average annual temperature does not exceed the values established by the relevant standards; at the same time, one-sided installation of vibration dampers is not allowed if the overhead power line passes through a flat open area without barriers with snow cover more than 5 months a year.

Выбор типов унифицированных гасителей вибрации для проводов различных марок, предназначенных для установки на обычных пролетах воздушных линий, производится по заказной спецификации на поставку гасителей типа ГВУ, в которой указываются типоразмер и марка его плашечного зажима.The choice of types of unified vibration dampers for wires of various grades intended for installation on conventional overhead spans is made according to a custom specification for the supply of dampers of the HLG type, which indicate the size and brand of its die clamp.

Заявляемая конструкция гасителя вибрации позволила устранить неоправданное многообразие устройств по защите проводов и тросов воздушных линий электропередачи, которое приводило к большим стоимостным затратам на их эксплуатацию. За счет оптимальных формы, размеров и масс грузов, а также точно рассчитанных длин плеч упругого демпферного элемента новый многочастотный гаситель вибрации помимо эффективного гашения колебаний проводов и тросов в широком диапазоне собственных резонансных частот, обеспечивает достижение высокой степени унификации линейной арматуры такого назначения.The inventive design of a vibration damper has eliminated the unjustified variety of devices for protecting wires and cables of overhead power lines, which led to high cost of their operation. Due to the optimal shape, size and mass of the cargo, as well as the precisely calculated shoulder lengths of the elastic damper element, the new multi-frequency vibration damper, in addition to effectively damping the vibrations of wires and cables in a wide range of natural resonant frequencies, ensures a high degree of unification of linear valves for this purpose.

В ОАО “Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС” осуществляется серийный выпуск предлагаемых унифицированных гасителей вибрации.OJSC “Firm for the adjustment, improvement of technology and operation of power plants and networks of ORGRES” carries out serial production of the proposed standardized vibration dampers.

Источники информации, принятые во внимание при подаче заявки:Sources of information taken into account when applying:

[1]. Патент Российской Федерации №2107373, класс H 02 G 7/14, приоритет изобретения 24 декабря 1996 г., опубликован 20.03.98, Бюл. №8.[1]. Patent of the Russian Federation No. 2107373, class H 02 G 7/14, priority of the invention on December 24, 1996, published March 20, 1998, Bull. No. 8.

[2]. Патент Российской Федерации №2180765, класс H 02 G 7/14, приоритет изобретения 03 июля 2000 г., опубликован 20.03.02, Бюл. №8.[2]. Patent of the Russian Federation No. 2180765, class H 02 G 7/14, priority of the invention July 3, 2000, published March 20, 02, Bull. No. 8.

Claims

A unified vibration damper for wires and cables of overhead power lines containing an elastic damper element, at least two weights secured at the ends of the elastic damper element by crimping a conical sleeve in a conical hole of the load and made in the form of a body of revolution, consisting of two end parts in the shape of a circular barrel and ball, respectively, connected by a link in the form of a single-cavity hyperboloid, and a clip intended for suspension on a wire, fixed in the middle of the elastic damper a ferrule element and by means of a gripper and a die on the line wire, characterized in that the masses of cargo are selected from the ratio m ₁ : m ₂ = 0.65 ÷ 0.8, the distance from the attachment point of each cargo on the elastic damper element to the vertical axis of the damper clamp are determined from the ratio L ₁ : L ₂ = 0.75 ÷ 0.85, while the end parts and the connecting link between them of the body of rotation of the goods differ from each other in terms of weight and diameter so that the weight and diameter of the base of the end of the load, which it is fixed to the elastic damper element, in 1,2 1.5 times more than the weight and diameter of the end part of the load located under the elastic damper element, and 1.5 ÷ 2.0 times more than the weight and diameter of the connecting link between the specified end parts of the load, and the inclination angle α generates a circular barrels to the longitudinal axis of the load is 13 ÷ 20 °, where m ₁ and m ₂ are the masses of the damper, L ₁ and L ₂ are the distances of each cargo from the place of their fastening on the elastic damper element to the vertical clamp axis and α is the angle of inclination of the generatrix circular barrels to the longitudinal axis of the load.